WAHRNEHMUNG

1. WAHRNEHMUNG Wie werden Objekte, Lebewesen etc. erkannt ? Frage der Identität (wahrgenommene Welt-wirkliche Welt) objektive Welt in uns repräsentiert  subjektive Repräsentation subjektive Repräsentation = objektive Wirklichkeit ??? Dagegen, z.B.: Wahrnehmungstäuschungen , z.B. Müller-Lyer Dreieckstäuschung Wasserfalltäuschung Bewegung im Film Blinder Fleck Wahrn TEIL 1.ppt

2. Müller-Lyer (1889)

4. Poggendorf (1860)

5. Blinder Fleck - z.B. from: Glynn: An anatomy of thought (1999)

6. Trotz der Wahrnehmungstäuschungen: Übereinstimmung zwischen Realität und subjektiver Repräsentation muss hoch sein, sonst wäre Überleben ernstlich gefährdet _____________________________________________________

7. spezielle Literatur zur Wahrnehmung: Bruce,V., Green, P.R & Georgeson, M.A. .: Visual Perception. 4th ed. Hove and London: Erlbaum, 2003 Schiffman,H.R.: Sensation and Perception: An integrated approach. 5th ed. New York: Wiley, 2000 LINKS: http://www.yorku.ca/eye/ http://Krantzj.hanover.edu/krantz/art/ http://psychlab1.hanover.edu/classes/Sensation/

8. Eysenck & Keane Kap 2 & 3 VORSCHAU(Aus Zeitgründen Beschränkung auf visuelle Wahrnehmung) • Entdeckung von Einfachen Signalen • 1 (klassische) Psychophysik • 2 Signalentdeckungstheorie( Spada, 2006, Kap.2.3.1) • Tiefenwahrnehmung • 1 Monokulare Hinweisreize • 2 binokulare Hinweisreize • 3 Hinweisreize aus der Eigenbewegung • 4 Kombination von Hinweisreizen • Erkennen von Objekten

9. Erkennen von Objekten • 1 Gestaltpsychologie • 2 Mustererkennen ( Pattern Recognition ) • 2.1 Schablonentheorien - Template theories • 2.2Merkmalsanalyse - Feature Theories • 2.3Strukturbeschreibung - Structural Description • 3 Computationale Theorie der Visuellen Wahrnehmung • 3.1Grundsätzliche Überlegungen zum Wahrnehmungsprozess • 3.2Basisprozesse • 3.3Objekterkennung

10. Ziel • Aneignung von Grundwissen zur Wahrnehmung • Die wichtigsten theoretischen Ansätze und ihren empirischen Status kennen • Erkennen der Komplexität bereits der einfachen Reizwahrnehmung

11. ENTDECKUNG VON EINFACHEN SIGNALEN 1 (KLASSISCHE) PSYCHOPHYSIK Fechner (1860) Elemente der Psychophysik physikalischer Reiz (Stimulus)  Sinnessystem  Transformierung der Stimulusenergie in neurale Ereignisse  Entdeckung des Signales subj. Intensität des wahrgenommenen Stimulus

12. Grundproblem : • Verhältnis: • physikalische Stimulusintensität - subjektive Empfindung • z.B. • wahrgenommenes Gewicht • wahrgenommene Länge von Strecken • wahrgenommene Süsse • wahrgenommene Lautstärke • subjektiver Geldwert

13. FECHNER: • Wie stark muss ein Reiz sein (über obj. Nullpunkt) , damit er überhaupt wahrgenommen wird? • Absolutschwelle – “eben merkliche Empfindung” • Wie gross muss der Mindestunterschied zwischen zwei Reizen sein, damit sie als verschieden wahrgenommen werden? • Unterschiedsschwelle - "eben merklicher Unterschied" • jnd - just noticeable difference • Bestimmung der Schwellenwerte: 3 Methoden •  Herstellungsmethode (Reize gleich machen) •  Grenzmethode (auf-absteigende Serien, ab wann) •  Konstanzmethode (zufällige Abfolge, ja/nein)

14. Hypothese über Verhältnis: physikalische Stimulusintensität - subjektive Empfindung historisch: Fechnersches-Gesetz (Weber-Fechnersches-Gesetz) Aktuell: POWER LAW Stevens (1961) (Potenzgesetz) S = k Ib S ... subj Empfindungsstärke/ subj.Grösse I ... physik. Stimulusintensität /obj. Grösse k ... Konstante b ... Exponent, konstant für: Sinnesdimension Person Exponent b: >, <, oder = 1

15. Beispiel: obj. Geldbetrag - subj.Wert W = aGb mit a=1 und b=0.5: W = G.5 ( x0.5 = x )

16. Berechnung von b aus bekannten objektiven und subjektiven Werten

17. Exponent b > 1, b < 1, b = 1 b > 1 b = 1 b < 1 (willkürliche Einheiten)

18. Table 2.5 aus: Schiffman (1982): Representative exponents of the power functions relating psychological magnitude to stimulus magnitude Measured Continuum Exponent Stimulus Condition Loudness 0.6 Binaural Loudness 0.54 Monaural Brightness 0.33 5º1 target, dark-adapted eye Brightness 0.5 Very brief flash Smell 0.55 Coffee Smell 0.6 Heptane Taste 1.3 Sucrose, human subjects Taste 1.3 Salt Temperature 1.0 Cold on arm Temperature 1.6 Warmth on arm

19. Fortsetzung Measured Continuum Exponent Stimulus Condition Vibration 0.95 60 Hz on finger Vibration 0.6 250 Hz on finger Duration 1.1 White noise stimuli Finger span 1.3 Thickness of blocks Pressure on palm 1.1 Static force on ski Heaviness 1.45 Lifted weights Force of handgrip 1.7 Hand dynamometer Electric shock 3.5 Current through fingers Tactual roughness 1.5 Rubbing emery cloths Tactual hardness 0.8 Squeezing rubber Visual length 1.0 Projected line Visual area 0.7 Projected square

20. Vorteil der Exponentialfunktion des Power-Laws: Verhältnis zweier Signale, z.B. Verhältnis gedruckter Buchstabe - Papier, bleibt unverändert bei unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen! Beweis siehe Ylmaz (1967)

21. 2 SIGNALENTDECKUNGSTHEORIE Swets & Tanner (1961) Überblick: Spada Schiffman Entdeckung eines schwachen Signals (geringe Intensität) Signal vermischt mit Störsignalen (Rauschen)

22. Reaktion des Beobachters nicht nur von Reizintensität abhängig d.h. es gibt keine konstante Schwelle i.S der Psychophysik notwendige UNTERSCHEIDUNG: Beobachter Beobachter als Sensor als Entscheider  Wahrnehmungsschwelle - Reaktionsschwelle klassische Psychophysik untersucht nur Reaktionsschwelle

23. Reaktion des Beobachters abhängig von • 1 objektive Signalstärke: • objektives Verhältnis Signal-Rauschen • 2 Beobachter: • (1) Sensitivität (Beobachter als Sensor) • (2) Erwartung des Beobachter • z.B.: heute viele Vögel auf Radarschirm, weil Flugzeit • weint mein Kind häufig? • ist der Brandalarm so eingestellt, • dass er sehr leicht anspricht • (3) Bewertung der Konsequenzen • Ist das Signal wichtig für mich • ist es schlimm, wenn ich es übersehe

24. KONSEQUENZENMATRIX: REAKTION DES BEOBACHTERS

25. im Labor: subj Wert der Konsequenzen und Erwartung leicht variierbarBeispiel: Variationen des subj Wertes der Konsequenzen (z.B. durch Geld Belohnung oder Strafe) Reaktion des Beob Ja Nein Signal vorh. Signal nicht vorh. _____________________________________ Signal +5 -5 _____________________________________ kein Signal -5 +5 _____________________________________

26. Reaktion des Beob Ja Nein Signal vorh. Signal nicht vorh. ____________________________________ Signal +25 -8 ____________________________________ kein Signal -5 +7 ____________________________________ Konsequenzen begünstigen JA-Reaktion

27. Reaktion des Beob Ja Nein Signal vorh. Signal nicht vorh. ____________________________________ Signal +5 -5 ____________________________________ kein Signal -50 +5 ____________________________________ Konsequenzen begünstigen NEIN-Reaktion

28. Generell: Ergebnisse der Signalentdeckungstheorie gut • bestätigt: • Wahrsch für Signaldetektion (d.h. Reaktion "ja") steigt mit • Sensitivität • Erwartung: subj Wahrsch für Auftreten • Konsequenzen: in Abhängigkeit davon, welche • Konsequenz belohnt/bestraft wird • Anwendung signalentdeckunstheoretischer Ideen • z.B.: Gedächtnispsychologie • Diagnostik • Rechtssprechung

29. Wichtige Konsequenz der Resultate der Signalentdeckungstheorie Bereits bei elementaren Signalentdeckungsaufgaben: kognitive und motivationale Komponenten Problem: Elementare Signalentdeckungsaufgaben behandeln nur Detail des Wahrnehmungsprozesses. Ihre Untersuchung trägt kaum etwas bei zur Klärung der Frage: Wie werden Objekte, Lebewesen etc. erkannt ?

30. TIEFENWAHRNEHMUNG Relevant für Objekterkennung - von mehreren Faktoren determiniert Netzhautbild allein kann über Form, Lage, Grösse und Entfernung von Gegenständen keine eindeutige Antwort geben.

31. Daher: andere Grundlagen der Raumwahrnehmung notwendig. • 3 Typen von Hinweisreizen (cues) • für die Wahrnehmung von Tiefe • Monokulare Hinweisreize • Binokulare Hinweisreize • Hinweisreize aus der Eigenbewegung • Kombination von Hinweisreizen

32. 1 MONOKULARE HINWEISREIZE z.B. Überlappung/Verdeckung Nahe Objekte verdecken oft fernere Objekte. Schattierung Dreidimensionale Formen meist nicht überall gleich beleuchtet.

33. Lineare Perspektive Fluchtpunkt, systematisches Kleinerwerden nach hinten Textur insbes. Gibson (1950) viele Oberflächen haben Feinstruktur (=Textur), z.B.: Fell, Stoff, Rinde, Baumkrone, Gras  Elemente der Textur rücken mit wachsender Entfernung näher zu- sammen & werden kleiner

35. relative Grösse

36. 2 BINOKULARE HINWEISREIZE optische Achsen der zwei Augen treffen sich im Fixationspunkt Fovea centralis (empfindlichster Bereich in Netzhaut, die meisten Sehzellen, schärfstes Sehen) Augen werden auf Fixationspunkt so eingestellt, dass Bild auf fovea centralis projiziert wird Bilder auf Netzhaut verschieden

37. Konvergenzwinkel verändert sich mit Entfernung zum Fixationspunkt je näher, desto grösser ("Schielen")  jedoch: Konvergenzwinkel erlaubt nur sehr grobe Bestimmung der Entfernung (nah-fern)

38. Steropsis Querdisparation (binoculare Parallaxe) Augenabstand ca. 5 - 7.6 cm (beim Menschen) daher: Augen liefern leicht verschiedene Bilder aus dieser Differenz auch Info über Entfernung

39. 3 HINWEISREIZE AUS DER EIGENBEWEGUNG Verschiebung Bilder aus verschiedenen Standpunkten liefern räumliche Info (analog zur Querdisparation) optisches Flussmuster / Fliessmuster (Gibson, 1950, 1982) mit Bewegung des Betrachters entstehen Muster von kontinuierlichen Veränderungen (Flussmuster) daraus auch räumliche Info ableitbar Fliessmuster abhängig von 1 Richtung und Geschwindigkeit der Eigenbewegung 2 Lage des Fixationspunktes 3 räumliche Verteilung der Oberflächen relativ zur Blicklinie

40. Eigenbewegung

41. Eigenbewegung

42. Eigenbewegung

43. Eigenbewegung

44. Eigenbewegung

45. KOMBINATION von HINWEISREIZEN Additive Verknüpfung oder Selektion? Experimente von Bruno & Cutting (1988) legen nahe, dass meist additiv verknüpft wird ( hilft, Fehler zu minimieren)

46. ERKENNEN VON OBJEKTEN • 1 Gestaltpsychologie • 2 Mustererkennen ( Pattern Recognition ) • 3 Computationale Theorie der Visuellen Wahrnehmung • GESTALTPSYCHOLOGIE • ca. 1890-1920 Max Wertheimer, Wolfang Köhler, Kurt Koffka • Zwei Phänomene der Wahrnehmung müssen erklärt werden: • Formkonstanz • Grössenkonstanz Wahrn TEIL 2.ppt

47. Formkonstanz Wahrgenommene Form eines Objektes ändert sich nicht, auch wenn sich Netzhautbild ändert (z.B. bei Änderung des Blickwinkels) Grössenkonstanz Wahrgenommene Grösse eines Objektes ändert sich nicht, auch wenn sich die Grösse des Netzhautbildes ändert (z.B. bei zunehmender Entfernung) Annahme der Gestaltpsychologie: Elementare Reize im Wahrnehmungsfeld werden durch Organisationsgesetze (= Gestaltgesetze) strukturiert.

48. Einige wichtige Regeln: Figur und Grund Im Wahrnehmungsfeld heben sich bestimmte Teile von anderen ab. Teil, der sich mit scharfen Umgrenzungen und bestimmter Form abhebt, ist Figur, der Rest ist Grund.

49. Binnengliederung Übereinandergelegte Figuren werden in der Regel in möglichst einfache Figuren zerlegt

50. Prägnanzprinzip (Prinzip der guten Gestalt) Wichtiges Gliederungsprinzip der Gestalttheorie Wenn mehrere alternative Strukturierungen möglich: es setzt sich diejenige durch, welche die einfachste, einheitlichste, "beste" Gestalt ergibt.