tema 5: percepciÓn de formas y patrones: reconocimiento de objetos

Tema 5:

PERCEPCIÓN DE FORMAS Y PATRONES:

Reconocimiento de Objetos

Recuperar, a partir del estímulo proximal, el conocimiento sobre el estimulo distal

El problema inverso

Ilustración de proyección inversa. Una línea (roja) en la retina puede ser la proyección de una infinita variedad de líneas en el ambiente

1.1. Variabilidad sensorial1.2. Ambigüedad de la imagen

Los cambios revelan la realidad

1.3. Segmentación del espacio en distintas partes1.4. Variabilidad de la perspectiva:

Independencia de las condiciones ambientales Representación de partes ocultas Independencia del punto de vista (invarianza de la perspectiva) Extracción de propiedades invariantes

1.5. Detección de cambios: Segmentación temporal La percepción no ocurre en un único acto Integración vs. Actualización de la representación Necesidad de la Atención para ver los cambios

1.- El problema de la percepción de objetos

2.1. Estructuralismo Percepción es igual a la suma de sensaciones

2.2. El enfoque de la Gestalt El todo más que la suma de las partes Ley de la “Pragnancia” o de la “buena figura” Leyes de agrupamiento perceptual

2.- Enfoques clásicos en la percepción de la forma

Leyes de Agrupamiento Perceptual

Ley de la Similitud Ley de la Proximidad o cercanía Ley de la Conectividad o vinculación Ley de la buena Continuación o cierre Ley del destino o movimiento común Principios clásicos y nuevos

Agrupamiento por Similitud (de forma)

Agrupamiento por Similitud (de color)

Agrupamiento por Proximidad:La proximidad se impone a la similitud

Agrupamiento por Conectividad

Principios Clásicos

de Agrupamiento

No agrupamiento

Proximidad

Similitud (luminancia)

Similitud (tamaño)

Similitud (orientación)

Movimiento común

Simetría Paralelismo

Continuidad Cierre

Nuevos Principios

de Agrupamiento

Sincronía

Región Común

Conectividad

Familiaridad

-Aplicación de los principios de agrupamiento : Principios clásicos (Gestalt): Proximidad, Similitud (color,

forma, orientación…), Movimiento común, Simetría , Paralelismo, Continuidad, Cierre

Nuevos principios: Sincronía, Región común, Conectividad

Organización y Segregación perceptual

Segregación perceptual

-La figura tiene “más forma de objeto”

-La figura se ve delante del fondo

-El fondo no tiene forma y se extiende detrás de la figura

-El contorno que divide figura y fondo pertenece a la figura

Principios de organización Figura-FondoBordeado, Tamaño, Orientación,

Contraste, Simetría, Convexidad, Paralelismo

Interpolado visual:Relleno visual, Contornos

ilusorios

Preferencia abajo-arriba

Factores que determinan qué área es la figura

4.1. La percepción como un proceso interpretativo4.2. Procesamiento Bottom-Up / Top-Down4.3. Diferentes etapas en el procesamiento

Análisis Inicial de la imagen Detectores de rasgos: Aproximación Fisiológica Teoría de la Frecuencia Espacial

Segmentación perceptual Generación de representaciones integradas del objeto Interpretación de la imagen: Contacto con el

conocimiento previo (memoria semántica)

4.- Enfoque Cognitivo Constructivista

4.1. Las investigaciones de Hubel y Wiesel Células ganglionares On-Off

-Células parvocelulares (Campos receptivos pequeños) Proyección a capas 3,4,5,6 del NG Color, textura, forma, profundidad

Células magnocelulares (Campos receptivos grandes) Proyección a Capas 1,2 Movimiento

Campos receptivos de la Corteza Estriada: Células Simples, Complejas e Hipercomplejas

Células Simples: Funcionamiento ON-OFF: específicas a la orientación Diferentes formas de campos receptivos (bordes, líneas, barras…) Patrones específicas de conexión con las c. ganglionares

Células Complejas (75%, mayores campos receptivos): Más específicas a orientación que a la posición Sensibles al movimiento Respuesta no proporcional a la cantidad de luz recibida

Células Hipercomplejas: Disminución de la respuesta cuando la longitud rebasa un límite Células con inhibición final

4.- Aproximación Fisiológica (Cap. 3)

4.2. Arquirectura de la Corteza Estriada Organización Retinotópica Columnas de Dominio Ocular Columnas de Orientación Organización Modular de la Corteza Visual:

Hipercolumnas Desarrollo de la Corteza Estriada:

Maduración (aspectos hereditarios) Interacción con el medio ambiente (Experiencia)

…4.- Aproximación Fisiológica

7.1 Percepción a partir de “Primitivas Volumétricas” (Geones: “geometric ions”).Características:

Invarianza a la vista Discriminabilidad Resistencia al ruido visual

Extracción de geones a parir de propiedades “no-accidentales”: Propiedades invariantes

5.- Teoría de Reconocimiento por Componentes

5.2. Fases en el reconocimiento:Extracción de ejesDetección de rasgos (propiedaes no-accidentales)Segmentación (detección de superficies)Categorización de geonesCorrespondencia categorial (activación en memoria de una

representación similar)Reconocimiento del objeto

5.3. Datos a favor:Mayor dificultad en el reconocimiento cuando se “ocultan

los geones”

…5.- Teoría de Reconocimiento por Componentes

6. Percepción de la escena y objetos en escenas

-Objetos vs. escenas

-Tenemos una alta capacidad para procesar escenas complejas (e.g., Potter, 1976)

-Necesitamos poco tiempo para captar la estructura global de la escena

Potter,, 1976)

What do we perceive in a glance of a real world scene?

Fei-Fei et al., 2007)

Características de la imagen global permiten percibir la escena con rapidez

-Grado de naturalidad

-Grado de apertura

-Grado de aspereza

-Grado de expansión

-Color

Características holísticas que se perciben con rapidez

Regularidades del ambiente

-Regularidades físicas-Más orientaciones verticales y horizontales

que oblicuas

-Los contornos de objetos solapados aparecen detrás del objeto que solapa.

-La luz proviene de arriba (e.g., rotating mask)

Regularidades del ambiente

-Regularidades semánticas

El sistema cognitivo utiliza el conocimiento previo para generar expectativas acerca de la escena

Regularidades semánticas

Hollingsworth, 2005

Regularidades semánticas

Hollingsworth, 2005

Regularidades semánticas

(Oliva & Torralba, 2007)

8. Fisiología de la percepción de objetos y escenas

-Evidencia de neuronas que responden al agrupamiento perceptual y la segregación figura fondo

-Modularidad cerebral en la percepción de objetose.g., área fusiforme de las caras

-Actividad distribuida a lo largo del cerebro

(Zapadia et al., 1995)

(Haxby et al., 2000))

Actividad neural-percepción

La rivalidad binocular permite estudiar la actividad asociada a cada “percepto”

(Tong et al., 1998)

FFA: Fusiform Face AreaPPA: Parahippocampal place area

Procesamiento arriba-abajo y percepción de objetos

Campos receptivos ON-OFF

Patrón de Conextividad: Células Simples

Campos receptivos Células Simples

Campos ReceptivosCélulas Complejas

Patrón de Conextividad: Células Complejas

Organización Retinotópica en la Corteza Estriada

Hipercolumnas

Células Hipercomplejas: Inhibición final

Patrón de conextividad: Células Complejas-Hipercomplejas

W. W. Norton

Reconocemos los objetos a pesar de la variabilidadde la estimulación: color, textura, discontinuidad…

W. W. Norton

Paciente F.R.A: Capacidad para colorear

las distintas partes Incapacidad para

reconocer los dibujos

W. W. Norton

Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes…

… dependiendo del punto de vista

W. W. Norton

Las

dife

rent

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ágen

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uede

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mpl

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istin

tas

¿Son el mismo objeto?

Vemos medio balancín ?…O un balancín entero ?

W. W. Norton

Propiedadesinvariantes

Ceguera al Cambio: Ejemplos

Se pueden ver y descargar en esta dirección de Internet:http://www.cs.ubc.ca/~rensink/flicker/download/index.html

TEORÍA

NATIVISMOvs.

EMPIRICISMO

ATOMISMOvs.

GLOBALISMO

ORGANISMOvs.

AMBIENTEPRINCIPAL ANALOGÍA

MÉTODODE

ESTUDIO

ESTRUCTU-RALISMO Empiricismo Atomismo Organismo Química Introspección

GESTALT Nativismo Globalismo Organismo Teoría Física Introspección

ENFOQUE GIBSONIANO Nativismo Globalismo Ambiente Mecánica Análisis del

Estímulo

Enfoques clásicos en la percepción de la forma

Tamaño del estímuloen Grados de Ángulo Visual

g.a.v.

Segmentación en base

a la TEXTURA

Organización FIGURA - FONDO

Bordeado

Tamaño

Orientación (Ver./Hor.) Contraste

Organización FIGURA - FONDO

Simetría Convexidad Paralelismo

Relleno Perceptual (Visual Completion)

RATA

RAMÓN

Contornos Ilusorios

Objetos formados por “GEONES”

Geones

Objetos

Tipos de “GEONES”

¿ Qué es?

Ahora los geones

están visibles

W. W. Norton

Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes…

… dependiendo del punto de vista