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Wahrnehmung und Kognition (Subject) / Wahrnehmung von Objekten und Szenen (Lesson)

Rezeptoren, Stimuli, Wahrnehmung

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  • Warum ist maschinelles Sehen so schwierig? für Menschen ist das Sehen völlig selbstverständlich (man macht sich keine Gedanken darüber) Maschinen müssen viele Herausforderungen bewältigen Probleme: Stimulus an Rezeptoren ist mehrdeutig Objekte können unscharf sein Objekte können verdeckt sein Objekte sehen aus wechselnden Blickwinkeln unterschiedlich aus
  • Stimulus an Rezeptoren ist mehrdeutig Problem 1: Das inverse Projektionsproblem → Bild auf der Retina kann durch unendliche Anzahl von Objekten erzeugt werden Problem 2: Verdeckung → teilweise verdeckte Objekte können vom Menschen "amodal vervollständigt" werden. Maschinen können das nicht Problem 3: Unscharf → Menschen haben keine Probleme damit Problem 4: Blickwinkel-Erscheinung-Varianz → gleiche Objekte aus verschiedenen Perspektiven erkennen = Perspektiveninvarianz
  • Wahrnehmungsorganisation 2 Grundprozesse: Gruppierung und Segmentierung wichtigste Gruppierungsoperation: Zuordnen von Teilen zu einem Objekt wichtigste Segmentierung: Unterscheiden von Figur (Objekt) und Grund (Hintergrund)
  • Strukturalismus & Gestaltpsychologie (Wundt & Titchener) Strukturalismus: Programm der Suche nach der Struktur des Bewusstseins Bewusstsein = Summe von elementaren Empfindungen Analogie ist die Chemie. Komplexere Stoffe und ihre Eigenschaften lassen sich in Elemente und Moleküle unterteilen (Wertheimer, Lewin et al.) Gestaltpsychologie: Programm der Suche nach Gesetzen des Geistes, die aus unvollständiger Info "ganzheitliche" Wahrnehmungen machen  unmittelbare, direkte und bewusste Wahrnehmung im Fokus keine rationalen Schlüsse Phi-Phänomen: 2 kurz hintereinander aufleuchtende Lichter werden als eins wahrgenommen, das sich bewegt
  • "Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile" der Satz stammt von Wundt  nichts ist im Geist, was vorher nicht im Sinn war und nachdem der Mensch als "tabula rasa geborden wurde  Gestaltpsychologie näher am Rationalismus, der annimmt, dass die Grundbausteine der Erkenntnis nicht aus der Erfahrung stammen  Scheinbewegung, Illusionäre Konturen oder Scheinkausalität zeigen genau das: Der Geist ist aktiv an der Konstruktion von Bewusstsein beteiligt, und fügt dem Sinnesinput substanziell etwas hinzu  Kanisza-Dreickeck illustriert dies: Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile. "Wirklich" da sind nur die Inducer; das Dreieck wird vom visuellen System hinzugefügt  
  • Gestaltgesetze Prägnanz (Reizmuster wird so gesehen, dass die resultierende Struktur so einfach wie  möglich ist) Ähnlichkeit (Dinge die ähnlich sind, werden als zusammengehörig gesehen) Nähe (einander nahe Dinge werden als zusammengehörig gesehen) Gute Fortsetzung (Linien tendenziell so gesehen, als folgten sie dem einfachsten Weg) Gemeinsame Region (Elemente innerhalb einer Region liegend = zusammengruppiert) Fortlaufende Verbundenheit (Verbunde Elemente = zusammengruppiert) Bedeutungshaltigkeit  Gleichzeitigkeit (Dinge, die zugleich passieren = zusammengehörig) Gemeinsames Schicksal 
  • Figur-Grund Segmentierung Regel 1: Ein Objekt ist entweder Figur, oder Grund, nicht aber beides zugleich Regel 2: Die Figur ist vor dem Hintergrund Regel 3: Elemente, die symmetrisch sind oder klein oder auf den Kardinalachsen liegen oder bedeutungsvoll sind, werden eher als Figur gesehen 
  • Was ist eine Szene? Ansicht der Umgebung, die Hintergrundelemente enthält und vielfältige Objekte aufweist, die untereinander und in Bezug auf den Hintergrund bedeutungshaltig organisiert sind Eine Möglichkeit, Objekte und Szenen zu unterscheiden besteht darin, dass man an Objekten, aber in den Szenen Handlungen ausführen kann. 
  • Erkennen der Szenenkategorie Erkennen der Szenenkategorie ("Gist") ist erstaunlich effizient  Experiment Potter: 16 Bilder für je 250ms. Prüfen ob Targetkategorie vorhanden. VPn haben erstaunlich wenig Schwierigkeiten das Hauptthema des Bildes zu identifizieren (90%) Fei Fei et al. präsentierte Bilder mit unterschiedlicher Dauer. Nach den Ergebnissen ist die VP nach ca. 67ms in der Lage, wesentliche Inhalte der Szene zu erkennen 
  • Globale Bildmerkmale sind mit Szenenkategorie korreliert Oliva & Torrelba: Welche Hinweise werden vom Gehirn genutzt, um bestimmte Kategorisierungen zu treffen? Natürlichkeit (texturierte Areale, geschwungene Kanten) Offenheit (sichtbarer Horizont, wenige Objekte Rauheit (viele kleine Elemente) Expansion (konvergierende Linien) Farbe
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  • Physische Regularitäten helfen bei Wahrnehmung "inzidentell" (beiläufig) gelernt (dass horizontale/vertikale Orientierungen vorherrschen; Licht kommt meist von oben; Objekte haben weitgehend gleiche Farbe)
  • Semantische Regularitäten Wir wissen, welche Objekte häufig in welchem Kontext auftauchen  Oliva & Torralba: Demonstation des Einflusses von Kontext auf Wahrnehmung  Ein Blob ist in allen Bildern der gleiche, wird je nach Kontext als Kaffeepott, Schuh, Auto oder Fußgänger wahrgenommen 
  • Helmholtz: "Unbewusster Schluss" Gehirn tätigt "unbewussten Schluss" und wählt dabei immer die "wahrscheinlichste" Interpretation  natürlich gibt es keine Garantie, dass das wahrscheinliche immer wahr ist

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