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Chapter 5

Chapter 5. 物體與場景知覺. Computer perception system The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) The March/2004 race (142 miles across the Mojave Desert)—1 million prize. The October/2005 race (132 miles) –2 million prize winner.

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Chapter 5

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Presentation Transcript

  1. Chapter 5 物體與場景知覺

  2. Computer perception system • The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) • The March/2004 race (142 miles across the Mojave Desert)—1 million prize

  3. The October/2005 race (132 miles) –2 million prize winner “…Now we need to teach them how to drive in traffic.”-- Gary Bradski, Intel Corporation as quote in the October 17, 2005 issue of the EE Times

  4. Urban challenge race • Victorville, CA, Nov 3, 2007 • 55 mile course that resemble city streets and other moving vehicles • $2 million • 1st place winnder averaged approximately 14 mph throughout the course • http://www.youtube.com/watch#!v=SQFEmR50HAk&feature=related • http://www.youtube.com/watch#!v=6SfaCkhhQT8&feature=channel

  5. 物體知覺實際上並不簡單 • 兩大基本問題 • 知覺組織（perceptual organization）—視覺系統如何把龐雜環境刺激組織成為「物體」？ • 圖形-背景（Figure-ground）—視覺系統如何把龐雜環境刺激中的一部分歸為「背景」，一部份歸為「圖形」?

  6. 知覺機器（人，車）面對的挑戰 • 網膜刺激型態未必能代表環境刺激3-D 2-D

  7. 反向映射問題（inverse projection problem）

  8. 物體部分被遮蔽或者影像模糊

  9. Fig. 5-4, p. 96

  10. 由不同角度觀看時，同一物體的影像不同--能認出不同觀看角度的影像為同一物體稱為具有方位不變性（viewpoint invariance）

  11. 哪兩張臉是同一人？ Fig. 5-7, p. 97

  12. 影像中產生亮度改變的原因經常無法確定 不同材質 陰影有無

  13. 格式塔學派對知覺組織的研究取向 • 對結構主義（structuralism）的反動 • 結構主義是馮特（Wundt）等人開始建立（20世紀初期） • 知覺是由感覺因子結合而成 • 心理化學（mental chemistry） • Max Wertheimer 覺得似動運動（apparent movement）否定了結構主義AM，所以和K.Kofka, I.Kohler從事格式塔心理學的研究 • 結構主義也不容易解釋錯覺輪廓（illusory contour）ic

  14. back

  15. 黑色圓形是牆上的洞→錯覺輪廓消失

  16. 格式塔學派因而拒絕了結構主義（知覺是感覺的總和），而主張整體不等同於部分的總和，並開始注重知覺組織的問題格式塔學派因而拒絕了結構主義（知覺是感覺的總和），而主張整體不等同於部分的總和，並開始注重知覺組織的問題

  17. 知覺組織的格式塔定理 • 完形律（law of Pragnanz）=law of good figure, law of simplicity刺激型態的知覺以產生最簡結構為原則 good figure

  18. 相似律 • 相近的物體會被組織在一起

  19. Fig. 5-15, p. 100

  20. 連續律（law of good continuation） • 傾向將可形成直線或平滑曲線的點連接起來，形成具有平滑路徑的線條型態 Fig. 5-16, p. 100

  21. 接近律（law of proximity） • 空間鄰近的物體會被組織在一起

  22. 共同命運（common fate） • 以相同方向運動的物體會被組織在一起 • 熟悉度 • 能共同構成熟悉型態的影像成分會被組織在一起

  23. 13 faces

  24. 格式塔以外的知覺組織原則（Palmer & Rock） • 共同區域（common region） • 落入共同區域的元素會被組織在一起 • 元素連結（element connectedness） • 連結的物體會被組織在一起 • 同步性（synchrony） • 同時發生的視覺事件會被組織在一起

  25. connectedness synchrony common region

  26. 這些格式塔定律的地位是什麼？ • 定理 (law) vs. 原則 (principle) vs. 經驗法則 (heuristics) • 經驗法則(Heuristics) vs. 算則 (algorithm) • They are best-guess rules that do not work every time. But, when they do, they work very fast.

  27. 圖形背景（figure-ground）分離 • 格式塔學派 • 可逆圖形（reversible figure）vase • 圖形及背景的成立要件 • 圖形比較像東西，位於背景之前 front • 對稱的比較可能是圖形 sy • 佔據面積較小的比較可能是圖形 small • 水平或垂直方位的比較可能是圖形 vertical • 有意義的物體比較可能是圖形meaning • 下方的比較可能是圖形，左右沒有差異Vecera et al. (2002)

  28. back Figure 5.24 A version of Rubin’s reversible face-vase figure.

  29. back

  30. back

  31. Figure 5.27 (a) Stimuli from Vecera et al. (2002). (b) Percentage of trials on which lower or left areas were seen as figure Vecera 用了二種方法： 1) 判斷那一邊是圖形 2) 30秒期間，根據知覺到的圖形（非背景）是哪一個而按鍵，結果下方的有84%的時間被知覺為圖形

  32. RBC theory (recognition by components) 如何由不同觀看角度辨認物體？ 結構描述（structural description）模型 將物體表徵為「部件」以及部件之間的「空間關係」 D Marr (1982) 「部件」為柱狀的，具有體積的單元

  33. 部件為幾何子（geons） • 為數不多的幾何子（及其間的空間關係）即可用以代表大量的物體

  34. 幾何子最重要的特性是它的解析不受觀看角度影響（view invariant） • 因為幾何子是由非偶發特性（non-accidental property, NAP）所界定的 • 2-D影像中的特性，其實就是3-D物體的實際特性

  35. 平行性 彎曲性

  36. 這是特例

  37. 少數的組成幾何子就足以代表一個物體概念

  38. 只要界定幾何子的重要特徵仍然保留，就不太受雜訊影響只要界定幾何子的重要特徵仍然保留，就不太受雜訊影響

  39. 可以用以表徵許多類型的物體 • 但無法解釋一般人何以能區辨細節不同的物體

  40. 影像描述（image description）模型 • 觀看角度不變性（view invariance）未必成立，所以辨認歷程將影像與儲存的各種觀看角度表徵作比較

  41. Perceiving Scenes • What is a scene ? • 包括背景與物體（以有意義的方式安排在一起）

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