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

TexturwahrnehmTexturwahrnehmungung

von Bela Juleszvon Bela Julesz

Seminar: Visuelle WahrnehmungSeminar: Visuelle WahrnehmungDozent: Dipl.Psych. Kai Dozent: Dipl.Psych. Kai

HamburgerHamburgerReferentin: Astrid WeimerReferentin: Astrid Weimer

Datum: 28.06.2005Datum: 28.06.2005

InhaltInhalt

EinführungEinführung Wahrnehmung von MusternWahrnehmung von Mustern TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung Rolle lokaler Formen in der Rolle lokaler Formen in der

TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung SchlussfolgerungenSchlussfolgerungen Eine weitere FrageEine weitere Frage

EinführungEinführung

„„Es gibt Muster oder Texturen, Es gibt Muster oder Texturen, die man nicht unterscheiden die man nicht unterscheiden kann, obwohl ihre Elemente kann, obwohl ihre Elemente verschieden sind. An ihnen verschieden sind. An ihnen lässt sich untersuchen, auf lässt sich untersuchen, auf welche Weise das visuelle welche Weise das visuelle System System FigurFigur und und GrundGrund

voneinander trennt.“ voneinander trennt.“


Forschungsansatz Julesz:Forschungsansatz Julesz: Aufdecken der Grenzen des visuellen Aufdecken der Grenzen des visuellen

Systems in Bezug auf TexturwahrnehmungSystems in Bezug auf Texturwahrnehmung Untersuchung mit Hilfe von Untersuchung mit Hilfe von

Wahrnehmungsaufgaben, die die Wahrnehmungsaufgaben, die die Fähigkeiten des visuellen Systems Fähigkeiten des visuellen Systems übersteigenübersteigen

Aufgaben beschränkt auf reine Aufgaben beschränkt auf reine Wahrnehmung, ohne Hilfe der KognitionWahrnehmung, ohne Hilfe der Kognition



Wahrnehmung von Wahrnehmung von MusternMustern

Wahrnehmung von Mustern Wahrnehmung von Mustern – Wiederholung und – Wiederholung und

SymmetrieSymmetrie

Wahrnehmung von MusternWahrnehmung von Mustern - - SymmetrieSymmetrie



Wahrnehmung von Symmetrie hängt nicht Wahrnehmung von Symmetrie hängt nicht vom gesamten Muster ab, sondern nur von vom gesamten Muster ab, sondern nur von symmetrischen Paaren von Zellen in der symmetrischen Paaren von Zellen in der Nähe der SymmetrieachseNähe der Symmetrieachse

Periodizität wird nur spontan Periodizität wird nur spontan wahrgenommen, wenn der Abstand zwischen wahrgenommen, wenn der Abstand zwischen den Musterwiederholungen klein genug ist.den Musterwiederholungen klein genug ist.

Überlastung des visuellen Systems Überlastung des visuellen Systems entwickelt sich allmählich (mit Zunahme von entwickelt sich allmählich (mit Zunahme von Wiederholungsabstand oder Komplexität)Wiederholungsabstand oder Komplexität)


Mögliche Gründe für die Beschränkungen Mögliche Gründe für die Beschränkungen des visuellen Wahrnehmungssystems:des visuellen Wahrnehmungssystems:

Analyse geht über die Analyse geht über die Verarbeitungsmöglichkeiten des Systems Verarbeitungsmöglichkeiten des Systems hinaushinaus

Evolutionäre Sicht: Bildeigenschaften Evolutionäre Sicht: Bildeigenschaften waren für das Überleben unserer waren für das Überleben unserer Vorfahren nicht von BedeutungVorfahren nicht von Bedeutung

TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung

Viele Texturen lassen sich Viele Texturen lassen sich plötzlichplötzlich nicht mehr unterscheiden, wenn sie nicht mehr unterscheiden, wenn sie nur geringfügig komplexer werdennur geringfügig komplexer werden

Texturpaare sind nicht Texturpaare sind nicht unterscheidbar, wenn sie identische unterscheidbar, wenn sie identische Statistiken zweiter oder höherer Statistiken zweiter oder höherer Ordnung aufweisen Ordnung aufweisen

Texturwahrnehmung Texturwahrnehmung (Texturdiskrimination)(Texturdiskrimination)



TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung(Markoff-Prozess, eindimensional)(Markoff-Prozess, eindimensional)

TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung(Rolle lokaler Formen)(Rolle lokaler Formen)

Neurophysiologische Untersuchungen: visuelle Neurophysiologische Untersuchungen: visuelle Systeme von Katzen und Affen besitzen Systeme von Katzen und Affen besitzen Merkmalsdetektoren (Detektoren lokaler Merkmalsdetektoren (Detektoren lokaler Formen)Formen)

Merkmalsdetektoren: Neuronen, die nur dann Merkmalsdetektoren: Neuronen, die nur dann feuern, wenn in einem begrenzten feuern, wenn in einem begrenzten Netzhautbereich um sie herum bestimmte Netzhautbereich um sie herum bestimmte Formmerkmale auftreten (Flecken, Formmerkmale auftreten (Flecken, Liniensegmente)Liniensegmente)

Einfache (Sehrinde), komplexe und Einfache (Sehrinde), komplexe und hyperkomplexe Merkmalsdetektoren (höhere hyperkomplexe Merkmalsdetektoren (höhere cortikale Regionen): ermöglichen komplexes cortikale Regionen): ermöglichen komplexes Formensehen Formensehen


Herstellung zweidimensionaler, statistisch Herstellung zweidimensionaler, statistisch beschreibbarer Texturenbeschreibbarer Texturen



TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung(Rolle lokaler Formen – Liniendetektoren)(Rolle lokaler Formen – Liniendetektoren)

TexturwahrnehmungTexturwahrnehmung(Rolle lokaler Formen – Liniendetektoren)(Rolle lokaler Formen – Liniendetektoren)

TexturwahrnehmungTexturwahrnehmungRolle lokaler Formen - LiniendetektorenRolle lokaler Formen - Liniendetektoren


Einfache Punkt- und Liniendetektoren Einfache Punkt- und Liniendetektoren tragen überraschend wenig zur tragen überraschend wenig zur Texturunterscheidung beiTexturunterscheidung bei

Schon bei regelmäßiger Anordnung Schon bei regelmäßiger Anordnung von Mikromustern ist die von Mikromustern ist die Texturunterscheidung schwierig bis Texturunterscheidung schwierig bis unmöglich, bei zufälliger Anordnung unmöglich, bei zufälliger Anordnung noch schwieriger: Hinweis auf die noch schwieriger: Hinweis auf die Grenzen des visuellen Systems Grenzen des visuellen Systems

SchlussfolgerungenSchlussfolgerungen

Hierarchie der komplexen und Hierarchie der komplexen und hyperkomplexen Merkmalsdetektoren hyperkomplexen Merkmalsdetektoren erleichtert die reine Wahrnehmung bei der erleichtert die reine Wahrnehmung bei der Texturunterscheidung nicht, spielt nur eine Texturunterscheidung nicht, spielt nur eine Rolle bei der genauen Analyse von MusternRolle bei der genauen Analyse von Mustern

Einfache Merkmalsdetektoren können unter Einfache Merkmalsdetektoren können unter bestimmten Umständen auf Grund zufällig bestimmten Umständen auf Grund zufällig entstehender lokaler Formen zwischen entstehender lokaler Formen zwischen Texturen mit Statistiken höherer als 2. Texturen mit Statistiken höherer als 2. Ordnung unterscheidenOrdnung unterscheiden

Modell für lokales und globales Modell für lokales und globales

WahrnehmenWahrnehmen Ebenen der visuellen Ebenen der visuellen

Informationsverarbeitung beim genauen Informationsverarbeitung beim genauen Betrachten und Erkennen lokaler Formen/ bei Betrachten und Erkennen lokaler Formen/ bei

der globalen Texturunterscheidungder globalen Texturunterscheidung

Mo

Modell für globale und Modell für globale und lokale Wahrnehmunglokale Wahrnehmung

Der Mechanismus der Der Mechanismus der Texturdiskrimination kann die Texturdiskrimination kann die Ausgänge von höchstens zwei Ausgänge von höchstens zwei einfachen einfachen Merkmalsdetektoreinheiten Merkmalsdetektoreinheiten vergleichenvergleichen

Möglicherweise werden hierbei nur Möglicherweise werden hierbei nur Parameter der Statistiken erster Parameter der Statistiken erster Ordnung verarbeitet Ordnung verarbeitet



Eine weitere FrageEine weitere Frage Warum haben sich während der Evolution Warum haben sich während der Evolution

für das Sehen zwei Systeme entwickelt, für das Sehen zwei Systeme entwickelt, eines für das lokale Erkennen von Formen, eines für das lokale Erkennen von Formen, ein anderes für die globale Wahrnehmung?ein anderes für die globale Wahrnehmung?

Antwort: Aufgrund der fundamentalen Antwort: Aufgrund der fundamentalen Dichotomie der Wahrnehmung, Dinge in Dichotomie der Wahrnehmung, Dinge in Figur Figur und und Grund Grund zu zerlegen – jedes Objekt zu zerlegen – jedes Objekt kann entweder als Figur oder als Grund kann entweder als Figur oder als Grund gesehen werden, nie beides auf einmalgesehen werden, nie beides auf einmal

Die globale Texturwahrnehmung ist als Die globale Texturwahrnehmung ist als allgemeiner Prozess zu verstehen, der die allgemeiner Prozess zu verstehen, der die Wahrnehmung aller Dinge umfasst, die nicht Wahrnehmung aller Dinge umfasst, die nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit liegen. im Zentrum unserer Aufmerksamkeit liegen.

Zwei KlausurfragenZwei Klausurfragen

Wovon hängt die reine Wovon hängt die reine Wahrnehmung von Symmetrie in Wahrnehmung von Symmetrie in einem Muster ab?einem Muster ab?

Welche Art von Merkmalsdetektoren Welche Art von Merkmalsdetektoren ist für die globale ist für die globale Texturunterscheidung zuständig und Texturunterscheidung zuständig und wie sind diese verschaltet?wie sind diese verschaltet?

Danke für Eure Aufmerksamkeit! Danke für Eure Aufmerksamkeit!

Literatur: Julesz, B.: Texturwahrnehmung. In: Spektrum der Literatur: Julesz, B.: Texturwahrnehmung. In: Spektrum der Wissenschaft: Wahrnehmung und visuelles System. Heidelberg, Wissenschaft: Wahrnehmung und visuelles System. Heidelberg,

1986.1986.



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