Percezione visiva

Il percorso visivo umano trasmette le informazioni visive dagli occhi alla corteccia visiva del cervello

La percezione visiva (dal latino videre : vedere ) descrive la ricezione e l'elaborazione di stimoli ottici , in cui l' occhio e il cervello estraggono informazioni rilevanti, riconoscono elementi e li interpretano confrontandoli con i ricordi. Ciò significa che la percezione visiva va ben oltre la semplice raccolta di informazioni.

Dettagli fisiologici sull'apparato di percezione visiva degli esseri umani e di animali vedenti simili possono essere trovati sotto il sistema visivo . Il percorso della luce è descritto nell'apparato diottrico . La fisiologia dell'occhio (umano) è oggetto di ottica fisiologica .

storia

Nell'antichità c'erano diverse teorie sulla percezione visiva:

La teoria della percezione di Euclide (365-300 a.C.) affrontava problemi di percezione spaziale (es. Prospettiva e costanza delle dimensioni ). Secondo questa teoria, le linee di vista partono dall'occhio e determinano la percezione. Questa teoria della "linea di vista" sembra essere abbastanza assurda alla luce di considerazioni fisiche, ma riceve una sorta di riabilitazione tardiva attraverso le scoperte moderne delle analisi del movimento oculare (vedi Fovea centralis ).

La teoria della percezione di Empedocle (492-432 a.C.) diceva apparentemente il contrario. Le influenze delle cose che emanano dai pori (secondo la teoria dei pori di Empedocle, ripresa dall'atomistica ), un tipo di radiazione che è influenzata dalla luce, penetrano negli organi di senso e vengono percepite quando vi trovano una corrispondenza (la stessa diventa riconosciuto dalla stessa). Anche questa teoria, che si occupa della conoscenza delle cose nel mondo esterno, è più moderna nel suo approccio di quanto sembri. Dal punto di vista di oggi, si riferisce alla percezione periferica, che colpisce anche lo spettatore, anche se non sta guardando affatto.

Leonardo da Vinci: "L'occhio ha un'unica linea centrale, e tutto ciò che viene all'occhio attraverso questa linea può essere visto bene."

Alhazen o Ibn al-Haytham , il "padre dell'ottica " (965-1040), fu il primo a dimostrare che la percezione visiva è correlata alla luce che cade sull'occhio. È stato il primo a ipotizzare che la percezione visiva avvenga nel cervello e non negli occhi.

Ha dimostrato attraverso esperimenti che la percezione è influenzata dall'esperienza personale di una persona. Al-Haytham condusse esperimenti sulla percezione umana e completò il lavoro di Tolomeo sulla visione stereoscopica .

Leonardo da Vinci (1452–1519) è stato il primo a riconoscere le caratteristiche ottiche dell'occhio umano. Ha scritto: “L'occhio ha un'unica linea centrale e tutte le cose che vengono all'occhio attraverso quella linea sono ben viste. Intorno a questa linea c'è un numero infinitamente grande di altre linee che entrano in contatto con la linea centrale e che sono tanto più inefficaci quanto più sono lontane da detta linea centrale ".

Leonardo giunse a questo punto di vista attraverso l'osservazione e con l'aiuto di esperimenti ottici. “L'occhio, di cui l'esperienza rivela così chiaramente la sua funzione, è stato descritto in un certo modo da un numero infinito di autori; ma trovo che sia completamente diverso. ”Questo lo rende lo scopritore della differenza tra visione foveale e visione periferica.

Hermann von Helmholtz è spesso visto come il padre della moderna teoria della percezione visiva. Ha paragonato l'occhio ai dispositivi ottici e ha trovato le sue caratteristiche di design molto primitive. Teoricamente, l'occhio non potrebbe fornire alcun risultato visivo utile. Ne ha concluso che la percezione può avvenire solo attraverso "conclusioni inconsce" rese possibili da esperienze percettive già esistenti.

Tali esperienze percettive sono z. B .:

  • La luce di solito proviene dall'alto ( ipotesi di luce dall'alto )
  • Gli oggetti non sono visti dal basso poiché la direzione generale della visione è orizzontale
  • I volti vengono riconosciuti in posizione eretta
  • Non ci sono doppie ombre proiettate nello stesso modo quando illuminato con una fonte di luce (sole!)
  • Nei grandi spazi aperti, la fonte di luce più brillante è sempre il sole. Tutte le esperienze di percezione dipendenti dalla luce si basano sull'effetto del sole come fonte di luce e sulla sua posizione nello spazio. Il sole è la fonte di luce che accompagna gli esseri viventi sulla terra per tutta la vita. C'è un solo riflesso di luce su un bulbo oculare , che è sempre rotondo con luce naturale (a causa di un sole, che è anche rotondo)

Nota: le esperienze percettive giocano un ruolo importante nella fotografia (e anche nelle registrazioni di film): se un'illuminazione o una rappresentazione non segue le esperienze percettive generali, l'immagine viene descritta come "innaturale" o "falsa" (indipendentemente dalla procedura per ottenere effetti).

Lo studio delle illusioni ottiche ha mostrato quali conclusioni inconsce possono essere contenute nel processo di percezione.

Un altro tipo di inferenza inconscia si basa sulla percezione della probabilità, che è determinata dalla frequenza di percezioni simili già fatte.

Processo percettivo

Assorbimento dello stimolo

L' apparato diottrico dell'occhio crea un'immagine capovolta e capovolta sulla retina. Gli stimoli luminosi vengono registrati dalle cellule sensoriali della retina , dei bastoncelli (luminosità) e dei coni (visione dei colori). Il rapporto tra i tipi di cellule varia a seconda della posizione sulla retina; ci sono solo coni nella fovea . Quando esposti alla luce, coni e bastoncelli formano un potenziale di membrana che viene trasmesso alle cellule gangliari tramite cellule bipolari .

Poiché l' intensità dello stimolo accelera anche la velocità di reazione ottica nel caso di reazioni di selezione, è stato testato sia in laboratorio che al cinema utilizzando film di calcio se e in che misura un forte stimolo ottico (colore della maglia brillante chiaramente diverso dallo sfondo ) promuove anche la velocità di reazione nei giochi sportivi. I test fino ad ora chiariscono che sono soprattutto le maglie luccicanti (es. In oro) ad accelerare i tempi di reazione. Le maglie scure, d'altra parte, rallentano i tempi di reazione nei giochi sportivi. L'assorbimento dello stimolo è ancora peggiore (più lento) se lo sfondo e lo stimolo sono troppo simili, ad es. B. Maglie verdi sull'erba come sfondo.

Inoltro e codifica

Ogni cellula gangliare elabora le informazioni da un campo ricettivo (un'area spazialmente limitata della retina ). Esistono due tipi principali di cellule gangliari, cellule centrate e decentrate, che svolgono un ruolo importante soprattutto nel rilevamento dei bordi. Le cellule centrate rispondono quando la luce cade al centro del campo ricettivo e riducono la loro velocità di fuoco quando le aree periferiche del campo sono esposte più intensamente. Le cellule fuori centro si comportano esattamente al contrario e si attivano più intensamente quando gli stimoli luminosi vengono raccolti nelle aree marginali del campo ricettivo.

Le informazioni dalle cellule gangliari vengono trasmesse alle cuspidi laterali sinistra e destra del ginocchio attraverso il percorso visivo . L'uscita delle celle centrate e decentrate è interconnessa nelle cuspidi laterali del ginocchio in modo da estrarre i bordi (cioè le aree in cui si verifica un cambiamento di luminosità) o le barre (cambiamento di luminosità e ritorno all'intensità iniziale). Le informazioni elaborate vengono proiettate dalle ginocchia laterali sulla corteccia visiva . Questa elaborazione dei segnali include anche un aumento della sensibilità al contrasto tramite processi di feedback, che assicurano il mantenimento dell'elevata sensibilità alla luce contemporaneamente all'aumento del contrasto.

interpretazione

Percezione spaziale

La percezione dello spazio si basa su diversi metodi per creare dall'immagine bidimensionale sulla retina una rappresentazione del mondo tridimensionale. Con la visione stereoscopica , le informazioni spaziali possono essere costruite dalle lievi differenze tra le immagini registrate dalla coppia di occhi. Se lo spettatore si muove rispetto agli oggetti nello spazio, le immagini sulla retina si muovono più lentamente quanto più lontano è l'oggetto dallo spettatore. Inoltre, la percezione spaziale può avvenire tramite il gradiente di texture, i. H. sui cambiamenti nella trama a seconda della distanza spaziale.

Estrazione di oggetti

  • Legge di similare

  • Legge di unità e legge di continuità

  • Legge di prossimità

  • Legge di simmetria

Prima che gli oggetti possano essere riconosciuti e interpretati, è necessario prima estrarli dalle informazioni su dove si trovano gli oggetti e quali delle linee riconosciute appartengono a un oggetto. Queste euristiche della Gestalt (anche i principi della Gestalt ; il termine storico leggi della Gestalt dovrebbe, tuttavia, essere evitato) funzionano tutte secondo il principio di trovare la soluzione più concisa possibile ( psicologia della Gestalt ):

  • Concisione: una figura è percepita in modo tale da corrispondere a una struttura il più semplice possibile
  • Prossimità: gli elementi dell'immagine sono percepiti come appartenenti insieme se sono vicini l'uno all'altro
  • Somiglianza: parti dell'immagine della stessa forma o colore sono viste nel loro insieme
  • Simmetria: le strutture simmetriche sono assegnate allo stesso oggetto
  • Movimento comune (destino comune): movimenti identici e la comparsa o la scomparsa simultanea di elementi dell'immagine creano un senso di appartenenza
  • Continuità: gli elementi dell'immagine che sembrano essere una continuazione di elementi precedenti o interrotti sono considerati come appartenenti insieme
  • Coesione: le linee che racchiudono un'area sono, a parità di altre condizioni, percepite come un'unità più facilmente di quelle che non uniscono
  • Regione comune: gli elementi nelle aree delimitate sono percepiti come appartenenti insieme
  • Elementi connessi: gli elementi connessi sono percepiti come un oggetto

Riconoscimento di oggetti

Gli oggetti estratti vengono interpretati nel riconoscimento degli oggetti e possono essere confrontati con i ricordi.

Confronto delle caratteristiche

Un oggetto può essere confrontato con una memoria esistente tramite un'analisi delle caratteristiche. Questo modello presuppone che una forma o un oggetto sia rappresentato in un insieme di caratteristiche astratte. La lettera K ha z. B. le caratteristiche "linea verticale lunga", "linea più corta con inclinazione di circa 30 °" e "linea più corta con inclinazione di circa 75 °". Questo modello è superiore al confronto dei modelli in quanto vengono riconosciuti anche i modelli modificati. Con la "K", la dimensione, la posizione, la rotazione o il carattere possono essere modificati in modo che un "modello" non si adatti più. Tuttavia, sotto tutte queste trasformazioni, le caratteristiche rimangono le stesse. Inoltre, la corrispondenza delle caratteristiche corrisponde alla codifica da parte delle cellule gangliari (estrazione di linee).

Rilevamento di oggetti complessi

La “teoria del riconoscimento volumetrico” esiste per il riconoscimento di oggetti complessi.

  • L'oggetto complesso è suddiviso in componenti più semplici (tridimensionali) e ad ogni componente è assegnato un "Geon" (da: "Icona Geometrica"). I geoni sono un insieme di semplici oggetti tridimensionali che possono essere combinati per creare oggetti più complessi.
  • Una volta che i sotto-oggetti (= geoni) sono stati identificati e la loro disposizione reciproca è stata determinata, l'oggetto (complessivo) può essere assegnato.

Il riconoscimento vero e proprio avviene durante l'assegnazione. L'oggetto viene classificato e quindi rappresenta un oggetto in una categoria (come l'assegnazione come "cane" o "telefono").

Percezione facciale

Riconoscere i volti è una delle percezioni sociali più importanti degli esseri umani. A differenza di molti oggetti di uso quotidiano, i volti devono essere identificati singolarmente e sono quindi un tipo speciale di schema di percezione. Il riconoscimento facciale non viene effettuato solo imprimendo caratteristiche specifiche (ad esempio la dimensione del naso), ma anche sulle loro relazioni (ad esempio la distanza tra gli occhi e la lunghezza del naso).

Leder e Bruce (2000) sono stati in grado di dimostrare l'importanza della configurazione delle funzionalità. Ai soggetti del test è stato chiesto di memorizzare volti diversi e sono stati quindi testati. Le immagini sono state mostrate loro sia in posizione verticale che capovolta. In questa posizione capovolta, erano principalmente le relazioni tra le caratteristiche che consentivano ai soggetti di riconoscere i volti.

Come già noto dalla ricerca sul cervello, quando alcune aree corticali sono ferite o danneggiate, l'identificazione di volti familiari non è più possibile ( prosopagnosia ). Ciò suggerisce la teoria secondo cui la percezione dei volti è probabilmente supportata da campi corticali specializzati.

Esempi di studio della percezione visiva

I primi due secondi quando si guarda un'immagine

Negli anni successivi al 1960, sono stati registrati e analizzati sempre più movimenti oculari, e. B. durante la lettura di testi, quando si guardano le immagini e in seguito anche quando si risolvono problemi visivi e si guida un'auto. L'immagine a sinistra mostra cosa può accadere nei primi due secondi di visualizzazione di un'immagine. Lo sfondo è offuscato dalla visione periferica . Tuttavia puoi vedere che è una scena in una stanza con persone. La prima fissazione dell'occhio mostra un paio di scarpe da uomo, forse perché hanno un forte contrasto e sono anche molto vicine alla posizione di base delle fissazioni dell'occhio. Tutte le fissazioni successive saltano da una faccia all'altra.

Da ciò si può concludere che il volto umano riceve normalmente la massima attenzione perché consente l'identificazione o la valutazione di una persona sulla base di somiglianze biometriche e quindi già consente una prima valutazione di una situazione interpersonale.

Un fatto essenziale: la percezione umana è euristica e non lineare; Cioè, vengono considerate quelle parti di un'immagine che contengono informazioni aggiuntive, mentre gli elementi dell'immagine soggettivamente non importanti o già noti non sono fissi (esempi aggiuntivi → registrazione del movimento degli occhi ).

A livello computazionale, David Marr ha creato una teoria dell'elaborazione delle impressioni visive per la percezione visiva nel cervello negli anni '80, che viene utilizzata nel campo dell'intelligenza artificiale.

Aree correlate

Guarda anche

letteratura

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link internet

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Prove individuali

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