Visuelle Wahrnehmung: Einblicke in die computergestützte visuelle Verarbeitung

Von Fouad Sabry

Was ist visuelle Wahrnehmung?

Visuelle Wahrnehmung ist die Fähigkeit, die Umgebung um sich herum mithilfe von photopischem Sehen, Farbsehen, skotopischem Sehen und mesopischem Sehen zu interpretieren. Dies wird durch die Nutzung von Licht im sichtbaren Spektrum erreicht, das von Dingen in der Umgebung reflektiert wird. Dies ist jedoch nicht dasselbe wie die Sehschärfe, also den Grad, in dem eine Person gut sehen kann. Selbst wenn eine Person über ein perfektes Sehvermögen zu verfügen scheint, kann es sein, dass sie dennoch Probleme mit der Verarbeitung ihrer visuellen Wahrnehmungsinformationen hat.

Wie Sie davon profitieren werden

(I ) Erkenntnisse und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Visuelle Wahrnehmung

Kapitel 2: Netzhaut

Kapitel 3: Farbkonstanz

Kapitel 4: Farbsehen

Kapitel 5: Visuelles System

Kapitel 6: Sinnesnervensystem

Kapitel 7: Photorezeptorzelle

Kapitel 8: Nachbild

Kapitel 9: Trichromie

Kapitel 10: Zapfenzelle

(II) Beantwortung der häufigsten öffentlichen Fragen zur visuellen Wahrnehmung.

(III) Beispiele aus der Praxis für den Einsatz der visuellen Wahrnehmung in vielen Bereichen.

Für wen dieses Buch gedacht ist

Berufstätige, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Hobbyisten und diejenigen, die über Grundkenntnisse oder Informationen für jegliche Art der visuellen Wahrnehmung hinausgehen möchten.

 

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 30. Apr. 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Visuelle Wahrnehmung

Das photoptische Sehen (Tagsehen), das Farbsehen, das skotopische Sehen (Nachtsehen) und das mesopische Sehen (Dämmerungssehen) verwenden Licht im sichtbaren Spektrum, das von Objekten reflektiert wird, um eine Interpretation der Umgebung zu erstellen. Vergleichen Sie dies mit einer Aussage wie Ich habe eine 20/20-Sehkraft, die beschreibt, wie scharf die Augen einer Person sehen. Selbst mit perfektem Sehvermögen haben manche Menschen Schwierigkeiten mit der Verarbeitung visueller Informationen.

Sehen, Sehen und Sehvermögen sind alles Bezeichnungen für den daraus resultierenden Sinn (Adjektive visuell, optisch bzw. okulär). Viele Studienrichtungen, darunter Linguistik, Psychologie, Kognitionswissenschaft, Neurologie und Molekularbiologie, haben sich auf die zahlreichen physiologischen Komponenten konzentriert, die am Sehen beteiligt sind und zusammen als visuelles System bezeichnet werden.

Die Hornhaut fungiert als Fenster für das Eindringen von Licht in das Auge, und die Linse fokussiert dieses Licht auf die Netzhaut, eine lichtempfindliche Membran im hinteren Teil des Auges, wo es erkannt werden kann. Die Netzhaut fungiert als Wandler, der visuelle Signale in neuronale Impulse umwandelt. Stäbchen und Zapfen, zwei Arten von spezialisierten Photorezeptorzellen in der Netzhaut, führen diese Transduktion durch, indem sie Licht wahrnehmen und mit Nervenimpulsen reagieren. Der Sehnerv leitet diese Impulse von der Netzhaut zu den zentralen Ganglien des Gehirns. Die Informationen werden vom Nucleus geniculatus lateralis an die Sehrinde gesendet. Es gibt auch einen direkten Weg für Netzhautsignale, um den Colliculus superior zu erreichen. Der visuelle Assoziationskortex wurde in den letzten Jahren als in einen dorsalen und einen ventralen Funktionskreislauf aufgespalten beschrieben. Die Zwei-Ströme-Hypothese beschreibt diese Spekulation.

Es wird angenommen, dass das menschliche Auge in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 370 und 730 Nanometern (0,00000037 und 0,00000073 Meter) wahrzunehmen.

Das Hauptproblem beim Sehen ist, dass das, was Individuen tatsächlich wahrnehmen, keine exakte Darstellung dessen ist, was in ihrer Netzhaut passiert (d. h. das Bild auf der Netzhaut). Infolgedessen fällt es Forschern auf dem Gebiet der Wahrnehmung schwer, zu artikulieren, wie genau die visuelle Verarbeitung in der Welt, wie wir sie erleben, abläuft.

Zwei große altgriechische Schulen bieten eine rudimentäre Erklärung des Mechanismus des Sehens.

Die früheste von ihnen war die Emissionstheorie des Sehens, die davon ausging, dass Wahrnehmung stattfindet, wenn Strahlen von den Augen zurück zum Gehirn reflektiert werden, nachdem sie von sichtbaren Objekten abgefangen wurden. Das direkte Sehen erforderte Strahlen von den Augen, um zu dem Objekt zurückzukehren, das sie beobachteten. Ein gebrochenes Bild kann jedoch auch mit Hilfe von Strahlen betrachtet werden, die die Augen verließen, durch die Luft wanderten und schließlich als Ergebnis der Bewegung der Strahlen auf das sichtbare Objekt fielen, das beobachtet wurde. Gelehrte, die die Werke von Euklid und Ptolemäus auf dem Gebiet der Optik bewunderten, vertraten diese Hypothese.

Die zweite Denkschule ging davon aus, dass das, was wir wahrnehmen, eine Repräsentation des Gegenstandes selbst ist, der in unsere Augen eintritt. Aristoteles war der Hauptbefürworter der Bewegung (De Sensu), Alhazen (965 - ca. 1040) führte umfangreiche Tests zum Sehen durch, baute auf Ptolemäus' Forschungen über das binokulare Sehen auf und lieferte aufschlussreiche Kommentare zu Galens anatomischen Schriften.

Die moderne Lehre vom Sehen wird gemeinhin Hermann von Helmholtz zugeschrieben. Aus seinen Forschungen kam Helmholtz zu dem Schluss, dass das menschliche Auge kein scharfes Bild erzeugen kann. Es schien unmöglich, sie klar zu beobachten, da es an Daten mangelte. So kam er zu dem Schluss, dass das Sehen die Folge einer unbewussten Schlussfolgerung sein muss, ein Wort, das er erstmals 1867 verwendete. Er stellte die Hypothese auf, dass Gedächtnis und Erfahrung es dem Gehirn ermöglichten, aus wenigen Informationen Schlüsse zu ziehen.

Um eine Schlussfolgerung zu ziehen, muss man mit der realen Welt in Berührung gekommen sein.

Typische Vermutungen, die Menschen auf der Grundlage dessen, was sie gesehen haben, treffen, sind:

Licht wird von oben erzeugt; Dinge von unten zu beobachten ist ungewöhnlich; Der normale (und bevorzugte) Betrachtungswinkel für Gesichter; Die Sichtbarkeit von weiter entfernten Objekten kann durch Objekte verdeckt werden, die näher am Betrachter sind, aber nicht umgekehrt. und

Es ist üblich, dass Menschen oder Gegenstände im Vordergrund abgerundete Ecken haben.

Lernen, welche Art von Annahmen das visuelle System durch das Studium visueller Illusionen (Situationen, in denen der Inferenzprozess fehlschlägt) macht.

Sogenannte Bayes'sche Studien zur visuellen Wahrnehmung haben in jüngster Zeit eine weitere Form der unbewussten Inferenzhypothese (basierend auf Wahrscheinlichkeiten) wiederbelebt. Eine andere verwandte und neuere Theorie, die versucht, das Sehen zu erklären, ohne auf Bayes'sche Formalismen zurückzugreifen, ist als vollständig empirische Theorie der Wahrnehmung bekannt.

Viele der Fragen, die Sehwissenschaftler heute zu beantworten versuchen, wurden erstmals von Gestaltpsychologen in den 1930er und 1940er Jahren gestellt.

Die Untersuchung, wie Menschen visuelle Komponenten als organisierte Muster oder Ganzes wahrnehmen und nicht als eine Ansammlung disparater Elemente, wurde von den Gestaltgesetzen der Organisation vorangetrieben. Das deutsche Wort Gestalt kann grob mit vollständige oder entstehende Struktur und Konfiguration oder Muster übersetzt werden. Diese Hypothese geht davon aus, dass die instinktive Kategorisierung von Gegenständen in Muster durch das visuelle System durch die folgenden acht Kriterien bestimmt wird: Gute Gestalt (ein regelmäßiges, grundlegendes und geordnetes Muster) und vorherige Erfahrung sowie Nähe, Ähnlichkeit, Geschlossenheit, Symmetrie, gemeinsames Schicksal (d.h. gemeinsame Bewegung) und Kontinuität.

In den 1960er Jahren ermöglichte es der technologische Fortschritt, die Augenbewegungen während des Lesens kontinuierlich aufzuzeichnen. Was innerhalb der ersten zwei Sekunden einer visuellen Inspektion passieren kann, ist rechts dargestellt. Während die Stiefel des Mannes scharf abgebildet sind, stellt der verschwommene Hintergrund das periphere Sehen des Betrachters dar (einfach weil sie sich sehr nahe an der Ausgangsfixierung befinden und einen vernünftigen Kontrast haben). Der Zweck der Augenbewegung ist die Aufmerksamkeitsselektion, d. h. der Prozess, bei dem das Gehirn auswählt, welche von vielen möglichen visuellen Eingaben genauer untersucht werden sollen.

Die darauf folgenden Obsessionen werden schnell die Gesichter wechseln. Sie können sogar Kreuzvergleiche ermöglichen.

Man kann mit Sicherheit sagen, dass das Gesicht des Symbols aus der Ferne betrachtet ein sehr ansprechendes Suchsymbol ist. Das foveale Sichtfeld ergänzt das periphere Sichtfeld um zusätzliche Informationen.

Es ist wichtig, zwischen den verschiedenen Formen von Augenbewegungen zu unterscheiden, einschließlich Fixierung (Mikrosakkaden, Augendrift und Tremor), Vergenz, Sakkadik und Verfolgung. Fixationen sind relativ stationäre Fokuspunkte. Allerdings ändert sich die Position des Blicks immer wieder etwas. Mikrosakkaden, also extrem kurze Verschiebungen in der Fixierung, werden eingesetzt, um diesen Drifts entgegenzuwirken. Die Fähigkeit, Vergenzbewegungen auszuführen, erfordert die Koordination zwischen den beiden Augen, damit ein Bild auf beiden Netzhäuten an der gleichen Stelle landet. Als Ergebnis entsteht ein scharfes Bild. Das schnelle Scannen einer Szene oder eines Bildes erfordert eine bestimmte Art von Augenbewegungen, die als Sakkadenbewegungen bezeichnet werden und bei denen die Augen schnell von einem Ort zum