Percepción Visual. El ojohumano

Rafael MolinaDpto. de Ciencias de la Computación e I.A.

Universidad de Granada

Tema 2 Modelos de la I.A. 2

Contenidos❧ Percepción y Visión Artificial.❧ El ojo humano.❧ Los caminos visuales al cerebro.❧ Ilusiones visuales, ambigüedades e

inconsistencias.❧ Importancia del movimiento visual.❧ Resumen.❧ Bibliografía.

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I Percepción y Visión ArtificialI Percepción y Visión Artificial

• La Percepción proporciona a los agentes informaciónsobre el mundo en el que se encuentran.

• Todos comienza con los sensores que pueden ser:visuales, auditivos y táctiles.

En este tema veremos cómo los estímulossensoriales son creados por el mundo para despuéspreguntarnos en los temas siguientes: ¿si elsiguiente estímulo ha sido creado por el mundo detal forma, cuál habrá sido el estado del mundo paraproducirlo ?.

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Es muy importante tener en cuenta que a veces nonecesitamos conocer el estado del mundocompletamente, ya que todo depende del problema queintentemos resolver.

La tarea puede ser distinta según nos dediquemos a

• Manipulación• Navegación• Reconocimiento de Objetos

Ninguna de estas tareas necesita una descripcióncompleta del ambiente

.

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Una posible definición de Visión Artificial(revisitada)

La visión artificial o comprensión de imágenes se dedicaa la descripción automática de la estructura ypropiedades de un mundo tridimensional, posiblementedinámico, a partir de una o varias imágenesbidimensionales de ese mundo.

Por desgracia si E=estímulo y M=Mundo, la ecuaciónE=f(M) no tiene una solución única en M y tendremos queusar información adicional.

¿Cuál era la diferencia entre Visión Artificial yProcesamiento de Imágenes?

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II. El ojo humanoII. El ojo humanoTamaño 2cm, la luz entra a través de la córnea, luego através del humor acuoso, pasa por el cristalino (lente),humor vítreo y forma imagen invertida en la retina

Ojo derecho humano

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El músculo ciliar ajusta la curvatura del cristalino para quela imagen se forme en la retina (ni delante ni detrás). Sino es así tendremos la miopía (imagen antes de la retina)y la hipermetropía (detrás).

La retina tiene un espesor inferior a 1mm. La luz pasa através del humor vítreo, el tejido retinal y la detectan losconos y bastones.Obsérvese la orientación poco intuitiva de los conos ybastones.Conos y bastones forman sinapsis con las célulasbipolares, éstas con las ganglionares y de aquí al cerebro.

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La luz llega a la retina

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Distribución de Conos y Bastones

Los bastones detectan luz mucho más débil, los conostrabajan a diferentes longitudes de onda.Obsérvese la distribución de conos y bastones alrededorde la fóvea.

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III Los caminos visuales al cerebroIII Los caminos visuales al cerebro

Desde el ojo al cerebro

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Las fibras ópticas más cercanas a las fosas nasales secruzan en el quiasma y van al lado contrario del cerebro,no así las más exteriores.El campo visual izquierdo va al lado derecho y el derechoal izquierdo.Dos imágenes retinianas del mismo del mismo punto vana la misma región del cerebro y su disparidad produce lavisión estereoscópica.En los núcleos geniculados se producen más sinapsis yse llega a la corteza estriada con mucho tamaño para lafovea

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IV Ilusiones, Ambigüedades e InconsistenciasIV Ilusiones, Ambigüedades e Inconsistencias

Espiral de Fraser

Inferimos más de loque está en la retina

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Ilusiones ópticas

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Ambigüedades

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Poseidón y Sirena

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Inconsistenciasgeométricas

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Más inconsistencias geométricas

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V. Importancia del movimiento visualV. Importancia del movimiento visual

La dimensión temporal es importante en el procesamientovisual fundamentalmente por dos razones:• El movimiento aparente de los objetos en el plano de laimagen es fundamental para entender la estructura y elmovimiento 3-D.• Los sistemas visuales biológicos utilizan el movimientovisual para extraer propiedades del mundo 3-D con pococonocimiento a priori sobre él

Veamos algunos ejemplos

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Los ejemplos siguientes han sido extraídos de la páginapersonal de D.D. Hoffman y son ejemplos de su libro VisualIntelligence, Norton, 1998.http://aris.ss.uci.edu/cogsci/personnel/hoffman/vi6.html

La secuencia estácompuesta de 12imágenes, en ella lospuntos cambian su posiciónligeramente en cadaimagen. El sistema visualcrea un cilindro y sumovimiento.

El símbolo de labarbería gira en ladirección del eje X, sinembargo las franjasparecen moverse haciaarriba. Es el llamadoproblema de laapertura.

La esfera siempre semueve igual, sinembargo su sombra no.La inferencia delmovimiento 3-D escompletamentediferente

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ResumenResumen

• ¿Qué relación existe entre la percepción y los agentesinteligentes?.

• ¿Cuál es la diferencia entre manipulación, navegación yreconocimiento de objetos.

• ¿Cómo podríamos definir la Visión Artificial?, ¿Cuál essu relación con el procesamiento de imágenes?.

• Describe brevemente el ojo humano, la retina y loscaminos visuales al cerebro.

• Dibujar algunas ilusiones e inconsistencias ópticas.• ¿Por qué es importante el movimiento?.

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BibliografíaBibliografía

D.D. Hoffman (1998), Visual Intelligence, Norton, 1998.

V. S. Nalwa (1993), A Guided Tour of Computer Vision,Addison-Wesley Publishing Company.