PERCEPCIÓN DE FORMAS Y PATRONES: Reconocimiento de Objetos Tema 5: PERCEPCIÓN DE FORMAS Y PATRONES: Reconocimiento de Objetos

El problema inverso Recuperar, a partir del estímulo proximal, el conocimiento sobre el estimulo distal Ilustración de proyección inversa. Una línea (roja) en la retina puede ser la proyección de una infinita variedad de líneas en el ambiente

1.- El problema de la percepción de objetos 1.1. Variabilidad sensorial 1.2. Ambigüedad de la imagen Los cambios revelan la realidad 1.3. Segmentación del espacio en distintas partes 1.4. 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

2.- Enfoques clásicos en la percepción de la forma 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

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 Principios Clásicos de Agrupamiento Continuidad Cierre

Nuevos Principios de Agrupamiento Sincronía Región Común Conectividad Nuevos Principios de Agrupamiento

Familiaridad

Organización y Segregación perceptual -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

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-Fondo Factores que determinan qué área es la figura Principios de organización Figura-Fondo Bordeado, Tamaño, Orientación, Contraste, Simetría, Convexidad, Paralelismo Interpolado visual: Relleno visual, Contornos ilusorios Preferencia abajo-arriba

4.- Enfoque Cognitivo Constructivista 4.1. La percepción como un proceso interpretativo 4.2. Procesamiento Bottom-Up / Top-Down 4.3. 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.- Aproximación Fisiológica (Cap. 3) 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 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)

5.- Teoría de Reconocimiento por Componentes 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 ejes Detección de rasgos (propiedaes no-accidentales) Segmentación (detección de superficies) Categorización de geones Correspondencia 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”

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 holísticas que se perciben con rapidez 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 objetos e.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”

FFA: Fusiform Face Area PPA: Parahippocampal place area (Tong et al., 1998)

Procesamiento arriba-abajo y percepción de objetos

Campos receptivos ON-OFF

Patrón de Conextividad: Células Simples

Campos receptivos Células Simples

Campos Receptivos Células Complejas

Patrón de Conextividad: Células Complejas

Organización Retinotópica en la Corteza Estriada

Hipercolumnas

Células Hipercomplejas: Inhibición final

Patrón de conextividad: Células Complejas-Hipercomplejas

Reconocemos los objetos a pesar de la variabilidad 06-11 Reconocemos los objetos a pesar de la variabilidad de la estimulación: color, textura, discontinuidad… W. W. Norton

Capacidad para colorear las distintas partes 06-25 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… 06-12 Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes… … dependiendo del punto de vista W. W. Norton

Las diferentes imágenes pueden ser 06-14 Las diferentes imágenes pueden ser complemente distintas ¿Son el mismo objeto? W. W. Norton

Vemos medio balancín ? …O un balancín entero ?

Propiedades invariantes 06-16 Propiedades invariantes W. W. Norton

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

Enfoques clásicos en la percepción de la forma TEORÍA NATIVISMO vs. EMPIRICISMO ATOMISMO GLOBALISMO ORGANISMO AMBIENTE PRINCIPAL ANALOGÍA MÉTODO DE ESTUDIO ESTRUCTU-RALISMO Empiricismo Atomismo Organismo Química Introspección GESTALT Nativismo Globalismo Teoría Física ENFOQUE GIBSONIANO Ambiente Mecánica Análisis del Estímulo

en Grados de Ángulo Visual Tamaño del estímulo en Grados de Ángulo Visual g.a.v.

Segmentación en base a la TEXTURA

Organización FIGURA - FONDO Orientación (Ver./Hor.) Tamaño Bordeado Orientación (Ver./Hor.) Contraste

Organización FIGURA - FONDO Simetría Convexidad Paralelismo

Relleno Perceptual (Visual Completion) RATA RAMÓN

Contornos Ilusorios

Objetos formados por “GEONES”

Tipos de “GEONES”

¿ Qué es? Ahora los geones están visibles

Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes… 06-12 Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes… … dependiendo del punto de vista W. W. Norton