PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS …ugr.es/~jnieves/Textos/Tema6Psicofisica...
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1.- Introducción
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
ObjetivosObjetivos:: Caracterizar la visiCaracterizar la visióón de movimientos y los mecanismosn de movimientos y los mecanismosque el SVH pone en juego para lograrlo que el SVH pone en juego para lograrlo
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
Juan Luis NievesDpto. Óptica. Fac. CienciasUniversidad de Granada18071-Granada (SPAIN)e-mail: [email protected]
2.- Características generales de la visión de movimiento
Apéndice
1.- Introducción
FunciFuncióón esencial del SVH n esencial del SVH …………estimaciestimacióón del movimiento relativo de objetos, ego n del movimiento relativo de objetos, ego movimiento, orientacimovimiento, orientacióón y discriminacin y discriminacióón entre objetos n entre objetos separados, etc.separados, etc.
…… que permite la evaluacique permite la evaluacióón de descriptores locales del n de descriptores locales del campo visual:campo visual:
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
2.- Características generales de la visión de movimiento
Apéndice
Coherencia del campo de movimiento (segmentaciCoherencia del campo de movimiento (segmentacióón entre n entre figura y fondo, anfigura y fondo, anáálisis de formas);lisis de formas);
Tipo de movimiento (detección de organismos biológicos vivos en el entorno)
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
2.- Características generales de la visión de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.1. Movimiento como todo cambio de posici2.1. Movimiento como todo cambio de posicióón en el n en el tiempotiempo
…… bien de los objetos que nos rodean,bien de los objetos que nos rodean,3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.1. Movimiento como todo cambio de posici2.1. Movimiento como todo cambio de posicióón en el n en el tiempotiempo
…… bien de los objetos que nos rodean,bien de los objetos que nos rodean,
…… bien de la imagen retiniana conjugada,bien de la imagen retiniana conjugada,
2.- Características generales de la visión de movimiento
Movimientos oculares
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
2
1.- Introducción
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.1. Movimiento como todo cambio de posici2.1. Movimiento como todo cambio de posicióón en el n en el tiempotiempo
2.- Características generales de la visión de movimiento
A partir de la información suministrada por una imagen 2-D en movimiento...
vy
vx
Vfondo=0
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
…el SVH es capaz de evaluar la velocidad de los objetos (NO de la imagen retiniana) en un entorno 3-D.
1.- Introducción
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.1. Movimiento como todo cambio de posici2.1. Movimiento como todo cambio de posicióón en el n en el tiempotiempo
2.- Características generales de la visión de movimiento
vy
vx
Vfondo=0
3.- Representación espacio-temporal de movimientos El SVH busca una integración global coherente de la información
espacio-temporal de que dispone en la escena.
Pero ¿qué tipo de información visual es la asociada al movimiento?
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Problema de la abertura
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Segregación figura-fondo(“chopstick illusion”)
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
3
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Oclusión figura-fondo
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Oclusión figura-fondo
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
“Breathing squares”
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Ilusión de la “masa deforme”
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
“Apparent rest”
“Paradoxical rest”
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
“Barberpole”
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Estereogramas y movimiento
4
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(1) Direccionalidad y velocidad de objetos en movimiento:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Capacidad para evaluar con cierta exactitud y precisión cómo de rápido se mueven los objetos y en qué dirección.
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(2) Percepción local de movimientos:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Capacidad para percibir diferentes movimientos en distintas partes del campo visual
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(3) Selectividad frecuencial:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Existencia de mecanismos sensoriales de movimiento con diferentes anchos de banda
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(4) Tiempos breves de exposición:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Exposiciones de aprox. 400ms bastan para juzgar correctamente la dirección de movimiento de redes sinusoidales
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
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4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(5) Adaptación al movimiento:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Espirales rotatorias
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(5) Adaptación al movimiento:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
(5) Adaptación al movimiento:3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Existencia de sensores separados y selectivos direccionalmente con capacidad de adaptación.
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
El análisis del movimiento no se hace a partir del análisis de la posición.
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
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1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
¿cómo estimar la velocidad de los
objetos a partir de la velocidad de su imagen retiniana?
… ¿y cómo combinar la info local de movimiento
para obtener información sobe
estructura espacial de la escena y del ego
movimiento?
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
(1) Direccionalidad y velocidad(2) Percepción local(3) Selectividad frecuencial(4) Tiempos breves de exp.(5) Adaptación al movimiento
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Movimiento como todo cambio de posición en el tiempo
En el proceso de percepción deductiva del movimiento distinguimos dos etapas:
1) “Medición” de la proyección del movimiento sobre el plano imagen 2-D;
Mecanismos a largo plazo,
que relacionan pares de “rasgos”correspondientes en ∆t grandes.
Mecanismos a corto plazo,que estiman la velocidad
instantánea proyectada 2-D.
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Apéndice
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1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
vy
vx
Vfondo=0
2) Interpretación de la imagen para evaluar la estructura y movimiento 3-D de los objetos que componen la escena.
En el proceso de percepción deductiva del movimiento distinguimos dos etapas:
1) Medición de la proyección del movimiento sobre el plano imagen 2-D;
Movimiento como todo cambio de posición en el tiempo
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
Apéndice
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
vy
vx
Vfondo=0
Mecanismos de percepción visual del movimiento
Medida Interpretación
Correspondencia de rasgos significativos
Cálculo de velocidades instantáneas
Interpretación decorrespondencias
Interpretación del campo de velocidades
Mecanismos a corto plazo
Mecanismos a largo plazo
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Flujo ⎯óptico⎯ (“optical flow”) de estructuras que converge desde todas las direcciones a un punto estacionario.
3.1. Ambiente 3.1. Ambiente óóptico dinptico dináámicomico
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
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Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
…… en la vida cotidianaen la vida cotidiana
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
1vr2vr
3vr
4vr
Medición Interpretación
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
…… en la vida cotidianaen la vida cotidiana
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Problema de la identificación de características correspondientes
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
…… en la de en la de muchos muchos animalesanimales
Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
A veces el flujo de estructuras no coincide con el campo de velocidades locales de los objetos.
Campo de velocidades local
Flujo de movimiento
Poste del barbero en rotación
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Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
A veces el flujo de estructuras no coincide con el campo de velocidades locales de los objetos.
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.1. Ambiente 3.1. Ambiente óóptico dinptico dináámicomico
El flujo representa al conjunto de proyecciones formado por el movimiento de todos los puntos del campo visual en un t infinitesimal, tratándose de un campo de velocidades instantáneas V(vx,vy)
Y
X
Z
O
vx
vyV
x
y
Proyección sobre plano imagen 2-D
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.2. Correspondencia y abertura3.2. Correspondencia y abertura
Problema de la identificación de δx para cada δt en pares correspondientes de puntos
Y
X
Z
O
vx
vyV
x
y
Proyección sobre plano imagen 2-D
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Problema de la identificación de características correspondientes
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.2. Correspondencia y abertura3.2. Correspondencia y abertura
Problema de la identificación de δx para cada δt en pares correspondientes de puntos
Problema de la identificación de características correspondientes
Movimiento como identificación del cociente δx/δt
Secuencia de imágenes ∀ t Imagen espacio-temporal
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
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Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.2. Correspondencia y abertura3.2. Correspondencia y abertura
Problema de la identificación de δx para cada δt en pares correspondientes de puntos
Problema de la identificación de características correspondientes
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
HIPÓTESIS
a) Constancia en la luminosidad percibida
A nivel local y en pequeñas regiones de un mismo objeto, se mantiene constante la luminosidad independientemente de la posición.
Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.2. Correspondencia y abertura3.2. Correspondencia y abertura
Problema de la identificación de δx para cada δt en pares correspondientes de puntos
Problema de la identificación de características correspondientes
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
HIPÓTESIS
Puntos de la superficie de un mismo objeto tienden a moverse de modo coherente a nivel local.
b) Coherencia espacial
Ambiente óptico dinámico en el plano
imagen
Objeto en movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.2. Correspondencia y abertura3.2. Correspondencia y abertura
Problema de la identificación de δx para cada δt en pares correspondientes de puntos
Problema de la identificación de características correspondientes
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
HIPÓTESIS
La imagen de cada una de las partes de un objeto en movimiento cambia de modo continuo y gradual.
c) Persistencia temporal
Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.2. Correspondencia y abertura3.2. Correspondencia y abertura
Problema de la identificación de δx para cada δt en pares correspondientes de puntos
Hipótesis(a) + (b) +(c)
Movimiento como orientación en el espacio-tiempo
Secuencia de imágenes ∀ t
x vt X= +
( , ) ( )I x t I x vt≡ −
Velocidad
Puntos correspondientes de igual intensidad
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
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Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.3. Estimaci3.3. Estimacióón de la velocidadn de la velocidad
¿Cómo determinar la orientación en la descripción espacio-temporal de la imagen?
Problema de la identificación de características correspondientes
Secuencia de imágenes ∀ t
x vt X= +
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
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3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
3.3. Estimaci3.3. Estimacióón de la velocidadn de la velocidad
¿Cómo determinar la orientación en la descripción espacio-temporal de la imagen?
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
Solución:Evaluación de v a partir de diferencias locales en la I(x,t), sin necesidad de identificación explícita de características locales
t
I1 I2
I2
δx
δt
( )( )
2 1
;
I I II I I It t x x
Ix tV VIt
x
δδ δδ δ
δδ
= −∂ ∂
≈ − ≈ +∂ ∂
∂∂= ⇒ = −
∂∂
Resuperación de la velocidad a partir de gradientes espaciales y temporales
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
¿Qué tipo de mecanismo neuronal reúne todas las características anteriores?
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
¿Qué tipo de mecanismo neuronal reúne todas las características anteriores?
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
El SVH utiliza campos receptivos selectivos a las diferencias locales de I(x,t),
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4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
¿Qué tipo de mecanismo neuronal reúne todas las características anteriores?
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
El SVH utiliza campos receptivos selectivos a las diferencias locales de I(x,t),
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
¿Qué tipo de mecanismo neuronal reúne todas las características anteriores?
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
El SVH utiliza campos receptivos selectivos a las diferencias locales de I(x,t),
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
¿Qué cantidad mínima de información necesitan estos mecanismos neuronales?
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
Experiencias “Four stroke motion” y “Two stroke motion”
4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento
Apéndice
PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS
3.- Representación espacio-temporal de movimientos
1.- Introducción
2.- Características generales de la visión de movimiento
Cuando no es suficiente el movimiento para una percepción coherente de los movimientos en la imagen…
Problema de la identificación de características correspondientes
x vt X= +
Las sombras como elemento de “anclaje” fundamental en la imagen percibida (recordar organización perceptual)
* Ball in a box