VL 3 Flashcards
Was beschreibt Myopie?
Kurzsichtigkeit (Myopie) bezeichnet eine Form der Fehlsichtigkeit, bei der
weit entfernte Objekte unscharf wahrgenommen werden
▪ Fernpunkt: Abstand, in dem Objekt noch auf der Retina fokussiert wird; >Fernpunkt: unscharf
▪ axiale Myopie: Augapfel ist zu lang; ▪ refraktiv: Lichtbrechung durch Linse/Hornhaut ist zu stark
Rezeptives Felder I
Das rezeptive Feld (einer retinalen Ganglienzelle) ist der Bereich des
visuellen Felds, in dem Lichtreize zu einer Aktivitätsänderung führen.
▪ Retinale Ganglienzellen (Output-Ebene) zeigen konzentrische rezeptive
Felder mit zwei funktionell gegenläufigen Bereichen: Zentrum & Peripherie
▪ Grundlage: Impulse der Photorezeptoren werden in Schichten der Retina verschaltet
▪ ON-Zentrum-Ganglienzelle: Lichtreiz in RF Zentrum → Aktivität↑; RF Peripherie → Aktivität↓
▪ OFF-Zentrum-Ganglienzelle: Lichtreiz in RF Zentrum → Aktivität↓; RF Peripherie → Aktivität↑
Rezeptive Felder II
Retinotopie
Retinotopie bezeichnet eine räumliche (topologische) Organisation der
visuellen Reizverarbeitung, von der Retina bis in den visuellen Kortex
▪ Benachbarte retinale Ganglienzellen besitzen benachbarte & überlappende rezeptive
Felder und projizieren zu benachbarten nachgeschalteten Neuronen entlang der Sehbahn
Kortikaler Vergrößerungsfaktor
Foveale Stimulation führt zu Aktivierung in größeren Gebieten des Cortex
als periphere Stimulation
▪ Ca. 50% der Neurone im primären visuellen Cortex (V1) repräsentieren die Fovea
▪ Gesichtsfeld: wahrgenommener Ausschnitt des Raums bei Fixation; Gesamtheit aller RFs
▪ Kortikaler Vergrößerungsfaktor (engl. cortical magnification factor, CMF): kortikale Distanz
zwischen zwei Punkten mit 1° Distanz im Gesichtsfeld (Daniel & Whitteridge, 1961)
▪ In der Peripherie des visuellen Felds (Gesichtsfelds) werden die rezeptiven Felder (RF)
immer größer und der CMF immer kleiner
Laterale Hemmung
Laterale Hemmung bezeichnet ein allgemeines Verschaltungsprinzip
im Gehirn, nach dem sich benachbarte Zellen wechselseitig hemmen
▪ Im visuellen System dient die laterale Hemmung insbesondere der Verstärkung von
lokalen Kontrasten; Beispiel I: Simultaner Helligkeitskontrast, Beispiel 2: Mach’sche Bänder
▪ Beobachtung: die wahrgenommene Helligkeit von Objekten hängt i.d.R. mehr von der
Helligkeit benachbarter bzw. umgebender Objekte ab als von ihrer eigenen Helligkeit
Was sind Mach’sche Bänder?
Bei einer Abfolge von Flächen
unterschiedlicher Graufärbung, die in sich keine Farbgraduierung haben, entstehen entlang der Grenzen Mach‘sche Bänder
(oder Mach‘sche Streifen):
An der hellen Seite ein hellerer Streifen und auf der dunklen Seite ein dunklerer Streifen.
Kontrastverstärkung in Grenzbereichen
White-Täuschung
White-Täuschung: graue Streifen erscheinen links dunkler als rechts
▪ Kann die White-Täuschung plausibel mit Hilfe von lateraler Hemmung erklärt werden?
▪ Nein; alternativer Ansatz: scheinbarer Vorder- & Hintergrund (links: graues Rechteck auf
weißem Hintergrund; rechts: graues Reckteck auf schwarzem Hintergrund; beide verdeckt)
▪ Komplexere (höhere) kognitive Verarbeitungsprinzipen sind an White-Täuschung beteiligt
Hermann-Gitter-Täuschung
Bei Betrachtung des Hermann-Gitters erscheinen dunkle Flecken in den
Kreuzungen der weißen Linien; aber nicht, wenn man Kreuzung fixiert
▪ #1 Wie lässt sich die Wahrnehmung bei Betrachtung des Hermann-Gitters auf der Grundlage
von lateraler Hemmung und konzentrischer rezeptiver Felder (RFs) erklären?
▪ #2 Warum erscheinen die dunklen Flecken nicht an Kreuzungen, die man gerade fixiert?
▪ Erklärung der Täuschung mittels konzentrischer RFs versagt bei Gitter-Variante (Täuschung↓)
Helligkeitswahrnehmung Grundprinzip
Grundprinzip: Wir können ein (nicht-lichtemittierendes) Objekt sehen,
wenn einfallendes Licht von der Oberfläche des Objekts reflektiert wird
Helligkeitswahrnehmung
Physikalisch: Illuminanz (I), Reflektanz (R), Luminanz (L); es gilt: L = I * R
▪ Perzeptuell: Weiße Oberfläche, R ~ 0.90 (90% Reflektanz); Schwarz, R ~ 0.03 (3%)
▪ Wahrgenommene Reflektanz: Lightness (= Oberflächeneigenschaft, schwarz bis weiß)
▪ Wahrgenommene Luminanz: Brightness (= Eigenschaft visuelle Region, dunkel bis hell)
▪ Schwarzes Objekt im Sonnenlicht kann größere Luminanz aufweisen als weißes Objekt
im Schatten; visueller Kontext beeinflusst die wahrgenommene Reflektanz (Lightness)
Cornsweet-Täuschung
Luminanz ≠ Lightness (wahrgenommene Objekteigenschaft)
Helligkeitskonstanz
Helligkeitskonstanz: Die Wahrnehmung gleichbleibender Lightness eines
Objekts trotz wechselnder Beleuchtung (physikal. Luminanz & Illuminanz)
▪ Mit Hilfe des Kontexts versucht das visuelle System, auf Eigenschaften der physikalischen
Oberflächen zu schließen & dabei wechselnde Beleuchtungsbedingungen „einzukalkulieren“
Lightness and Brightness etc. (Gilchrist 2007)
Brightness is the perceptual dimension
that runs from dim to bright.
Like lightness, brightness is a perceptual term. The physical counterpart of brightness is called luminance — that is,
the absolute intensity of light reflected in the direction of the observer’s eye by a surface (or at least coming from a certain part of the visual field). In short, if lightness is perceived reflectance, brightness is perceived luminance. The reflectance of an object is a relatively permanent property, whereas its luminance is transient.
Lightness concerns the objective side of visual experience while brightness concerns the subjective side.
Adelsons Schachbrett-Täuschung
Adelsons Schachbrett-Täuschung (Felder A & B besitzen dieselbe physikalische Luminanz,
erscheinen aber in unterschiedlichen Grautönen; Physik: A=B; Wahrnehmung: A<B)
Zwei Oberflächen derselben Luminanz; Beleuchtung:
eine Oberfläche im Licht (A), die andere im Schatten (B)
- Helligkeitskonstanz: Feld B wird höhere Lightness als A
„zugeordnet“, weil B als „im Schatten“ interpretiert wird - Visuelles System interpretiert das reflektierte Licht nicht
als absolute Größe, sondern relativ zu den im Reiz/Bild
erkennbaren Beleuchtungsverhältnissen
Wahrnehmung von Transparenz
Felder A & B in der Abbildung besitzen dieselbe physikalische Luminanz
▪ Subjektive Wahrnehmung: A erscheint heller als B (Lightness A>B)
▪ Adelson (2000): Täuschung beruht auf der Wahrnehmung von Transparenz
▪ Hypothese: Das visuelle System macht die Annahme, dass Feld A hinter einem dunklen
transparenten Band liegt; Feld A wird aufgrund Transparenz höhere Lightness zugeordnet
Licht & Schatten und Orientierung
Licht-Schatten-Bilder werden i.d.R. je nach Orientierung interpretiert
▪ Die Wahrnehmung eines konkaven Reizes kann zur Wahrnehmung eines konvexen Reizes
führen (und umgekehrt), wenn man das Bild auf den Kopf stellt
▪ Erklärungsansatz: bei der Interpretation visueller Reize geht das visuelle System von einer
einzelnen, von oben herabscheinenden Lichtquelle aus (engl. „light-from-above“ prior)
▪ Adams et al. (2004): visuell-haptisches Training kann „Licht-von-oben“ Vorannahme ändern
Vorwissen (Priors) & Wahrnehmung
Wahrnehmung geschieht i.d.R. auf der Basis unvollständiger, unsicherer,
verzerrter & mehrdeutiger Information; Vorwissen spielt wichtige Rolle
▪ Bayes’scher Ansatz der Wahrnehmung: Organismus arbeitet mit Wahrscheinlichkeiten;
Vorwissen, Annahmen & Erwartungen (engl. priors) werden mit sensorischen Inputs kombiniert
▪ Beispiel: schwache Vorannahme über Helligkeit (engl. prior) – breite Verteilung; sensorische
Helligkeitsmessung mit relativ hoher Präzision (engl. evidence) – schmale Verteilung
▪ Kombination der Wahrscheinlichkeiten entsprechend der Bayes-Regel; wahrgenommene
Helligkeit (engl. posterior) liegt zwischen beiden Kurven, hier: näher am sensorischen Input
Baye’scher Ansatz
Relative Reflektanz
Helligkeitskonstanz kann zusammenbrechen, wenn keine beleuchteten
Vergleichsobjekte & kein Schätzer für Beleuchtungssituation vorliegen
▪ Verhältnisprinzip der relativen Helligkeit (Lightness): schwarz erscheint ein Objekt nur in
Relation zu einem (normalerweise stets vorhandenen) helleren Gegenstand
▪ Experiment von Gelb (1929): Scheibe erscheint weiß, da kein Vergleichsobjekt vorhanden
▪ Helligkeitskonstanz benötigt mehrere Objekte („relative Reflektanz“) und ist grundlegend
abhängig von der kognitiven Beurteilung der Beleuchtungssituation
Fragen zur Selbvstüberprüfung
▪ Was beschreiben die Mach-Bänder und auf welchem Prinzip basieren
Sie?
▪ Kann die White-Täuschung durch laterale Hemmung erklärt werden?
Erklären Sie ihre Antwort.
▪ Nennen Sie eine Täuschung die entstehen kann, wenn zwei Farbfelder die
gleiche physikalische Luminanz aufweisen, aber einem Feld eine höhere
Lightness zugeschrieben wird.
▪ Was ist Helligkeitskonstanz?
▪ Was ist die „Licht-von-oben“ von Vorannahme?
