Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion

Luận án đề xuất mô hình vỏ não phân lớp về nhận thức bề mặt 3D và tách hình-nền. Phân tích chiều sâu ảnh lập thể, độ sáng và hoàn thành không chủ quan.

Trường ĐH

Boston University

Chuyên ngành

Cognitive and Neural Systems

Tác giả

Luan An

Thể loại

luận án

Năm xuất bản

Số trang

137

Thời gian đọc

21 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tóm tắt nội dung

I.Hiểu biết về Tri giác Bề mặt 3D Tách Nền Hình

Thế giới hiện hữu dưới dạng ba chiều. Não bộ nhận biết vật thể ba chiều một cách tự nhiên. Vật thể có độ sâu, độ sáng và màu sắc cụ thể. Tuy nhiên, quá trình này phức tạp. Các mô hình thị giác 3D truyền thống gặp khó khăn. Chúng thường chỉ tập trung vào việc ghép nối các đặc điểm. Các mô hình này bỏ qua cách nhận thức độ sâu, độ sáng. Thách thức lớn nằm ở việc giải thích hiện tượng này. Công trình này giải quyết vấn đề đó. Nghiên cứu đề xuất một khuôn khổ toàn diện. Khuôn khổ này giải thích cách não tạo ra nhận thức 3D. Nó làm rõ quá trình tách hình nền. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về hệ thống thị giác. Nó đóng góp vào lĩnh vực mô hình hóa não bộ và thần kinh nhận thức.

1.1. Thách thức trong mô hình hóa thị giác 3D

Thị giác 3D đối mặt với nhiều thách thức. Việc ghép nối các đặc điểm từ hai mắt là một vấn đề. Các mô hình thường chỉ tập trung vào việc tìm kiếm các cặp phù hợp. Điều này bỏ qua khía cạnh quan trọng. Đó là cách các bề mặt 3D được tạo ra. Các bề mặt này cần độ sáng và màu sắc chính xác. Hơn nữa, độ sâu cần được xác định đúng. Các hình ảnh lập thể dày đặc tạo ra nhiều điểm khớp giả. Điều này gây khó khăn lớn. Việc hiểu cách não bộ giải quyết sự mơ hồ này rất quan trọng. Đây là rào cản chính trong nghiên cứu thị giác máy và xử lý hình ảnh.

1.2. Hạn chế của các mô hình trước đây

Các mô hình thị giác 3D hiện có gặp nhiều hạn chế. Nhiều mô hình chỉ xử lý các vật thể đơn giản. Chúng thường là các thanh hoặc khối cơ bản. Các vật thể này không có sự che khuất lẫn nhau. Điều này không phản ánh thực tế phức tạp. Thế giới thực chứa nhiều cảnh quan che khuất. Các mô hình này không giải thích được điều đó. Chúng không làm rõ cách não bộ tạo ra nhận thức bề mặt liên tục. Nhất là qua các vùng không có độ tương phản. Sự thiếu sót này đòi hỏi một cách tiếp cận mới. Cần một mô hình có khả năng giải quyết các tương tác phức tạp hơn. Nó cần xử lý cả sự che khuất và các bề mặt có kết cấu.

II.Mô hình LAMINART Giải thích Bề mặt 3D Sâu

Mô hình 3D LAMINART cung cấp một khung lý thuyết mạnh mẽ. Nó giải thích cách vỏ não tạo ra nhận thức bề mặt 3D. Mô hình này được phát triển bởi Grossberg và Howe (2003), Cao và Grossberg (2005). Nó nhấn mạnh sự tương tác giữa các cơ chế vỏ não. Các cơ chế này tạo ra nhận thức về bề mặt ba chiều. Mô hình sử dụng các tương tác giữa biểu diễn ranh giới và bề mặt. Công trình hiện tại mở rộng mô hình 3D LAMINART. Nó dự đoán cách xử lý hình ảnh có kết cấu. Cụ thể là hình ảnh lập thể dày đặc. Các hình ảnh này có nhiều điểm khớp nhị phân giả. Mô hình vẫn tạo ra biểu diễn bề mặt 3D chính xác. Nó bao gồm cả các hình ảnh và nền của chúng. Sự mở rộng này tăng cường khả năng của mô hình. Nó cung cấp một cái nhìn sâu sắc hơn về thị giác lập thể và thần kinh thị giác. Các nghiên cứu liên quan đến thị giác máy cũng có thể hưởng lợi từ mô hình này.

2.1. Nền tảng mô hình LAMINART 3D

Mô hình 3D LAMINART dựa trên các cơ chế vỏ não lớp. Các lớp này tương tác để tạo ra nhận thức 3D. Mô hình đề xuất rằng ranh giới và biểu diễn bề mặt tương tác. Sự tương tác này diễn ra để hình thành cảm nhận không gian. Nó giải thích cách não bộ tổng hợp thông tin thị giác. Từ đó tạo ra một hình ảnh ba chiều thống nhất. Các nghiên cứu trước đây đã áp dụng mô hình này. Chúng giải thích thành công nhận thức về các đối tượng đơn giản. Ví dụ như các thanh và khối. Tuy nhiên, các cấu hình không gian đơn giản được nghiên cứu. Chúng không chứa bất kỳ sự che khuất lẫn nhau nào. Công trình này mở rộng khả năng của mô hình. Nó xử lý các cảnh thị giác phức tạp hơn.

2.2. Mở rộng xử lý lập thể phức tạp

Luận án này mở rộng mô hình 3D LAMINART. Nó xử lý các hình ảnh có kết cấu phức tạp. Đặc biệt là các hình ảnh lập thể dày đặc. Các hình ảnh này thường gây ra nhiều điểm khớp nhị phân giả. Mô hình dự đoán cách tạo ra biểu diễn bề mặt 3D chính xác. Điều này bao gồm cả hình ảnh và nền của chúng. Sự mở rộng này giải quyết một vấn đề lớn. Đó là việc xử lý các tín hiệu thị giác nhiễu loạn. Nó cho phép mô hình mô phỏng thị giác thực tế hơn. Năng lực này giúp mô hình trở thành công cụ nghiên cứu mạnh mẽ. Nó hữu ích cho thị giác máy và khoa học thần kinh.

2.3. Quy trình ghép cặp hình ảnh lập thể

Mô hình LAMINART giải thích quy trình ghép cặp lập thể. Nó làm rõ cách các đặc điểm trái và phải được khớp đúng. Mô hình không chỉ tập trung vào khớp cặp. Nó còn giải thích cách các bề mặt 3D được hình thành. Các bề mặt này có độ sáng và màu sắc phù hợp. Chúng nằm ở độ sâu chính xác. Mô hình làm rõ cách hình ảnh lập thể thưa thớt hoạt động. Chúng có thể tạo ra các bề mặt liên tục. Ngay cả trong các vùng không có độ tương phản. Quá trình này rất quan trọng. Nó thể hiện khả năng bù đắp của hệ thống thị giác. Nó giúp tạo ra một nhận thức 3D hoàn chỉnh.

III.Giải mã Lập thể Độ sâu Độ sáng Hoàn tất

Mô hình LAMINART cung cấp giải thích toàn diện. Nó bao gồm lập thể, độ sâu, độ sáng và hoàn tất vô thức. Mô hình làm rõ cách các hình ảnh lập thể dày đặc tạo ra biểu diễn bề mặt 3D chính xác. Nó xử lý các hình ảnh và nền của chúng. Nó cũng giải thích cách hình ảnh lập thể thưa thớt tạo ra bề mặt liên tục. Điều này xảy ra ngay cả qua các vùng không có độ tương phản. Đặc biệt, mô hình cho thấy sự tách biệt chính xác về độ sâu. Điều này xảy ra khi các hình ảnh lập thể có kết cấu xác định các bề mặt che khuất và bị che khuất. Các bề mặt bị che khuất một phần được hoàn tất vô thức. Chúng hoàn tất phía sau bề mặt che khuất. Mô hình này mang lại sự thống nhất. Nó giải thích các hiện tượng thị giác phức tạp. Đó là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực thị giác nhận thức và thần kinh học.

3.1. Phân tích lập thể ảnh dày đặc và thưa thớt

Mô hình LAMINART phân tích ảnh lập thể dày đặc và thưa thớt. Ảnh dày đặc có nhiều điểm khớp nhị phân tiềm năng. Mô hình xử lý chúng hiệu quả. Nó tạo ra các biểu diễn bề mặt 3D chính xác. Ảnh thưa thớt thiếu thông tin độ tương phản. Mô hình vẫn kích hoạt sự hình thành bề mặt liên tục. Các bề mặt này ở độ sâu chính xác. Khả năng này chứng tỏ sự linh hoạt của mô hình. Nó mô phỏng cách não bộ xử lý thông tin thị giác đa dạng. Nó làm rõ cách thông tin độ sâu được suy luận. Ngay cả khi dữ liệu đầu vào không đầy đủ.

3.2. Hiểu rõ sự che khuất và hoàn thành vô thức

Mô hình giải thích hiện tượng che khuất. Khi các hình ảnh lập thể xác định bề mặt che khuất và bị che khuất. Mô hình cho thấy sự tách biệt độ sâu chính xác. Các bề mặt bị che khuất một phần được hoàn tất vô thức. Chúng được hoàn tất phía sau bề mặt che khuất. Điều này rất quan trọng. Nó giải thích cách hệ thống thị giác duy trì tính toàn vẹn của đối tượng. Ngay cả khi một phần của đối tượng bị ẩn. Quá trình hoàn tất vô thức là một khía cạnh cơ bản của nhận thức thị giác. Nó đảm bảo thế giới được nhìn thấy là liên tục và hoàn chỉnh.

3.3. Tách đối tượng và nền chính xác

Mô hình này làm rõ cách đối tượng và nền được tách biệt. Đặc biệt trong các cảnh 3D phức tạp. Nó giải thích cách não bộ phân biệt vật thể với môi trường xung quanh. Ngay cả khi có sự che khuất hoặc bề mặt có kết cấu. Khả năng tách hình nền chính xác rất quan trọng. Nó cho phép nhận dạng và tương tác với các đối tượng. Công trình này cung cấp một lời giải thích thống nhất. Nó bao gồm lập thể, tách hình nền 3D. Nó cũng bao gồm việc hoàn tất các bề mặt đối tượng bị che khuất một phần.

IV.Cơ chế Vỏ não Vai trò V1 V2 V4

Mô hình làm rõ các tương tác phức tạp. Các tương tác này diễn ra giữa các lớp vỏ não. Cụ thể là các lớp 4, 3B và 2/3A trong V1 và V2. Những tương tác này đóng góp vào lập thể. Mô hình đề xuất cách bộ lọc chênh lệch tương tác. Các luật nhóm nhận thức 3D trong V2 cũng tương tác. Chúng tương tác với các hoạt động lấp đầy bề mặt 3D. Các hoạt động này diễn ra ở V1, V2 và V4. Mục đích là tạo ra nhận thức hình nền phù hợp. Những tương tác này giúp chuyển đổi các quy tắc bổ sung. Các quy tắc này cho sự hình thành ranh giới và bề mặt. Từ đó thành một nhận thức thị giác thống nhất và nhất quán. Nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về kiến trúc thần kinh. Đây là chìa khóa để hiểu nhận thức thị giác phức tạp.

4.1. Tương tác lớp vỏ não V1 V2

Mô hình nhấn mạnh vai trò của vỏ não V1 và V2. Các lớp 4, 3B và 2/3A trong V1 và V2 tương tác. Chúng góp phần vào xử lý lập thể. V1 xử lý các đặc điểm cơ bản. V2 tham gia vào các quá trình phức tạp hơn. Ví dụ như các đường viền và độ sâu. Sự phối hợp giữa các khu vực này rất quan trọng. Nó cần thiết cho việc xây dựng nhận thức 3D. Mô hình phác thảo một kiến trúc thần kinh cụ thể. Kiến trúc này giải thích các đường truyền thông tin. Nó đi từ tín hiệu thị giác thô đến biểu diễn không gian phức tạp.

4.2. Bộ lọc chênh lệch và các quy luật nhóm

Mô hình đề xuất vai trò của bộ lọc chênh lệch. Bộ lọc này nằm trong V2. Nó phát hiện sự khác biệt nhỏ giữa hình ảnh hai mắt. Các luật nhóm nhận thức 3D cũng nằm trong V2. Chúng tổ chức các đặc điểm thị giác thành các nhóm có ý nghĩa. Sự tương tác giữa bộ lọc chênh lệch và luật nhóm là thiết yếu. Nó giúp tạo ra cảm nhận độ sâu và cấu trúc 3D. Các cơ chế này cùng nhau làm việc. Chúng giải quyết sự mơ hồ trong tín hiệu lập thể. Chúng tạo ra một biểu diễn 3D mạnh mẽ và nhất quán.

4.3. Lấp đầy bề mặt 3D và nhận thức hình nền

Các hoạt động lấp đầy bề mặt 3D rất quan trọng. Chúng diễn ra trong V1, V2 và V4. Các hoạt động này tương tác với bộ lọc chênh lệch. Chúng cũng tương tác với các luật nhóm trong V2. Mục đích là tạo ra nhận thức hình nền phù hợp. Lấp đầy bề mặt cho phép tạo ra các bề mặt liên tục. Ngay cả khi thông tin không đầy đủ. Sự phối hợp này là chìa khóa. Nó chuyển đổi các quy tắc bổ sung. Các quy tắc này liên quan đến hình thành ranh giới và bề mặt. Chúng được biến thành một nhận thức thị giác thống nhất. Đây là một cơ chế thiết yếu. Nó giúp hiểu cách não bộ xây dựng thế giới 3D của chúng ta.

V.Giải thích Thống nhất Thị giác 3D Toàn diện

Công trình này cung cấp một lời giải thích thống nhất. Nó bao gồm lập thể, tách hình nền 3D. Nó cũng bao gồm việc hoàn tất các bề mặt đối tượng bị che khuất một phần. Các mô hình trước đây thường giải quyết từng hiện tượng riêng lẻ. Mô hình 3D LAMINART tích hợp các khía cạnh này. Nó trình bày một khuôn khổ mạch lạc. Khuôn khổ này giải thích nhiều khía cạnh của nhận thức thị giác 3D. Nó làm rõ cách các cơ chế vỏ não tương tác. Chúng chuyển đổi thông tin thị giác thành nhận thức ba chiều thống nhất. Lời giải thích thống nhất này có ý nghĩa quan trọng. Nó đóng góp vào lĩnh vực khoa học thần kinh và trí tuệ nhân tạo. Nó mở ra hướng nghiên cứu mới. Nghiên cứu này tập trung vào các mô hình thị giác phức tạp hơn.

5.1. Kết nối lập thể tách hình nền

Mô hình thiết lập mối liên hệ rõ ràng. Nó kết nối giữa lập thể và tách hình nền 3D. Lập thể là khả năng nhận thức độ sâu từ hình ảnh hai mắt. Tách hình nền là việc phân biệt đối tượng với môi trường. Mô hình cho thấy các quá trình này không độc lập. Chúng là một phần của cùng một hệ thống nhận thức. Các tương tác vỏ não phối hợp hai quá trình này. Điều này tạo ra một nhận thức 3D mạch lạc. Sự kết nối này là một đóng góp quan trọng. Nó giúp hiểu cách hệ thống thị giác hoạt động tổng thể.

5.2. Hoàn tất các bề mặt đối tượng bị che khuất

Mô hình giải thích cách hoàn tất vô thức. Các bề mặt đối tượng bị che khuất một phần được hoàn tất. Điều này xảy ra phía sau bề mặt che khuất. Hiện tượng này là một bằng chứng. Nó cho thấy hệ thống thị giác chủ động xây dựng thực tế. Não bộ lấp đầy thông tin bị thiếu. Nó duy trì nhận thức liên tục về đối tượng. Ngay cả khi chúng không hoàn toàn hiển thị. Khía cạnh này của mô hình rất quan trọng. Nó làm sáng tỏ các cơ chế nhận thức. Nó duy trì tính toàn vẹn của thế giới hình ảnh.

5.3. Chuyển đổi quy tắc hình thành ranh giới

Mô hình làm rõ cách các quy tắc được chuyển đổi. Quy tắc hình thành ranh giới và bề mặt là bổ sung. Chúng được chuyển đổi thành một nhận thức thị giác thống nhất. Điều này đòi hỏi sự tương tác phức tạp. Các tương tác diễn ra giữa các vùng vỏ não khác nhau. Các quy tắc ranh giới xác định các cạnh và đường nét. Quy tắc bề mặt xác định màu sắc và độ sáng. Sự phối hợp này tạo ra một trải nghiệm 3D đầy đủ. Nó là một ví dụ về nguyên tắc tổng hợp của não bộ. Nó kết hợp nhiều luồng thông tin để tạo ra một thực tại mạch lạc.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (137 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BOSTON UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF ARTS AND SCIENCES Dissertation A LAMINAR CORTICAL MODEL OF 3D SURFACE PERCEPTION AND FIGURE-GROUND SEPARATION: STEREOGRAM DEPTH, LIGHTNESS, AND AMODAL COMPLETION by LIANG FANG B., University of Science and Technology of China, 1998 M., Automation Institute, Chinese Academy of Sciences, 2001 Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy 2007 UMI Number: 3246603 Copyright 2006 by Fang, Liang All rights reserved. INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.

Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3246603 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.

ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 © Copyright by LIANG FANG 2006 Approved by First Reader reraleso Stephen Grossberg, PA. Ồ Wang Professor of Cognitive and Neural Systems Professor of Mathematics, Psychology, and Biomedical Engineering Second Reader Emmi Thing Ennio Mingolla, Ph. Professor of Cognitive and Neural Systems and Psychology Third Reader Gaal Carpenter,đã D.

Professor of Cognitive and Neural Systems and Mathematics Acknowledgements I would first like to thank my advisor, Professor Stephen Grossberg, for his talented scientific insights and generous guidance throughout my work. I would also thank Professor Ennio Mingolla for introducing me into this fantastic vision field and much other generous assistance. I appreciate and cherish the assistance and friendship that I received from everyone in the CNS community. Special thanks to Dr.

Yongqiang Cao and Dr. Arash Yazdanbakhsh for the intuitive discussions and wonderful coffee times that we spent together. I wish to present my sincere thanks to my parents who, as always, have been constant sources of encouragement and supports. My final thanks are reserved to my wife who has accompanied me all the way through these years and made them part of lovely memories.

iv A LAMINAR CORTICAL MODEL OF 3D SURFACE PERCEPTION AND FIGURE-GROUND SEPARATION: STEREOGRAM DEPTH, LIGHTNESS, AND AMODAL COMPLETION (Order No. ) LIANG FANG Boston University Graduate School of Arts and Sciences, 2007 Major Professor: Stephen Grossberg, Wang Professor of Cognitive and Neural Systems. Professor of Mathematics, Psychology, and Biomedical Engineering ABSTRACT In viewing a 3D scene, object features are seen on 3D surfaces infused with lightness and color at correct depths. By only focusing on how left and right features are correctly matched, most 3D vision models have not explained how this happens.

A 3D LAMINART model (Grossberg and Howe, 2003; Cao and Grossberg, 2005) proposed that laminar cortical mechanisms interact to create 3D surface percepts using interactions between boundary and surface representations. Previous work using this model explained perception of relatively simple objects, like bars and blocks, in relatively simple spatial configurations that did not contain any mutual occlusions. This thesis extends the 3D LAMINART model to predict how textured images with multiple potential false binocular matches, e. dense stereograms, generate correct 3D surface representations of figures and their backgrounds.

The model also clarifies how sparse stereograms can induce the formation of continuous surfaces at correct depths across contrast-free regions. Furthermore, when textured stereograms define emergent occluding and occluded v surfaces, the model shows how these surfaces are correctly separated in depth and the partially occluded textured surfaces can be amodally completed behind the occluding textured surface. Thus, the model provides a unified explanation of stereopsis, 3D figure- ground separation, and completion of partially occluded object surfaces. The model clarifies how interactions between layers 4, 3B, and 2/3A in V1 and V2 contribute to stereopsis, and proposes how a disparity filter and 3D perceptual grouping laws in V2 interact with 3D surface filling-in operations in V1, V2, and V4 to produce appropriate figure-ground perception.

These interactions help to convert the complementary rules for boundary and surface formation (Grossberg, 1994) into a consistent, unitary visual percept. vi TABLE OF CONTENTS ACKNOWLEDGEMENTS. co on HH nọ ni in Bi n0 001860916 iv ABSTRACTT.-- co co HH HH HH BI 0.0 09609 090009019619 61999 Vv LIST OF TABLES .ccccscecccsvsvsccccccscscsccesessccescnsesessesesssssesseceesenenes ix LIST OE EIGURES.- Go HH nh 1G GB 999006 x LIST OF ABREVIATIONS. on n1 BI 00 xii 1 Introducfion.-- onnọ Họ Đ BI 0 1000600009196 1 2 Sfereopsis processing and model cons(raÌnfS.1 Reconciles contrast-specific binocular fusion with contrast-invariant boundary percepfiOn.c c ng ng nh kh ke 29 2.2 Implements the contrast magnitude constraint on binocular fusion.3 Encourages the unique-matching rule and solves the correspondence 2.4 Combines monocular and binocular information to form depth percepts.5 Forms perceptual groupings including amodal boundary completions.6 Forms 3D amodal and modal surface representations.7 Determines the correct depth for horizontal boundaries, ensures perceptual consistency, and initiates figure-ground separation with surface-to- boundary feedback.

con HH nh kh, 43 2.8 Uses small-scale texture borders to induce large-scale perceptual ĐTOUPITES. eee 48 Vil Model description: Enhanced 3D LAMINART. con Sen se 52 3.- chen nen heo 53 3.2 VI binocular boundaries. ch nen se 53 3.3 VI monocular SUTÍAC€S.

ch nh kh ha 55 3. cọ cọ SH nh nh bà nến 56 3.5 V2 monoculÌar SUTÍAC€S. cọ HH nh kh sen 58 3.6 V4 binocular SUTÍAC€S. HH nh hen 39 Model equations.o co co Co no nh n0 6/0099066 6 60 4.1 Index legend and general processes.

HH nh kh nh ve 66 Model simulations.1 Border ownership and figure-ground percepfs. chnh n nà nà kệ 94 5.4 Figure-ground percept of RDS textured surfaces with emergent OCCÏUSIOT. SH Km nh Kinh KH tà tế 95 DÌSCUSSỈON. co co O0 no B0.1 Anatomical and physiological dafa.2 Model complexity and explanatOry pOW€F.

Hypotheses and predictions of the model. -- Go HH nh K0 BI 0008 105 CURRICULUM VITAE.-G con on ni BI 060908 124 LIST OF TABLES Table 1: Matrix of inhibition coefficients in the disparity filter. Table 2: The allelotropic shift.-‹-- -c CS SH ng kh, Table 3: Anatomical and physiological data that support the model. ix LIST OF FIGURES Figure 1: Horizontal binocular dISparity.

HH nh nh nhe 1 Figure 2: Strong 3-D percept elicited by plain 2-D image. 2 Figure 3: Perceptual ørOUpIng.--c-c ccn n n nn n KH kh nà nhe 3 Figure 4: Complementary processing of visual information. 8 Figure 5: Simulation of dense random-dot-stereogram. cà ceằ 11 Figure 6: Simulation of sparse random-dot-stereogram.

13 Figure 7: Simulation of random-dot-stereogram that implicitly define occlusion. 15 Figure 8: Comparison of boundary representations of a dense RDS simulated by two mOđ€ÌS. cọ SĐT nen Kế nà hà à KH hà tà tà ni nên 17 Figure 9: Examples of amodal completion. con nhà 19 Figure 10: Role of figure-ground separation in recognition of occluded letters.

22 Figure l1: 3D figure-ground separation and amodal completion. 24 Figure 12: 3D LAMINART macrOCIrCUII.cQ n nh nh nh nhe 27 Figure 13: 3D LAMINART model circuit diagram.- cà cv se 28 Figure 14: Contrast-specific binocular fusion and contrast-invariant boundary perception ¬ EEE E EERE LEER EE EEE EE EE EE EE EE OEE EE OE EEE EEO EO EE EEE EGER SH EEEEES 30 Figure 15: The V2 disparity filter. cccccccceccccceeeeceecuvuvecueeetesceveeeeenseses 32 Figure 16: da Vinci S†€f€OðTaim. HH renee nh kh nh nh kh khu 34 Figure 17: Boundary completion is formed inwardly, instead of outwardly.

36 Figure 18: Demonstration of 3D surface capture. co nen 41 Figure 19: Disparity ambiguity of horizontal boundaries.- 45 Figure 20: Demonstration of depth-determination of horizontal and monocular boundari€§. - con SH KH K KT KT kh nh ke nh by 46 Figure 21: Simulation of border ownership and figure-ground percept (part 1). 85 Figure 22: Simulation of border ownership and figure-ground percepts (part 2).

88 Figure 23: Simulation of border ownership and figure-ground percepts (part 3). 91 Figure 24: Role of V1 surface-to-boundary feedback in multiple-scale boundary DTOC€SSITE. ee cece e rete eee Een ene nO Re EEE EEO E EEE EE EA EA EG OHO HEED SEH eH EE ER FEES 97 xi LIST OF ABREVIATIONS 2D Two Dimensional 3D Three Dimensional FACADE Form And Color And DEpth IT Inferior Temporal area LAMINART | Laminar Adaptive Resonance Theory LGN Lateral Geniculate Nucleus RDS Random-Dot-Stereogram VI Visual area 1 V2 Visual area 2 V3 Visual area 3 V4 Visual area 4 xii Chapter 1 Introduction When we view a 3D scene, the retinas of our two eyes receive two-dimensional arrays of light, but we effortlessly perceive the world in depth. The positional differences of an object’s projections on an observer’s left and right retinas, or their binocular disparity, is a strong cue for perceiving depth at sufficiently near depths (Howard & Rogers, 2002; Julesz, 1971; see Figure 1).

Horizontal binocular disparity: when two eyes are focused on object A, the projections of object B at a different distance lie on different positions, B, and B,, on the left and right retinas. Such positional difference is used in the brain in reconstructing depth from 2-D retinal inputs. Binocular disparity is most effective for sufficiently near objects (Tyler, 2004). For distant objects, monocular cues, such as T-junctions, may be used to determine relative depth when one object is nearer than another object, and occludes parts of the farther object (Howard & Rogers, 2002).

Occlusion can also elicit strong 3D percepts when we view 2D images, see Figure 2. a T-junction indicates occlusion and relative depth Figure 2. Strong 3-D percept elicited by 2-D image: where occlusion acts as a cue of relative depth, especially for distant objects, such as mountains. (Courtesy to anonymous artist) In addition to being perceived at a farther depth, the visible parts of an occluded object are often perceptually linked together behind the occluder, see Figure 3.

Perceptual grouping: in addition to be perceived at a farther depth, the visible fragments of a tiger face are perceptually linked together instead of being seen as unrelated. (Courtesy to anonymous artist) The work that is presented in this thesis further develops a neural model of how the subcortical area LGN and the visual cortical areas V1, V2, and V4 work together to give rise to correct 3D boundary and surface percepts of binocular stimuli that contain disparity and occlusion information. Object features are seen on 3D surfaces infused with lightness and color at the correct depths. Most previous models of stereopsis (Dev, 1975; Fleet, Wagner, & Heeger, 1996; Grimson, 1981; Julesz, 1971; Lehky & Sejnowski, 1990; Lippert & Wagner, 2002; Marr & Poggio, 1976, 1979; Matthews et al., 2003; Ohzawa, DeAngelis, & Freeman, 1990, 1996; Prince & Eagle, 2000; Read, 2002; Sperling, 1970; Qian, 1997) restricted their attention to how left and right eye contours could be matched, but did not explain how this matching process spontaneously gives rise to continuous percepts in depth of surface features, including lightness.

FACADE theory (Grossberg, 1987, 1994, 1997; Kelly & Grossberg, 2000; McLoughlin & Grossberg, 1998) has proposed how 3D surface features, including lightness, can be represented as a result of interactions between boundary and surface processing streams. Recently, a 3D LAMINART model has developed FACADE theory to predict how laminar circuits within the visual cortex generate 3D boundary and surface percepts and separate figures from their backgrounds (Cao & Grossberg, 2005; Grossberg & Howe, 2003; Grossberg & Swaminathan, 2004; Grossberg & Yazdanbakhsh, 2005). This thesis further develops the 3D LAMINART model to explain how 3D boundary and surface percepts occur, and partially occluded objects can be completed and correctly recognized as a whole, in response to both dense and sparse Random-Dot-Stereograms (RDS) A vigorous recent discussion on CVNet, which was initiated by Jeremy Wilmer, summarized key aspects of the rich literature on the advantages of having binocular stereopsis.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án đề xuất mô hình vỏ não phân lớp về nhận thức bề mặt 3D và tách hình-nền. Phân tích chiều sâu ảnh lập thể, độ sáng và hoàn thành không chủ quan.

Luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Boston University. Năm bảo vệ: 2007.

Luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" thuộc chuyên ngành Cognitive and Neural Systems. Danh mục: Khoa Học Giáo Dục.

Luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" có bao nhiêu trang?

Luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" có 137 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Luận án tiến sĩ: A laminar cortical model of three-dimensional surface perception and figure-ground separation: Stereogram depth, lightness, and amodal completion" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter