tema 5: percepciÓn de formas y patrones: reconocimiento de objetos
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Tema 5:
PERCEPCIÓN DE FORMAS Y PATRONES:
Reconocimiento de Objetos
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Recuperar, a partir del estímulo proximal, el conocimiento sobre el estimulo distal
El problema inverso
Ilustración de proyección inversa. Una línea (roja) en la retina puede ser la proyección de una infinita variedad de líneas en el ambiente
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1.1. Variabilidad sensorial1.2. Ambigüedad de la imagen
Los cambios revelan la realidad
1.3. Segmentación del espacio en distintas partes1.4. Variabilidad de la perspectiva:
Independencia de las condiciones ambientales Representación de partes ocultas Independencia del punto de vista (invarianza de la perspectiva) Extracción de propiedades invariantes
1.5. Detección de cambios: Segmentación temporal La percepción no ocurre en un único acto Integración vs. Actualización de la representación Necesidad de la Atención para ver los cambios
1.- El problema de la percepción de objetos
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2.1. Estructuralismo Percepción es igual a la suma de sensaciones
2.2. El enfoque de la Gestalt El todo más que la suma de las partes Ley de la “Pragnancia” o de la “buena figura” Leyes de agrupamiento perceptual
2.- Enfoques clásicos en la percepción de la forma
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Leyes de Agrupamiento Perceptual
Ley de la Similitud Ley de la Proximidad o cercanía Ley de la Conectividad o vinculación Ley de la buena Continuación o cierre Ley del destino o movimiento común Principios clásicos y nuevos
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Agrupamiento por Similitud (de forma)
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Agrupamiento por Similitud (de color)
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Agrupamiento por Proximidad:La proximidad se impone a la similitud
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Agrupamiento por Conectividad
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Principios Clásicos
de Agrupamiento
No agrupamiento
Proximidad
Similitud (luminancia)
Similitud (tamaño)
Similitud (orientación)
Movimiento común
Simetría Paralelismo
Continuidad Cierre
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Nuevos Principios
de Agrupamiento
Sincronía
Región Común
Conectividad
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Familiaridad
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-Aplicación de los principios de agrupamiento : Principios clásicos (Gestalt): Proximidad, Similitud (color,
forma, orientación…), Movimiento común, Simetría , Paralelismo, Continuidad, Cierre
Nuevos principios: Sincronía, Región común, Conectividad
Organización y Segregación perceptual
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Segregación perceptual
-La figura tiene “más forma de objeto”
-La figura se ve delante del fondo
-El fondo no tiene forma y se extiende detrás de la figura
-El contorno que divide figura y fondo pertenece a la figura
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Principios de organización Figura-FondoBordeado, Tamaño, Orientación,
Contraste, Simetría, Convexidad, Paralelismo
Interpolado visual:Relleno visual, Contornos
ilusorios
Preferencia abajo-arriba
Factores que determinan qué área es la figura
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4.1. La percepción como un proceso interpretativo4.2. Procesamiento Bottom-Up / Top-Down4.3. Diferentes etapas en el procesamiento
Análisis Inicial de la imagen Detectores de rasgos: Aproximación Fisiológica Teoría de la Frecuencia Espacial
Segmentación perceptual Generación de representaciones integradas del objeto Interpretación de la imagen: Contacto con el
conocimiento previo (memoria semántica)
4.- Enfoque Cognitivo Constructivista
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4.1. Las investigaciones de Hubel y Wiesel Células ganglionares On-Off
-Células parvocelulares (Campos receptivos pequeños) Proyección a capas 3,4,5,6 del NG Color, textura, forma, profundidad
Células magnocelulares (Campos receptivos grandes) Proyección a Capas 1,2 Movimiento
Campos receptivos de la Corteza Estriada: Células Simples, Complejas e Hipercomplejas
Células Simples: Funcionamiento ON-OFF: específicas a la orientación Diferentes formas de campos receptivos (bordes, líneas, barras…) Patrones específicas de conexión con las c. ganglionares
Células Complejas (75%, mayores campos receptivos): Más específicas a orientación que a la posición Sensibles al movimiento Respuesta no proporcional a la cantidad de luz recibida
Células Hipercomplejas: Disminución de la respuesta cuando la longitud rebasa un límite Células con inhibición final
4.- Aproximación Fisiológica (Cap. 3)
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4.2. Arquirectura de la Corteza Estriada Organización Retinotópica Columnas de Dominio Ocular Columnas de Orientación Organización Modular de la Corteza Visual:
Hipercolumnas Desarrollo de la Corteza Estriada:
Maduración (aspectos hereditarios) Interacción con el medio ambiente (Experiencia)
…4.- Aproximación Fisiológica
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7.1 Percepción a partir de “Primitivas Volumétricas” (Geones: “geometric ions”).Características:
Invarianza a la vista Discriminabilidad Resistencia al ruido visual
Extracción de geones a parir de propiedades “no-accidentales”: Propiedades invariantes
5.- Teoría de Reconocimiento por Componentes
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5.2. Fases en el reconocimiento:Extracción de ejesDetección de rasgos (propiedaes no-accidentales)Segmentación (detección de superficies)Categorización de geonesCorrespondencia categorial (activación en memoria de una
representación similar)Reconocimiento del objeto
5.3. Datos a favor:Mayor dificultad en el reconocimiento cuando se “ocultan
los geones”
…5.- Teoría de Reconocimiento por Componentes
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6. Percepción de la escena y objetos en escenas
-Objetos vs. escenas
-Tenemos una alta capacidad para procesar escenas complejas (e.g., Potter, 1976)
-Necesitamos poco tiempo para captar la estructura global de la escena
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Potter,, 1976)
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What do we perceive in a glance of a real world scene?
Fei-Fei et al., 2007)
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Características de la imagen global permiten percibir la escena con rapidez
-Grado de naturalidad
-Grado de apertura
-Grado de aspereza
-Grado de expansión
-Color
Características holísticas que se perciben con rapidez
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Regularidades del ambiente
-Regularidades físicas-Más orientaciones verticales y horizontales
que oblicuas
-Los contornos de objetos solapados aparecen detrás del objeto que solapa.
-La luz proviene de arriba (e.g., rotating mask)
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Regularidades del ambiente
-Regularidades semánticas
El sistema cognitivo utiliza el conocimiento previo para generar expectativas acerca de la escena
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Regularidades semánticas
Hollingsworth, 2005
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Regularidades semánticas
Hollingsworth, 2005
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Regularidades semánticas
(Oliva & Torralba, 2007)
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8. Fisiología de la percepción de objetos y escenas
-Evidencia de neuronas que responden al agrupamiento perceptual y la segregación figura fondo
-Modularidad cerebral en la percepción de objetose.g., área fusiforme de las caras
-Actividad distribuida a lo largo del cerebro
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(Zapadia et al., 1995)
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(Haxby et al., 2000))
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Actividad neural-percepción
La rivalidad binocular permite estudiar la actividad asociada a cada “percepto”
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(Tong et al., 1998)
FFA: Fusiform Face AreaPPA: Parahippocampal place area
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Procesamiento arriba-abajo y percepción de objetos
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Campos receptivos ON-OFF
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Patrón de Conextividad: Células Simples
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Campos receptivos Células Simples
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Campos ReceptivosCélulas Complejas
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Patrón de Conextividad: Células Complejas
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Organización Retinotópica en la Corteza Estriada
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Hipercolumnas
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Células Hipercomplejas: Inhibición final
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Patrón de conextividad: Células Complejas-Hipercomplejas
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W. W. Norton
Reconocemos los objetos a pesar de la variabilidadde la estimulación: color, textura, discontinuidad…
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W. W. Norton
Paciente F.R.A: Capacidad para colorear
las distintas partes Incapacidad para
reconocer los dibujos
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W. W. Norton
Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes…
… dependiendo del punto de vista
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W. W. Norton
Las
dife
rent
es im
ágen
es p
uede
n se
r co
mpl
emen
te d
istin
tas
¿Son el mismo objeto?
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Vemos medio balancín ?…O un balancín entero ?
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W. W. Norton
Propiedadesinvariantes
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Ceguera al Cambio: Ejemplos
Se pueden ver y descargar en esta dirección de Internet:http://www.cs.ubc.ca/~rensink/flicker/download/index.html
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TEORÍA
NATIVISMOvs.
EMPIRICISMO
ATOMISMOvs.
GLOBALISMO
ORGANISMOvs.
AMBIENTEPRINCIPAL ANALOGÍA
MÉTODODE
ESTUDIO
ESTRUCTU-RALISMO Empiricismo Atomismo Organismo Química Introspección
GESTALT Nativismo Globalismo Organismo Teoría Física Introspección
ENFOQUE GIBSONIANO Nativismo Globalismo Ambiente Mecánica Análisis del
Estímulo
Enfoques clásicos en la percepción de la forma
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Tamaño del estímuloen Grados de Ángulo Visual
g.a.v.
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Segmentación en base
a la TEXTURA
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Organización FIGURA - FONDO
Bordeado
Tamaño
Orientación (Ver./Hor.) Contraste
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Organización FIGURA - FONDO
Simetría Convexidad Paralelismo
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Relleno Perceptual (Visual Completion)
RATA
RAMÓN
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Contornos Ilusorios
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Objetos formados por “GEONES”
Geones
Objetos
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Tipos de “GEONES”
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¿ Qué es?
Ahora los geones
están visibles
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W. W. Norton
Un mismo objeto puede proyectar infinidad de imágenes…
… dependiendo del punto de vista