Dr inż. Krzysztof Petelczyc Optyka Widzenia

1. Dr inż. Krzysztof PetelczycOptyka Widzenia • Literatura: • http://webvision.med.utah.edu/book • A. Valberg „LightVisionColor” • D. Atchison, G. Smith „Optics of Humaneye” • M. Zając „Optyka okularowa”

2. Plan wykładu • Wstęp – Filozofia widzenia, złudzenia optyczne • Fotometria i kolorymetria • Optyczne układy obrzazujące • Budowa ludzkiego oka • Modele ludzkiego oka • Akomodacja • Siatkówka i kodowanie nerwowe • Algorytmy kodowania obrazów • Mechanizmy adaptacyjne • Widzenie barwne • Widzenie przestrzenne • Psychofizyka • Wady wzroku i okulistyka • Chirurgia optyczna • Zaliczenie

3. Wykład 1 Wstęp - Filozofia widzenia, złudzenia optyczne

4. Co widzimy? • Świat takim jakim jest? • Nasze wyobrażenie świata? • Światło docierające do naszych oczu? • Reprezentację, odbicie rzeczywistości?

5. Co otrzymują oczy - bodziec? • Natężenie światła w poszczególnych punktach przestrzeni • Widmo spektralne tego światła • 2 płaskie obrazy • Wszystko się rusza • Obraz odwrócony

6. Co widzimy - wrażenie? • Trójwymiarowy, spójny i ciągły nieodwrócony obraz • Twarze, zwierzęta, przedmioty, litery • Kolory, perspektywa, ruch, głębia, jasność

7. Pytanie • Czy właściwości jakościowe (np. kolory) których doświadczamy bezpośrednio i natychmiastowo to właściwości świata czy wytwory naszego postrzegania, tj. mózgu? • „jeżeli wrażenie które nazywamy kolorem ma jakiekolwiek prawa, musi być coś w naszej naturze, co determinuje formę tych praw” – James Clerk Maxwell

8. Promienie widzenia • Euklides: oczy wysyłają promienie, które dotykają obiektów i wracają do oczu z informacją o nich – widzenie czynne • Aparat fotograficzny: oczy odbierają światło które stanowi kompletną informację o widzianej scenie – widzenie bierne • Widziana scena jest jedynie hipotezą obrazu odbieranego przez oczy? Kolor, głębia, ruch

9. Bodźce a qualia (wrażenia, odczucia) • Światło o długości fali nie jest ani koniecznym ani wystarczającym warunkiem odczucia czerwieni • Wrażenia są niedostępne bezpośrednio i czysto subiektywne • Potencjały elektryczne -> wrażenie jak?? • Wrażenia są przypisywane przedmiotom na zewnątrz

10. Proces psychofizyczny widzenia • Obrazowanie – układ optyczny oka • Detekcja i rozpoznanie – fotoreceptory • Kodowanie nerwowe i transmisja sygnału • 100 mln  2 mln • Adaptacja • Zróżnicowanie i struktura • 40 różnych obszarów widzenia w mózgu • Identyfikacja, rozpoznanie i interpretacja • inne zmysły i wyższa aktywność myślowa, taka jak pamięć, kontekst, wola itp

11. Ścieżka nerwowa widzenia 100 mln czopków + 6 mln pręcików 2 mln komórek nerwowych w siatkówce i podobna ilość włókien nerowych w nerwie wzrokowym 500 mln komórek nerwowych w ośrodku widzenia mózgu

12. Kontrast • Najważniejszą cechą środowiska wzrokowego są różnice w jasności i kolorze - które zwykle nazywamy kontrastem. Kontrast w odniesieniu do tła jest warunkiem zasadniczym dla widzenia w ogóle. Bez kontrastu, ani kształt obiektu ani jego ruch nie zostałby wykryty (identyfikacja obiektu wymaga zwykle nawet większych kontrastów niż detekcja)

13. Analiza sygnału • światło -cień - jasność - ciemność - jaskrawość - kontrast - kolor -tekstura - linie, kontury - forma -orientacja - głębia - odległość - wielkość - pozycja przestrzenna - pierwszy plan -tło - ruch - kierunek - prędkość - zmiany czasowe itp. • Linie – tło vs obiekt – litera – słowo - zdanie

14. Szkoła Gestalt • Co odróżnia obiekt od tła? • Symetria • Gładka ciągłość • Zamknięcie • Równoległość • Bliskość • Podobieństwo • Wspólny los

15. PRZERWA

16. Iluzje optyczneWszystkie prezentowane iluzje pochodzą ze strony http://www.moillusions.com • Platon – wszystkie nasze wrażenia świata to iluzja. Jesteśmy mieszkańcami jaskini i nie możemy doświadczać świata na zewnątrz bezpośrednio a jedynie próbować nadać mu kształt i sens dzięki cieniom które pojawiają się na ścianach jaskini

17. Cienie

18. Cienie

19. Iluzje optyczne • Iluzje optyczne dają podstawowe informacje co dzieje się w procesie widzenia, a to to gdzie percepcja popełnia „błąd” daje odbicie normalnej funkcjonalności i ograniczeń widzenia. • Iluzje są więc używane jako narzędzie do zrozumienia jak mózg reprezentuje rzeczywistość?

20. „zwykłe iluzje” http://www.youtube.com/watch?v=-zHq4UVICPI

21. Iluzje oceny jasności http://www.moillusions.com/2011/05/grouping-by-contrast.html

22. Iluzje oceny kontrastu

23. Iluzje oceny koloru

24. Iluzje oceny ruchu

25. Iluzje oceny ruchu

26. Stałość koloru

27. Wypełnienie kolorem

28. Tło czy obiekt?

29. W lewo czy w prawo?

30. Dalej czy większe?

31. Widzimy co chcemy widzieć

32. Dalej czy mniejsze?

33. Rodzaje iluzji • Fizyczne (optyczne) • Fizjologiczne (nerwowe) • Psychologiczne (kognitywne) • Podział ten nie jest dobrze określony

34. Sztuka

35. Sztuka

36. Zadanie na zaliczenie • Wykonać reklamę specjalności w dowolnej technice (rysunek, konstrukcja, instalacja do sfotografowania) opartą na złudzeniu optycznym (bez użycia grafiki komputerowej) • Zasady pracy: • Zespoły 4 lub 5 osobowe w składzie losowym z wyznaczonym liderem • Lider odpowiada za koordynację pracy, rozdział zadań i zaliczenie zadania. • Ocena opiera się na ocenie (w skali 0-5) pomysłu, jakości wykonania oraz terminowości. Łącznie do zdobycia maksymalnie 15 punktów • Lider otrzymuje jedną trzecią punktów zespołu zaokrąglane do połowy oceny (sposób zaokrąglenia „w górę” lub „w doł” zależy do decyzji lidera). • Lider rozdziela sumę punktów (lub 4/3 tej wartości w przypadku zespołu 5 osobowego) między członków zespołu oceniając ich wkład pracy. Suma wyznaczonych przez niego ocen pozostałych członków zespołu nie może być wyższa niż suma punktów zdobytych przez zespół. Nie można także postawić nikomu mniej niż 3 punkty, chyba, że projekt nie został zaliczony.

37. Zadanie na zaliczenie • Przykład: • Zespół uzyskał oceny: • Terminowość: 5 • Pomysł: 4 • Wykonanie: 2 • Łącznie: 11 punktów • Lider otrzymuje ocenę 4,0 lub 3,5 w zależności od swojej decyzji • Członkowie zespołu mogą otrzymać oceny: • 4; 4; 3; • 5; 3; 3; • 3,5; 3,5; 3,5;

38. Zadanie na zaliczenie • Termin wykonania zadania: • 12 czerwca 2012 • Każdy tydzień opóźnienia to 1 punkt mniej oceny z terminowości • Pomysł • 3 kwietnia 2012 • Pomysły przedstawią liderzy zespołów w formie tytułu i opisu • (max. 1 strona A4) • Każdy tydzień opóźnienia to 1 punkt mniej oceny z terminowości • Komisja oceni pomysły tworząc ich listę rankingową • 1 miejsce 5 pkt, 2 miejsce 4 pktitd… • możliwe pozycje ex aequo • Komisja oceni wykonanie tworząc listę rankingową • 1 miejsce 5 pkt, 2 miejsce 4 pktitd… • możliwe pozycje ex aequo