1 1 2 Visuele Waarneming Oriëntatie Kunstmatige Intelligentie, oktober 2003 Esther Wiersinga-Post Wat levert kennis over visuele waarneming op voor de KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE? kennis over (visuele) informatieverwerking bij mens/dier kan worden gebruikt bij ontwerp van kunstmatige systemen. met name van belang voor systemen die met natuurlijke stimuli moeten omgaan 3 4 bij organismen ontwerp van sensoren optimale verwerking van natuurlijke stimuli: ontwerp van sensoren b.v. concentratie op interessante delen van omgeving adaptatie b.v. dynamisch bereik voor intensiteit filteren van interessante kenmerken uit het beeld b.v. detectie van randen, kleuren, beweging. gebruik van actief zien b.v. actieve bewegingen van oog om ambiguiteiten te reduceren. interpretatie b.v. doen van aannames over omgeving (b.v. bij 3D interpretatie). Visuele illusies Chrysomyia megacephala
2 5 6 het electromagnetische spectrum verschillende typen ogen. A-C: evertebraten, D: camera-oog van zoogdier. (Shepherd, 1994) 7 8 cellen in de retina Het menselijk oog met de verschillende celtypen in de retina. (Hubel, 1995)
3 9 10 Adaptation Range of visible light intensities Intensity (candela/m 2) The sun at noon 10 10 10 9 Damaging 10 8 10 7 Filament of a 100 Watt light bulb 10 6 10 5 White paper in sunlight 10 4 10 3 Photopic vision 10 2 Comfortable reading 10 1 Mesopic vision 10-1 White paper in moonlight 10-2 10-3 White paper in starlight 10-4 Scotopic vision 10-5 Weakest visible light 10-6 microsaccades worden gemaakt om ondanks lichtadaptatie toch te kunnen blijven zien. 11 12 bewegings-adaptatie Filteren van interessante kenmerken uit het beeld center surround cells: contrastopscherping waterval-illusie
4 13 14 Filteren van interessante kenmerken uit het beeld simple cells: detectie van randen Machbanden 15 16
5 17 18 magno en parvo cellulaire cellagen in de Laterale geniculus magno cellular pathway where pathway : bewegingszien parvocellulair pathway what pathway : objectherkenning (o.a. kleur) De visuele cortex. (a) V1 (striate cortex) en de gebieden V2 t/m V5 (zie (c)). (Zeki, 1993) 19 20 what (ventraal) en where (dorsaal) pathways single cell afleiding in gebied V4. De cel reageert op een rood gekleerd vlak.
6 21 22 single cell afleiding in gebied V5. De cel reageert op een stimulus die in een bepaalde richting beweegt. (Zeki, 1993) Activiteit van de hersenen (gemeten m.b.v. PET) bij het kijken naar een gekleurd voorwerp (a, activiteit in V4) of een bewegend voorwerp (b, activiteit in V5). (d) De primaire visuele cortex, V1, en V2 worden door beide stimuli geactiveerd. (NB: a en b omgedraaid?, zie slide 14) 23 24 Verschillende features uit een beeld worden in gespecialiseerde hersengebieden gedetecteerd Gebruik van actief zien - reductie van ambiguiteiten - richten van aandacht
7 25 26 gebruik van actief zien voor afstand schatting locust (heeft ogen aan beide zijden van hoofd, dus geen binoculair zicht) lateral motion ==> motion parallax ==> info about distance Side to side scanning movements of a praying mantis. The body moves in such a way that the head travels along a line that is almost exactly perpendicular to the animal s forward direction of view. The head does not rotate Fig. 2.5 Land and Collett 27 28 Interpretatie b.v. doen van aannames over omgeving bij 3D interpretatie. flying insects make saccadic turns ==> compression of rotational motion to small time intervals
8 29 30 Muller-Lyer illusie 31 32 Poggendorf illusie
9 33 34 waarneming van beweging size constancy (a) beeld-retina systeem (b) oog-hoofd systeem 35 36
10 37 38 (Wandell, 1995) 39 literatuur: Foundations of vision, B.A. Wandell (1995) Eye brain and vision, D. H. Hubel (1995) A vision of the brain, S. Zeki (1993) Neurobiology, G.M. Shepherd (1994)