Percepcja: widzenie

Wstęp do kognitywistyki
Wykład siódmy
Główne problemy kognitywistyki
Percepcja: widzenie
Andrzej Klawiter
http://www.amu.edu.pl/~klawiter
klawiter@amu.edu.pl

Percepcja: wdzięczny temat badań
kognitywistycznych
• Spośród wielu zagadnień podejmowanych w
kognitywistyce miejsce szczególne zajmuje
problem percepcji
• Percepcja to funkcja umysłu
– stosunkowo prosta, a więc względnie łatwa do
badania
– dająca się ująć z perspektywy obliczeniowej
– zakotwiczająca umysł w świecie zewnętrznym
(dostarcza informacji o tym, co się dzieje w
otoczeniu)

Zasadnicze zadanie percepcji
Konstruowanie stabilnego obrazu otoczenia
z docierających nieprzerwanie do organizmu
bodźców fizycznych.
Na podstawie tego, co receptory rejestrują
na granicy między organizmem a
otoczeniem (sensepcja) tworzony zostaje
obraz (scena) tego, co istotnego dla
organizmu dzieje się w jego otoczeniu

Po co organizmowi percepcja?
• Cel bezpośredni: umożliwia rozpoznanie
tego, co dzieje się w otoczeniu
• Zadania składowe procesu percepcji:
– Wydobycie, redukcja i porządkowanie informacji
zawartej w bodźcach
– Identyfikacja przedmiotów w otoczeniu i
rozpoznawanie ich podstawowych cech
– Konstruowanie sceny percepcyjnej (złożonego,
ujętego allocentrycznie układu przedmiotów)

Użyteczność percepcji
• Percepcja wykorzystywana jest na
potrzeby działania
– W niektórych koncepcjach twierdzi się
wręcz, że podstawowym zadaniem percepcji
jest rozpoznawanie sposobności do działania
(psychologia ekologiczna Gibsona)
• Percepcja jest niezbędna (dostarcza
danych) dla kategoryzacji i
konceptualizacji

Sensepcja a percepcja
• sensepcja (sensation) - zespół
bezpośrednich i niezwłocznych
neuronalnych reakcji organizmu na
bodźce ze środowiska;
• zadaniem sensepcji jest ustalenie co
dzieje się „na granicy” między
organizmem a otoczeniem, czyli
detekcja cech bodźca

Sensepcja a percepcja
• percepcja - ”sondowanie” otoczenia
przez organizm po to, aby ustalić, co
znajduje się w otoczeniu, poza
granicami organizmu
• zadaniem percepcji jest ustalenie co
jest „na zewnątrz”

Percepcja a perceptor
• percepcja - proces uzyskiwania
informacji o tym co jest „na
zewnątrz”
• percept - wytwór percepcji
• perceptor - istota realizująca proces
percepcji

Idea perceptora
monomodalnego
•perceptor monomodalny - organizm,
który zbiera informacje o obiektach
umożliwiających mu przetrwanie (4P
- pożywienie, partner, przyjaciel,
przeciwnik) za pomocą jednego
systemu percepcyjnego

Rodzaje perceptorów
• wzrokowiec
monomodalnych
• słuchowiec (sowa płomykówka)
• węchowiec
• sonarowiec (nietoperz)

Jak widzi wzrokowiec ?
Wybrane podejścia wykorzystywane
w kognitywistyce

Przedobliczeniowe koncepcje
widzenia (1): psychologia postaci
• psychologia postaci (Gestalt) (Max
Wertheimer, Wolfgang Köhler, Kurt
Koffka)
– zasada ujmowania zjawisk jako całości
– zasada izomorfizmu psychofizycznego
– podstawowe „prawa” psychologii postaci
• Prägnanz (trafna zwięzłość)
• domknięcie
• podobieństwo
• bliskość
• symetria

Emergencja

Reifikacja

Multistabilność

Niezmienniczość

Domknięcie

Podobieństwo

Bliskość

Przedobliczeniowe teorie widzenia (2):
psychologia ekologiczna Gibsona
• Percepcja jako forma adaptacji organizmu do
otoczenia
• Doznania zmysłowe - bierne reakcje na bodźce
fizyczne, percepcje - aktywne procesy wydobywania
informacji z otoczenia
• światło promieniste - źródło doznań zmysłowych,
światło otoczeniowe (odbite od powierzchni) - źródło
informacji o przedmiotach w otoczeniu
• rola niezmienników w percepcji
• percepcja jako rozpoznawanie ofert (affordances)

Widzenie to proces uzyskiwania informacji o
cechach obiektów znajdujących się w
otoczeniu
Informacja o obiekcie wydobywana jest ze
struktury optycznej w oparciu o reguły
organizacji perceptu wzrokowego
Percepcja wzrokowa to zhierarchizowana
struktura procesów wzrokowych

Kognitywistyczny przełom w
podejściu do widzenia:
teoria Davida Marr’a
Według Marr’a, widzenie to
wieloetapowy proces
przetwarzania informacji.
Jest ona wydobyta z fali
świetlnej docierającej do
siatkówki, a następnie
przetwarzana
wieloetapowo przez
odpowiednie systemy, tak
aby efektem końcowym
było rozpoznanie przez
organizm obiektu z
otoczenia na podstawie
cech wydobytych z
przetworzonej informacji.

Etapy przetwarzania informacji wzrokowej według Marr'a (1982)
Obraz
Wartości
natężeń
w każdym
punkcie
obrazu
Pierwotny
szkic
Przejścia
przez zero,
plamki,
pręty, zakończenia,
krawędzie,
potencjalne
linie,grupy,
granice
Widzenie
egocentryczne
Dwuipółwymiarowy
szkic
Zorientowanie
powierzchni,
odległość od
obserwatora,
nieciągłości
w głębi i w
zorientowaniu
przestrzeni
Trójwymiarowy
model
kształtu
Trójwymiarowe
modele
zorganizowane
hierarchicznie
ze względu na
bazowe cechy
objętości
i kształtu
Widzenie
allocentryczne

Obliczeniowa teoria widzenia
Davida Marr’a
Etapy percepcji wzrokowej (1)
•pierwotny szkic
– surowy pierwotny szkic
• detekcja krawędzi (przejścia przez zero)
• wyróżnienie elementów (primitives): plamka,
pręt, etc.
– pełny pierwotny szkic
• grupowanie elementów w jednostki wyższych
rzędów

Wydobywanie informacji o prostych składnikach
obrazu i o jego wielopoziomowej strukturze
• obraz na siatkówce
• rozpoznanie plamek i
prętów (surowy
pierwotny szkic)
• rozpoznanie grup
obiektów (jednostki
pierwszego poziomu)
• grup wyższego rzędu i
zasady ich organizacji

Przykłady jednostek wyższego rzędu
utworzonych z obiektów rzędu niższego

Etapy percepcji wzrokowej wg
Marr’a (2)
• dwuipółwymiarowy szkic
– stereopsja
– wybiórczość kierunkowa
– ruch pozorny
– kontury kształtu
– faktura powierzchni
– cieniowanie
– oświetlenie, jasność i barwa

Etapy percepcji wzrokowej wg
Marr’a (3)
• Reprezentacja w postaci trójwymiarowego
modelu (kształtu przedmiotu)
– przejście od współrzędnych związanych z
obserwatorem do współrzędnych związanych z
przedmiotem
– wyróżnienie głównej osi przedmiotu
– modelowanie kształtu jako zespołu walców
(dokładniej: uogólnionych stożków)

Trójwymiarowy model kształtu
przedmiotu wg Marr’a

Przykłady
przedmiotów
uzyskanych z
bryły
podstawowej
- walca