Ihminen havaitsijana: Luento 6. Jukka Häkkinen ME-C2600

Transkriptio

1 Ihminen havaitsijana: Luento 6 Jukka Häkkinen ME-C2600 Kevät

2 Luento 6 Kontrastiherkkyys Muodon havaitseminen 2

3 Campbell-Robson-kuva Vaakasuunta = juovaston frekvenssi Pystysuunta = juovaston kontrasti 3

4 Juovaston harmaasävy vaihtelee sinimuotoisesti 4

5 Spatiaalinen frekvenssi = paikkataajuus Jaksoa / näkökulman aste = cycles / degree of visual angle = c / deg 5

6 Kontrasti Käytetään Michelson-kontrastia: C = (L max L min ) / (L max +L min ) 6

7 Reseptiivinen kenttä Kuinka reseptiivinen kenttä suhtautuu sinimuotoiseen ärsykkeeseen? On-center / Off-surround - - 7

8 Juovasto esitetään yleensä ikkunassa (Gaussin funktio) Tämä tehdään siksi, että juovaston terävät reunat eivät toimisi häiriöärsykkeenä. 8

9 Juovaston koon vaikutus vasteeseen = valikoivuus spatiaaliselle frekvenssille Pieni vaste Suuri vaste Pieni vaste 9

10 Juovaston vaihe = paikkavalikoivuus Vaihe: 0 : Suuri vaste Vaihe: 90 : Pieni vaste Vaihe: 180 : Pieni. vaste 10

11 Kontrastiherkkyysfunktio Huippu 8cpd Kontrastiherkkyys =1/kynnysarvo Kaistanpäästösuodatus korkeilla luminansseilla Cycles / degree = jaksoa / näkökulman aste 11

12 Troland Pupillin koko pienenee kun valaistustaso kasvaa eli valaistustason kasvaessa verkkokalvolle pääsevän valon määrä pienenee T = L p T = Troland L = fotooppinen luminanssi cd/m 2 p = pupillin koko mm 2 Tapetum lucidum 12

13 Kontrastiherkkyysfunktio Huippu 8cpd Kontrastiherkkyys =1/kynnysarvo Kaistanpäästösuodatus korkeilla luminansseilla Cycles / degree = jaksoa / näkökulman aste 13

14 Värillisillä juovastoillla kontrastiherkkyys on huonompi Värijuovasto on isoluminantti. Mutta ei projektorilla. 14

15 Värillisillä juovastoillla kontrastiherkkyys on huonompi 15

16 Kontrastiherkkyyksien vertailua 16

17 Kontrastiherkkyys ja näköaistin toiminnan monikanavamalli 17

18 Esimerkki: Adaptaatio spatiaaliseen frekvenssiin 18

19 Esimerkki: Adaptaatio spatiaaliseen frekvenssiin 19

20 Näön monikanavamalli 20

21 Fouriermuunnos Esitetään funktio taajuuskomponenttien summana Voidaan käyttää esimerkiksi Etsitään signaalista jaksollisuuksia Halutaan suodattaa tietyn jakson omaavat signaalit pois 21

22 Fourierspektri ja siniaalto 22

23 Monikanavamalli Fourier-suodatus Monta kopiota samasta kuvasta 23

24 2 4 Mitä verkkokalvon ja V1:n jälkeen? Reseptiiviset kentät kasvavat ja muuttuvat abstraktimmiksi.

25 Hahmolait 25

26 2 6 Hahmolait Kokonaisuus on enemmän kuin osiensa summa Pomerantz (1981): Kuinka nopeasti koehenkilöt erottavat erilaisen kohteen Koe 1 Koe 2 + = Reaktioaika 1,9 sekuntia Reaktioaika 0,75 sekuntia Monimutkaisenpi ärsyke nähdään nopeammin kuin yksinkertainen = configural superiority effect = piirteiden konfiguraatio vaikuttaa jäsennykseen

27 2 7 Hahmolait Perusperiaate: Hyvä muoto, Prägnanz = kuviot nähdään tavalla, jossa ne on mahdollista hahmottaa säännöllisinä, symmetrisinä ja yksinkertaisina

28 Samankaltaisuus Samankaltaiset kuviot ryhmittyvät yhteen.

29 Läheisyys Ajallisesti tai paikallisesti lähekkäiset kuviot ryhmittyvät yhteen.

30 Hyvä jatko Näköjärjestelmä pyrkii muodostamaan ääriviivoja tai polkuja ja jatkamaan niitä.

31 4. Yhteinen liike (common fate) Samaan suuntaan samalla nopeudella liikkuvat kohteet ryhmittyvät yhteen. 31

32 5. Sulkeutuneisuus (closure) Näkö pyrkii havaitsemaan kokonaisia ja säännöllisiä objekteja 32

33 6. Symmetria Hahmotamme objektit symmetrisinä kokonaisuuksina. [ ] [ ] [ ] [ ] 33

34 Lait ovat alttiita tulkintaongelmille Kuinka määritellään hyvä tai yksinkertainen muoto Kuinka määritellään samankaltaisuus? 34

35 Lait ovat alttiita tulkintaongelmille Läheisyys? Hyvä jatko? Roelfsema (2006) Cortical Algorithms for Perceptual Grouping. Annual Review of Neuroscience 29:

36 Lait ovat alttiita tulkintaongelmille Roelfsema (2006) Cortical Algorithms for Perceptual Grouping. Annual Review of Neuroscience 29:

37 Modernia tutkimusta: Havaintomadot Koehenkilön tehtävä: Onko näkymässä mato vai ei? 50% kerroista ei matoa. Rajoitettu Esitysaika. Gaborin orientaatio vaihtelee. Jos aivoissa on lokaali assosiaatiokenttä, samansuuntaiset gaborit vahvistavat toisiaan ja ne nähdään helpommin (vihreät nuolet) Field et al (1993) Contour integration by the human visual system: Evidence for a local association field. Vision Resarch 33(2)

38 Orientaatioero vaikuttaa suoritukseen 1 sekunti 0,25 sekuntia Angle = madon kiemuraisuus 38

39 Orientaatioero vaikuttaa suoritukseen Jos mato on vähän kiemurainen eli gaborit ovat enemmän samansuuntaisia, mato erottuu lähes aina. Jos mato on paljon kiemurainen eli gaborit ovat vähemmän samansuuntaisia, matoa on vaikea erottaa. Angle = madon kiemuraisuus 0.5 = suoritustaso vastaa arvailua 39

40 Tuloksen merkitys Suorituksen mittaamiseen perustuva vahvistus hyvän jatkon laille Luotettavampi tapa mitata kuin pelkkä demonstraatiokuvien tekeminen Vihje siitä, että vastaava hermostollinen mekanismi on olemassa Ohjasi neurotieteellistä tutkimusta 40

41 Sama mekanismi löytyy V1:ltä 41

42 Mittauksia V1:ltä RF = Reseptiivinen kenttä Viisi erilaista koeärsykettä: 1. Pelkkä viiva reseptiivisessä kentässä 2. Lisätään viereen toinen viiva 3. Poistetaan res.kentässä oleva viiva 4. Ympärille joukko viivoja 5. Tehdään keskelle jono viivoja Roelfsema (2006) Cortical Algorithms for Perceptual Grouping. Annual Review of Neuroscience 29:

43 Mittauksia V1:ltä RF = Reseptiivinen kenttä Viisi erilaista koeärsykettä: 1. Pelkkä viiva reseptiivisessä kentässä 2. Lisätään viereen toinen viiva 3. Poistetaan res.kentässä oleva viiva 4. Ympärille joukko viivoja 5. Tehdään keskelle jono viivoja Kuinka paljon ärsykkeet 1-5 aktivoivat aivokuorella olevaa hermosolua Roelfsema (2006) Cortical Algorithms for Perceptual Grouping. Annual Review of Neuroscience 29:

44 Tuloksen merkitys Vaikka hahmolait ovat epämääräisiä, niitä voidaan moderneilla menetelmillä määritellä eksaktimmin V1:n hermosolujen vuorovaikutukset auttavat meitä hahmottamaan kuviojoukoissa olevia ryhmiä Mekanismi on tärkeä esimerkiksi suojaväritystä käyttävien eläinten hahmottamisessa 44

45 Purpose of the vision

46 Purpose of the vision

47 Purpose of the vision

48