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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:



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)



1.- Introducción



Apéndice


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


Apéndice



…… 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,


Movimientos oculares


2

1.- Introducción


Apéndice




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

vy

vx

Vfondo=0


…el SVH es capaz de evaluar la velocidad de los objetos (NO de la imagen retiniana) en un entorno 3-D.

1.- Introducción


Apéndice




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?


Apéndice


2.2. Ambig2.2. Ambigüüedad de los movimientos locales edad de los movimientos locales ((indeterminaciindeterminacióón cinemn cinemááticatica))

1.- Introducción


Problema de la abertura



Apéndice



1.- Introducción


Segregación figura-fondo(“chopstick illusion”)


3


Apéndice



1.- Introducción


Oclusión figura-fondo



Apéndice



1.- Introducción


Oclusión figura-fondo


“Breathing squares”


Apéndice



1.- Introducción


Ilusión de la “masa deforme”


“Apparent rest”

“Paradoxical rest”


Apéndice



1.- Introducción


“Barberpole”


Estereogramas y movimiento

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Apéndice


2.3. Otras caracter2.3. Otras caracteríísticas de la percepcisticas de la percepcióón de movimienton de movimiento

1.- Introducción


(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


Apéndice



1.- Introducción


(2) Percepción local de movimientos:3.- Representación espacio-temporal de movimientos

Capacidad para percibir diferentes movimientos en distintas partes del campo visual



Apéndice



1.- Introducción


(3) Selectividad frecuencial:3.- Representación espacio-temporal de movimientos

Existencia de mecanismos sensoriales de movimiento con diferentes anchos de banda



Apéndice



1.- Introducción


(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


5


Apéndice



1.- Introducción


(5) Adaptación al movimiento:3.- Representación espacio-temporal de movimientos

Espirales rotatorias



Apéndice



1.- Introducción





Apéndice



1.- Introducción



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.


Apéndice


1.- Introducción


¿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?



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Apéndice


1.- Introducción


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


1.- Introducción


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



Apéndice

1.- Introducción


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


Apéndice



1.- Introducción


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


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Apéndice



1.- Introducción


…… en la vida cotidianaen la vida cotidiana


1vr2vr

3vr

4vr

Medición Interpretación

Apéndice



1.- Introducción


…… en la vida cotidianaen la vida cotidiana


Problema de la identificación de características correspondientes

Apéndice



1.- Introducción



…… en la de en la de muchos muchos animalesanimales

Apéndice



1.- Introducción



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



1.- Introducción



A veces el flujo de estructuras no coincide con el campo de velocidades locales de los objetos.

Apéndice



1.- Introducción


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


Apéndice



1.- Introducción


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



Apéndice



1.- Introducción





Movimiento como identificación del cociente δx/δt

Secuencia de imágenes ∀ t Imagen espacio-temporal


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Apéndice



1.- Introducción






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



1.- Introducción






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



1.- Introducción






HIPÓTESIS

La imagen de cada una de las partes de un objeto en movimiento cambia de modo continuo y gradual.

c) Persistencia temporal

Apéndice



1.- Introducción




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


10

Apéndice



1.- Introducción


3.3. Estimaci3.3. Estimacióón de la velocidadn de la velocidad

¿Cómo determinar la orientación en la descripción espacio-temporal de la imagen?


Secuencia de imágenes ∀ t

x vt X= +


Apéndice



1.- Introducción


3.3. Estimaci3.3. Estimacióón de la velocidadn de la velocidad

¿Cómo determinar la orientación en la descripción espacio-temporal de la imagen?


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



Apéndice



1.- Introducción


¿Qué tipo de mecanismo neuronal reúne todas las características anteriores?


x vt X= +


Apéndice



1.- Introducción




x vt X= +

El SVH utiliza campos receptivos selectivos a las diferencias locales de I(x,t),

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Apéndice



1.- Introducción




x vt X= +



Apéndice



1.- Introducción




x vt X= +



Apéndice



1.- Introducción


¿Qué cantidad mínima de información necesitan estos mecanismos neuronales?


x vt X= +

Experiencias “Four stroke motion” y “Two stroke motion”


Apéndice



1.- Introducción


Cuando no es suficiente el movimiento para una percepción coherente de los movimientos en la imagen…


x vt X= +

Las sombras como elemento de “anclaje” fundamental en la imagen percibida (recordar organización perceptual)

* Ball in a box

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