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Texturwahrnehmung von Bela Julesz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Dozent: Dipl.Psych. Kai Hamburger Referentin: Astrid Weimer Datum: 28.06.2005.

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1 Texturwahrnehmung von Bela Julesz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Dozent: Dipl.Psych. Kai Hamburger Referentin: Astrid Weimer Datum:

2 Inhalt Einführung Einführung Wahrnehmung von Mustern Wahrnehmung von Mustern Texturwahrnehmung Texturwahrnehmung Rolle lokaler Formen in der Texturwahrnehmung Rolle lokaler Formen in der Texturwahrnehmung Schlussfolgerungen Schlussfolgerungen Eine weitere Frage Eine weitere Frage

3 Einführung Es gibt Muster oder Texturen, die man nicht unterscheiden kann, obwohl ihre Elemente verschieden sind. An ihnen lässt sich untersuchen, auf welche Weise das visuelle System Figur und Grund voneinander trennt. Es gibt Muster oder Texturen, die man nicht unterscheiden kann, obwohl ihre Elemente verschieden sind. An ihnen lässt sich untersuchen, auf welche Weise das visuelle System Figur und Grund voneinander trennt.

4 Einführung Forschungsansatz Julesz: Aufdecken der Grenzen des visuellen Systems in Bezug auf Texturwahrnehmung Aufdecken der Grenzen des visuellen Systems in Bezug auf Texturwahrnehmung Untersuchung mit Hilfe von Wahrnehmungsaufgaben, die die Fähigkeiten des visuellen Systems übersteigen Untersuchung mit Hilfe von Wahrnehmungsaufgaben, die die Fähigkeiten des visuellen Systems übersteigen Aufgaben beschränkt auf reine Wahrnehmung, ohne Hilfe der Kognition Aufgaben beschränkt auf reine Wahrnehmung, ohne Hilfe der Kognition

5 Einführung

6 Einführung

7 Wahrnehmung von Mustern

8 Wahrnehmung von Mustern – Wiederholung und Symmetrie

9 Wahrnehmung von Mustern - Symmetrie

10 Wahrnehmung von Mustern

11 Wahrnehmung von Symmetrie hängt nicht vom gesamten Muster ab, sondern nur von symmetrischen Paaren von Zellen in der Nähe der Symmetrieachse Wahrnehmung von Symmetrie hängt nicht vom gesamten Muster ab, sondern nur von symmetrischen Paaren von Zellen in der Nähe der Symmetrieachse Periodizität wird nur spontan wahrgenommen, wenn der Abstand zwischen den Musterwiederholungen klein genug ist. Periodizität wird nur spontan wahrgenommen, wenn der Abstand zwischen den Musterwiederholungen klein genug ist. Überlastung des visuellen Systems entwickelt sich allmählich (mit Zunahme von Wiederholungsabstand oder Komplexität) Überlastung des visuellen Systems entwickelt sich allmählich (mit Zunahme von Wiederholungsabstand oder Komplexität)

12 Wahrnehmung von Mustern Mögliche Gründe für die Beschränkungen des visuellen Wahrnehmungssystems: Mögliche Gründe für die Beschränkungen des visuellen Wahrnehmungssystems: Analyse geht über die Verarbeitungsmöglichkeiten des Systems hinaus Analyse geht über die Verarbeitungsmöglichkeiten des Systems hinaus Evolutionäre Sicht: Bildeigenschaften waren für das Überleben unserer Vorfahren nicht von Bedeutung Evolutionäre Sicht: Bildeigenschaften waren für das Überleben unserer Vorfahren nicht von Bedeutung

13 Texturwahrnehmung Viele Texturen lassen sich plötzlich nicht mehr unterscheiden, wenn sie nur geringfügig komplexer werden Viele Texturen lassen sich plötzlich nicht mehr unterscheiden, wenn sie nur geringfügig komplexer werden Texturpaare sind nicht unterscheidbar, wenn sie identische Statistiken zweiter oder höherer Ordnung aufweisen Texturpaare sind nicht unterscheidbar, wenn sie identische Statistiken zweiter oder höherer Ordnung aufweisen

14 Texturwahrnehmung (Texturdiskrimination)

15 Texturwahrnehmung

16 Texturwahrnehmung

17 Texturwahrnehmung (Markoff-Prozess, eindimensional)

18 Texturwahrnehmung (Rolle lokaler Formen) Neurophysiologische Untersuchungen: visuelle Systeme von Katzen und Affen besitzen Merkmalsdetektoren (Detektoren lokaler Formen) Neurophysiologische Untersuchungen: visuelle Systeme von Katzen und Affen besitzen Merkmalsdetektoren (Detektoren lokaler Formen) Merkmalsdetektoren: Neuronen, die nur dann feuern, wenn in einem begrenzten Netzhautbereich um sie herum bestimmte Formmerkmale auftreten (Flecken, Liniensegmente) Merkmalsdetektoren: Neuronen, die nur dann feuern, wenn in einem begrenzten Netzhautbereich um sie herum bestimmte Formmerkmale auftreten (Flecken, Liniensegmente) Einfache (Sehrinde), komplexe und hyperkomplexe Merkmalsdetektoren (höhere cortikale Regionen): ermöglichen komplexes Formensehen Einfache (Sehrinde), komplexe und hyperkomplexe Merkmalsdetektoren (höhere cortikale Regionen): ermöglichen komplexes Formensehen

19 Texturwahrnehmung (Rolle lokaler Formen) Herstellung zweidimensionaler, statistisch beschreibbarer Texturen

20 Texturwahrnehmung (Rolle lokaler Formen)

21

22 Texturwahrnehmung (Rolle lokaler Formen – Liniendetektoren)

23

24 Texturwahrnehmung Rolle lokaler Formen - Liniendetektoren

25 Texturwahrnehmung (Rolle lokaler Formen) Einfache Punkt- und Liniendetektoren tragen überraschend wenig zur Texturunterscheidung bei Einfache Punkt- und Liniendetektoren tragen überraschend wenig zur Texturunterscheidung bei Schon bei regelmäßiger Anordnung von Mikromustern ist die Texturunterscheidung schwierig bis unmöglich, bei zufälliger Anordnung noch schwieriger: Hinweis auf die Grenzen des visuellen Systems Schon bei regelmäßiger Anordnung von Mikromustern ist die Texturunterscheidung schwierig bis unmöglich, bei zufälliger Anordnung noch schwieriger: Hinweis auf die Grenzen des visuellen Systems

26 Schlussfolgerungen Hierarchie der komplexen und hyperkomplexen Merkmalsdetektoren erleichtert die reine Wahrnehmung bei der Texturunterscheidung nicht, spielt nur eine Rolle bei der genauen Analyse von Mustern Hierarchie der komplexen und hyperkomplexen Merkmalsdetektoren erleichtert die reine Wahrnehmung bei der Texturunterscheidung nicht, spielt nur eine Rolle bei der genauen Analyse von Mustern Einfache Merkmalsdetektoren können unter bestimmten Umständen auf Grund zufällig entstehender lokaler Formen zwischen Texturen mit Statistiken höherer als 2. Ordnung unterscheiden Einfache Merkmalsdetektoren können unter bestimmten Umständen auf Grund zufällig entstehender lokaler Formen zwischen Texturen mit Statistiken höherer als 2. Ordnung unterscheiden

27 Modell für lokales und globales Wahrnehmen Ebenen der visuellen Informationsverarbeitung beim genauen Betrachten und Erkennen lokaler Formen/ bei der globalen Texturunterscheidung MoMo

28 Modell für globale und lokale Wahrnehmung Der Mechanismus der Texturdiskrimination kann die Ausgänge von höchstens zwei einfachen Merkmalsdetektoreinheiten vergleichen Der Mechanismus der Texturdiskrimination kann die Ausgänge von höchstens zwei einfachen Merkmalsdetektoreinheiten vergleichen Möglicherweise werden hierbei nur Parameter der Statistiken erster Ordnung verarbeitet Möglicherweise werden hierbei nur Parameter der Statistiken erster Ordnung verarbeitet

29 Texturwahrnehmung

30 Texturwahrnehmung

31 Eine weitere Frage Warum haben sich während der Evolution für das Sehen zwei Systeme entwickelt, eines für das lokale Erkennen von Formen, ein anderes für die globale Wahrnehmung? Warum haben sich während der Evolution für das Sehen zwei Systeme entwickelt, eines für das lokale Erkennen von Formen, ein anderes für die globale Wahrnehmung? Antwort: Aufgrund der fundamentalen Dichotomie der Wahrnehmung, Dinge in Figur und Grund zu zerlegen – jedes Objekt kann entweder als Figur oder als Grund gesehen werden, nie beides auf einmal Antwort: Aufgrund der fundamentalen Dichotomie der Wahrnehmung, Dinge in Figur und Grund zu zerlegen – jedes Objekt kann entweder als Figur oder als Grund gesehen werden, nie beides auf einmal Die globale Texturwahrnehmung ist als allgemeiner Prozess zu verstehen, der die Wahrnehmung aller Dinge umfasst, die nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit liegen. Die globale Texturwahrnehmung ist als allgemeiner Prozess zu verstehen, der die Wahrnehmung aller Dinge umfasst, die nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit liegen.

32 Zwei Klausurfragen Wovon hängt die reine Wahrnehmung von Symmetrie in einem Muster ab? Wovon hängt die reine Wahrnehmung von Symmetrie in einem Muster ab? Welche Art von Merkmalsdetektoren ist für die globale Texturunterscheidung zuständig und wie sind diese verschaltet? Welche Art von Merkmalsdetektoren ist für die globale Texturunterscheidung zuständig und wie sind diese verschaltet?

33 Danke für Eure Aufmerksamkeit! Danke für Eure Aufmerksamkeit! Literatur: Julesz, B.: Texturwahrnehmung. In: Spektrum der Wissenschaft: Wahrnehmung und visuelles System. Heidelberg, 1986.

34 Texturwahrnehmung

35 Texturwahrnehmung


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