Una aproximación a la visión La Visión, David Marr Laboratorio de Inteligencia Artificial MIT, años 70

Neurofisiología Entender el conexionado, los sensores, los mecanismos. Encontrar la imagen neural y la imagen física. Existe la “Neurona Abuela”? Donde se producen los niveles de integración?

Psicofísica Estudios comportamentales. Experimentos que intentas aislar los diferentes aspectos. Por ejemplo los estereogramas de Julezs. Permite encontrar reglas o leyes de cómo funciona la visión en términos más generales?

Aproximación computacional. Hacer programas (algoritmos) que resuelven problemas visuales sencillos o simplificados. Por ejemplo: detección de bordes en un conjunto de estructuras poligonales de color mate (Horn). Con la esperanza de poder generalizar después.

Marr y Poggio (‘77) Aproximación como un problema de análisis de información. Independencia de la realización particular de una solución concreta en el cerebro o en una máquina. Es una aproximación arriba-abajo con niveles diversos engarzados.

Representación y Descripción. Representación: Sistema formal para hacer explícitas ciertas entidades o tipos de información y una descripción de cómo el sistema lo hace. Descripción: Resultado de emplear una representación para describir una entidad. Ej: números arábigos o romanos. Son mejores o peores para hacer ciertas cosas (*, +)...

Proceso Significados restringido a los asociados a máquinas de procesamiento de información. Hay que escoger la representación adecuada para las entidades a manipular por ese proceso (entrada y salida) Un algoritmo para implementar el proceso. Serie, paralelo, más robusto, más eficiente...

Tres niveles La explicación de la visión debe ser coherente a diferentes niveles: desde la neurona a la representación global. Teoría del cálculo: Procesamiento de la información Algoritmo y representación: psicofísica Realización física: neuroanatomía y neurofisiología

Teoría de cálculo Cual es el objetivo? Porqué es apropiado? Cuál es la lógica de la estrategia mediante la que se la puede llevar a cabo?

Representación y algoritmo Cómo puede implementarse esta teoría de cálculo? Cuál es la representación de la entrada y la salida? Cuál es el algoritmo para la transformación?

Implementación física Cómo puede realizarse físicamente esta representación y algoritmo? Solución biológica Solución informática Figura 6.1

Visión “Proceso que a partir de imágenes del mundo externo produce una representación útil al observador y no está ensombrecida por información irrelevante”. Puede concebirse como una proyección de una representación en otra: Entrada: distribución de intensidad de luz detectada por los fotorreceptores en la retina

Marco teórico Tabla 1.1

Factores responsables de la intensidad en una imagen Geometría de la escena Punto de observación (geometría del observador) Reflectancia de las superficies Iluminación de la escena

Procesamiento visual inicial Obtener representaciones adecuadas a los cambios y estructuras de la imagen: detección de cambios de intensidad representación y análisis de la estructura geométrica local detección de efectos de iluminación (por ej. transparencia)

Qué representación? Debe incluir “marcadores de lugar” que puedan derivarse de las imágenes de modo fiable. Atributos: orientación, brillo, tamaño, posición. Deben corresponder con cambios físicos reales.

Supuestos físicos “El mundo está formado por superficies lisas con funciones de reflectancia (FR) cuya estructura espacial se puede elaborar” Organización jerárquica: “A menudo la organización espacial de la FR de una superficie ha sido generada por varios procesos diferentes, actuando a escalas distintas”

Supuestos físicos Similitud:” Los elementos generados en una superficie dada por un proceso generador de reflectancia que actúa en una escala dada tienden a ser más similares entre sí en su tamaño, contraste local, color y organización espacial que otros elementos de esta superficie” Se puede medir dentro de una escala...

Supuestos físicos Continuidad espacial: “A menudo las señales generadas en una superficie por un único proceso se organizan espacialmente” La continuidad en la superficie debe reflejarse de algún modo en la continuidad de los marcadores...

Supuestos físicos Continuidad de las discontinuidades: Las localizaciones de las discontinuidades en profundidad u orientación de las superficies son suaves. La cohesión de la materia implica que los objetos existen y tienen límites...

Supuestos físicos Continuidad de flujo: si la dirección del movimiento es discontinua en más de un punto (por ejemplo en una línea) entonces estamos frente al límite de un objeto.

Los ceros Detección de los cambios de intensidad: Ocurren a diferentes escalas Un cambio brusco de I equivale a un cero de la segunda derivada. Figura 2.12 (detección de ceros con el operador laplaciano .Negro es negativo y blanco positivo, cruces por cero). Figs 2.17 y 2.23 Fig. 2.12

Qué relaciones espaciales hacer explícitas? Intensidad local media. Tamaño medio Densidad Orientación local Distancias locales de los elementos agrupados. Orientación local de los elementos agrupados. Fig 2.6 y 2.5

Procesos de agrupamiento Construir marcadores de lugar que capten la estructura a mayor escala de la función de reflectancia de la superficie. Detectar cambios en los parámetros medidos asociados con estos marcadores y que indiquen cambios de orientación o distancia al observador Elaborar marcadores y encontrar límites. Figs. 2.5, 2.6, 2.33 y 2.34 Fig 2.33 y 2.34

Tabla 3.2 Tabla 3.3 tabla 4.1