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Bewegungs- wahrnehmung Referentin: Nicola Désirée Schulte Dozent: Dr. Alexander Schütz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Kurs A SS 2009 22. Juni 2009.

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1 Bewegungs- wahrnehmung Referentin: Nicola Désirée Schulte Dozent: Dr. Alexander Schütz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Kurs A SS Juni 2009

2 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung2 1. Warum sehen wir die Welt nicht verschwommen? Verschluss zu lange offen & Kamera bewegt

3 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung3 2. Warum erkennen wir die Umwelt als statisch und andere(s) darin bewegt?

4 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung4 Gruppendiskussion 1.Warum sehen wir die Welt nicht ver- schwommen, obwohl das Auge keinen Verschluss hat? 2.Warum erkennen wir aus dem Wirrwarr des optischen Flusses auf unserer Netzhaut, dass die Umwelt statisch ist und andere(s) sich darin bewegt?

5 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung5 Antwort zur ersten Frage Photorezeptoren arbeiten anders als Film Aufgabe von photographischem Film: –Festhalten eines statischen Bildes Aufgabe von Photorezeptoren: –Vermitteln von Veränderungen im Lichtfluss Experimentell belegt: –Keine Veränderung auf der Netzhaut keine visuelle Wahrnehmung

6 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung6 Antwort zur 2. Frage a)Warum wir den Raum statisch wahrnehmen: -Globaler Lichtfluss auf der Retina bei Fortbewegung -Lokaler Lichtfluss bei Objektbewegung -Reafferenzprinzip (Rückmeldung über Augenbewegungen) Ergänzungen durch andere Sinnesorgane b)Wie wir die einzelnen sich bewegenden Komponenten im optischen Fluss erkennen: Das visuelle System ist beim Entschlüsseln des optischen Flusses darauf aus, nach bestimmten Regeln Komponenten von projektiven Invarianzen zu extrahieren. (S. 173)

7 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung7 Weiter Gliederung Euklidische versus projektive Geometrie Zerlegung des optischen Flusses –5 kurze Experimente Übertragung der experimentellen Erkenntnisse auf biologische Bewegungen Zusammenfassende Antwort auf die Frage nach dem Erkennen der Komponenten

8 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung8 Euklidische Geometrie Parallelenaxiom: Parallele Geraden schneiden einander NIE. PARALLEL

9 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung9 Projektive Geometrie –Geometrie des Strahlenganges –Grundlage für das perspektivische Zeichnen WICHTIG: –Parallelenaxiom aufgehoben –Konstante Verhältnisse zw. geometrischen Größen

10 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung10 Projektive Geometrie Beispiele für Invarianzen von Verhältnissen Größe des Netzhaut- bildes verändert sich Körperproportionen bleiben gleich Bunte Flächen Quadrate Form wird trotzdem als Würfel erkannt Mädchen entfernt sich Würfel wird gedreht

11 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung11 Zerlegung des optischen Flusses Das menschliche Sehsystem extrahiert aus der Umwelt spontan Invarianzen von Verhältnissen und bildet daraus (euklidisch invariante) starre Objekte, die sich im dreidimensionalen Raum bewegen.

12 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung12 Experiment 1 A B C

13 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung13 Experiment 1 Ergebnis: –Nur A und C bewegen sich: unsichtbare Verbindung zw. Punkt A und C –Nur Punkt B bewegt sich Diagonale Bewegung –Alle drei Punkte zusammen bewegen sich: B bewegt sich auf einer Senkrechten mit den Punkten A und C hin und her

14 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung14 Experiment 1 Erklärung: –A und C bilden ein bewegtes Bezugssystem für B A, B und C bilden eine Bewegungseinheit –Bewegung von B wird in 2 vektorielle Komponenten zerlegt: eine relative Bewegung zu A und eine zu C

15 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung15 Experiment 1 Bezug zur Frage nach dem Erkennen von Bewegungskomponenten: Gleiche Bewegungskomponenten (A und C ODER der Körper des Kindes) bilden ein bewegtes Bezugssystem für andere Bewegungskomponenten (B ODER Hand des Kindes oder Marienkäfer)

16 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung16 Experiment 1 Das visuelle System zerlegt den optischen Fluss in eine hierarchisch geordnete Reihe von bewegten Bezugssystemen und relativen Bewegungen zu jedem davon.

17 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung17 Experiment 2 Ergebnisse: –Statt zwei Punkten, die sich auf einer Ellipse bewegen, nimmt man eine starre Verbindung zw. den Punkten wahr, die sich auf einem gekippten Kreis bewegen. Wahrnehmungsanalyse erfolgt spontan nach den Prinzipien der projektiven Geometrie.

18 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung18 Experiment 3 Ergebnis: –Statt einer Formveränderung bevorzugt das visuelle System automatisch die Wahrnehmung einer Vor- und Zurückbewegung eines Quadrates mit invarianter Größe.

19 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung19 Experiment 4 Ergebnis: –Wahrnehmung einer Formveränderung bei gleichzeitiger Wahrnehmung einer Bewegung ist natürlich trotzdem möglich. –Bsp.: Wolken o.ä.

20 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung20 Experiment 5 Ergebnis: –Zur Interpretation der Veränderung einer Figur als kontinuierliche, perspektivische Transformation entsteht sogar der Eindruck, dass eine Fläche biegsam ist.

21 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung21 Fazit der Experimente Der Betrachter ist nicht fähig, frei zu wählen zw. der euklidischen Interpretation einer sich verändernden Geometrie einer Figur und einer projektiven Interpretation.

22 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung22 Übertragung auf biologische Bewegungen Bewegte Endpunkte ansonsten unsichtbarer Linien genügen, um eine starre Linie wahrzunehmen, die sich im dreidimensionalen Raum bewegt. 12 bewegte Lichtpunkte können innerhalb 1/10 Sek. als menschliche Bewegung wahr- genommen werden. Annahme: Erkennung von Invarianzen = Produkt fest verdrahteter Nerven von Retina zum Cortex (S. 176)

23 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung23 Fazit Das visuelle System abstrahiert aus den sich bewegenden Lichtpunkten Invarianzen von Verhältnissen, die es ermöglichen die menschliche Bewegung wahrzunehmen. Lichtspuren einer gehenden Person Point-Light-Walker: Person mit Lichtern an 12 wichtigen Gelenken

24 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammen- fassung Visuelle Bewegungswahrnehmung24 Antwort auf die Frage 2 Wahrnehmen verschiedener Bewegungen Visueller Fluss Zerlegung in Vektoren Zusammen- setzen zu bewegten Bezugssystemen Erkennen von projektiven Invarianzen

25 Alles verstanden? Vielen Dank für Eure Mitarbeit und Aufmerksamkeit!

26 Beispielfragen für die Klausur Wieso sehen wir die Welt nicht verschwommen? Antwort: s. Folie 5 Erkläre anhand eines Beispiels die Zerlegung des optischen Flusses! Antwort: s. Folien 13 und 14 Wie ist es zu erklären, dass wir 12 bewegte Punkte innerhalb kürzester Zeit als menschliche Bewegung erkennen? Antwort: s. Folien 22 und 23

27 Quellen Textgrundlage: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986) Bilder (Stand: 14 Juni 2009): –Auge: –Kamera: –Kamera, graphisch:http://www.openfoto.de/wp- content/uploads/2009/01/grafik_3a.gifhttp://www.openfoto.de/wp- content/uploads/2009/01/grafik_3a.gif –Bild, verwackelt:: H1SPaCE120STAEGE/05_lichtfluss170.jpg H1SPaCE120STAEGE/05_lichtfluss170.jpg –Mann am Tisch: https://www.mev.de/imagedb/LAYOUT_WZ/ART/VOL_01/AC jp g https://www.mev.de/imagedb/LAYOUT_WZ/ART/VOL_01/AC jp g –Mädchen: –Regal: regal_c_36.jpghttp://www.buecher-regalsystem.de/buecher-max/buecher- regal_c_36.jpg –Fluchtpunkt: zeichnen/perspektive-malen.jpghttp://www.kunstkurs-online.de/Seiten/perspektivisch- zeichnen/perspektive-malen.jpg –Fragen: –Restliche Bilder aus: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986)


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