1.- Introducción. 2.- Características generales de la visión de movimiento. 3.- Representación espacio-temporal de movimientos

(1)

1.- Introducción 3.- Representación espacio-temporal de movimientos 4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento

Objetivos

Objetivos:

:

Caracterizar la visi

ó

n de movimientos y los mecanismos

que el SVH pone en juego para lograrlo

Juan Luis Nieves Dpto. Óptica. Fac. Ciencias Universidad de Granada 18071-Granada (SPAIN) e-mail: [email protected] 2.- Características generales de la visión de movimiento Apéndice 1.- Introducción

Funci

Funció

ón esencial del SVH

n esencial del SVH …

…

…estimaci

estimació

ón del movimiento relativo de objetos, ego

n del movimiento relativo de objetos, ego

movimiento, orientaci

movimiento, orientació

ón y discriminaci

n y discriminació

ón entre objetos

n entre objetos

separados, etc.

…

que permite la evaluaci

que permite la evaluació

ón de descriptores locales del

n de descriptores locales del

campo visual:

4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento 2.- Características generales de la visión de movimiento Apéndice

Coherencia del campo de movimiento (segmentaci

Coherencia del campo de movimiento (segmentació

ón entre

n entre

figura y fondo, an

figura y fondo, aná

álisis de formas);

lisis de formas);

Tipo de movimiento (detección de organismos biológicos

vivos en el entorno)

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 posici

2.1. Movimiento como todo cambio de posició

ón en el

n en el

tiempo

…

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 posici

2.1. Movimiento como todo cambio de posició

ón en el

n en el

tiempo

…

bien de los objetos que nos rodean,

…

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 posici

2.1. Movimiento como todo cambio de posició

ón en el

n en el

tiempo

A partir de la información suministrada por una imagen 2-D

en movimiento...

v

y

v

x

V

fondo

=0

…el SVH es capaz de evaluar la velocidad de los

objetos (NO de la imagen retiniana) en un entorno 3-D.

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.1. Movimiento como todo cambio de posici

2.1. Movimiento como todo cambio de posició

ón en el

n en el

tiempo

v

y

v

x

V

fondo

=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?

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.2. Ambig

2.2. Ambigü

üedad de los movimientos locales

edad de los movimientos locales

(

indeterminaci

ó

n cinem

á

tica

)

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. Ambig

2.2. Ambigü

üedad de los movimientos locales

edad de los movimientos locales

(

indeterminaci

ó

n cinem

á

tica

)

Segregación figura-fondo

(“chopstick illusion”)

(3)

2.2. Ambig

2.2. Ambigü

üedad de los movimientos locales

edad de los movimientos locales

(

indeterminaci

ó

n cinem

á

tica

)

Oclusión figura-fondo

2.2. Ambig

2.2. Ambigü

üedad de los movimientos locales

edad de los movimientos locales

(

indeterminaci

ó

n cinem

á

tica

)

Oclusión figura-fondo

“Breathing squares”

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.2. Ambig

2.2. Ambigü

üedad de los movimientos locales

edad de los movimientos locales

(

indeterminaci

ó

n cinem

á

tica

)

Ilusión de la “masa deforme”

“Apparent rest”

“Paradoxical rest”

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.2. Ambig

2.2. Ambigü

üedad de los movimientos locales

edad de los movimientos locales

(

indeterminaci

ó

n cinem

á

tica

)

“Barberpole”

Estereogramas y

movimiento

(4)

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n 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

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n de movimiento

(2) Percepción local 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

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n de movimiento

(3) Selectividad frecuencial:

Existencia de mecanismos sensoriales de movimiento con

diferentes anchos de banda

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n de movimiento

(4) Tiempos breves de exposición:

Exposiciones de aprox. 400ms bastan para juzgar correctamente

la dirección de movimiento de redes sinusoidales

(5)

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n de movimiento

(5) Adaptación al movimiento:

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

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n 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

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

2.3. Otras caracter

2.3. Otras caracterí

ísticas de la percepci

sticas de la percepció

ón de movimiento

n de movimiento

(5) Adaptación al movimiento:

¨

Existencia de sensores separados y

selectivos direccionalmente con

capacidad de adaptación.

¨

El análisis del movimiento no se

hace a partir del análisis de la

posición.

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

¿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

(6)

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

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.

Apéndice

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

v

y

v

x

V

fondo

=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 de

correspondencias

Interpretación del

campo de velocidades

Mecanismos a corto plazo

Mecanismos a largo plazo

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

Flujo

⎯

óptico

⎯

(“optical flow”) de estructuras que converge

desde todas las direcciones a un punto estacionario.

3.1. Ambiente

3.1. Ambiente ó

óptico din

ptico diná

ámico

mico

4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento

(7)

Apéndice 3.- Representación espacio-temporal de movimientos 1.- Introducción 2.- Características generales de la visión de movimiento

…

en la vida cotidiana

4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento 1

v

r

2

v

r

3

v

r

4

v

r

Medición

Interpretación

…

en la vida cotidiana

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

muchos

animales

Apéndice

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

A veces el flujo de estructuras no coincide con el campo de

velocidades locales de los objetos.

Campo de

velocidades local movimientoFlujo de Poste del barbero en

(8)

Apéndice

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

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 ó

óptico din

ptico diná

ámico

mico

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(v

x

,v

y

)

Y

X

Z

O

v

x

v

y

V

x

y

Proyección

sobre plano

imagen 2-D

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

3.2. Correspondencia y abertura

Problema de la identificación de

δ

x

para cada

δ

t

en pares

correspondientes de puntos

Y

X

Z

O

v

x

v

y

V

x

y

Proyección

sobre plano

imagen 2-D

Problema de la identificación de características correspondientes

Apéndice

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

3.2. Correspondencia y abertura

Problema de la identificación de

δ

x

para cada

δ

t

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

(9)

3.2. Correspondencia y abertura

Problema de la identificación de

δ

x

para cada

δ

t

en pares

correspondientes de puntos

Problema de la

identificación de

características

correspondientes

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.

3.2. Correspondencia y abertura

Problema de la identificación de

δ

x

para cada

δ

t

en pares

correspondientes de puntos

Problema de la

identificación de

características

correspondientes

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

3.2. Correspondencia y abertura

Problema de la identificación de

δ

x

para cada

δ

t

en pares

correspondientes de puntos

Problema de la

identificación de

características

correspondientes

HIPÓTESIS

La imagen de cada una de las partes de un objeto en

movimiento cambia de modo continuo y gradual.

c) Persistencia temporal

Apéndice

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

3.2. Correspondencia y abertura

Problema de la identificación de

δ

x

para cada

δ

t

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

(10)

Apéndice

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

3.3. Estimaci

3.3. Estimació

ón de la velocidad

n 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

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

3.3. Estimaci

3.3. Estimació

ón de la velocidad

n 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

I

1

I

2

I2

δx

δt

(

)

(

)

2

1 ;

I

t

x

I

x

t

V

I

t

x

δ

=

−

∂

_{≈ −}

∂

_{≈ +}

∂

=

⇒

= −

∂

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

¿Qué tipo de mecanismo neuronal reúne todas las características

anteriores?

Problema de la

identificación de

características

correspondientes

x

=

vt

+

X

PERCEPCIÓN Y REPRESENTACIÓN VISUAL DE MOVIMIENTOS

¿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),

(11)

4.- Modelo de detector fisiológico de movimiento Apéndice 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 3.- Representación espacio-temporal de movimientos 1.- Introducción 2.- Características generales de la visión de movimiento