Krāsu un formas nozīme attēlu atpazīšanā

Abstract

Redzes uztvere ir sarežģīts process, kurš ir atkarīgs no stimula veida (forma, krāsa, kustība) un tā optiskajiem parametriem (spožuma, kontrasta, spektrālā sastāva u.c.). Formas uztvere redzes sistēmā sākas ar vizuālo detaļu novietojuma virziena un elementu garuma kodēšanu, kas hierarhiskā redzes sistēmas modelī atbilst primāras redzes garozas līmenim. Darbā ir pētīti orientētu virsmas tekstūru atpazīšanas raksturlielumi atkarībā no stimulu konteksta (blakus esoša papildus modulācija). Izmantotā metodika atšķīrās no iepriekš pielietotajām konteksta izraisītas modulācijas pētījumiem, kad kontrasta vietā ir izmantoti temporālie stimuli kopā ar maskēšanas metodi. Parādīts, ka uztveres treniņi ar teksturētām virsmām uzrāda atpazīšanas uzlabojumu, vismaz divreiz samazinot sākuma atpazīšanas slieksni. Redzes treniņos ar hromatiskām tekstūrām tika noskaidrots, ka lielākais sliekšņa pazeminājums ir novērojams pie sarkani-zaļajiem stimuliem. Piedāvāta metodika redzes parametru uzlabošanai ambliopijas gadījumā. Krāsu uztvere sākas tīklenē, kur krītoša gaisma tiek absorbēta trīs tipu receptoros un tālāk elektrisko signālu veidā nosūtītā augstākām smadzeņu zonām. Gadījumos, kad ģenētisko faktoru dēļ iztrūkst kāds no foto receptoru pigmentiem, izpaužas krāsu redzes traucējumi, kuru diagnostikai visbiežāk pielieto krāsu redzes testus tabulu veidā. Šīs pseidoizohromatiskās tabulas ne vienmēr ļauj viennozīmīgi atklāt krāsu redzes traucējumus, kam par iemeslu var būt drukāto testu lapu nodzeltēšana vai nepareiza apgaismojuma izvēle testa laikā. Lai objektīvi izanalizētu testu pielietojamību krāsu redzes traucējumu diagnosticēšanā, darbā tiek piedāvāti risinājumi, kas izmanto attēlu multispektrālās analīzes iespējas. Pielietotās metodes izmanto cilvēka hromatiskās jūtības īpatnības un ietver mašīnu redzes elementus. Izveidotā metode ļauj pētīt pseidoizohromatisko testu dizainu un analizēt to pielietojamību dažādos apgaismojumos. Dotā pētījuma rezultāti ir nozīmīgi krāsu redzes traucējumu pārbaudes testu izveidē un analīzē. Krāsu uztvere fizioloģiski balstās uz trīs tīklenes fotoreceptoru tipiem un rada tādas parādības kā metamerisms, krāsu pastāvīgums, krāsu indukcija, kā arī redzes ilūzijas. Neskatoties uz to, ka jau sen ir izpētīta vālīšu gaismas jutība, krāsu redzes mehānismiem redzes garozā tiek pievērsta pastiprināta uzmanība arī patlaban. Darbā tika pētīti krāsu pēcefekti personām ar normālu trihromātisko un arī traucētu krāsu redzi un atrastas būtiskās atšķirības tiem novēroto pēcefektu krāsās. Mūsu rezultāti kopumā sakrīt ar citu autoru darbos iegūtajiem, taču sniedz papildus informāciju par krāsu pēcefekta mehānismiem. Darbā izveidotā pēcefekta izpētes metode var tikt attīstīta, kā alternatīva metode krāsu redzes traucējumu testēšanā. Krāsu un formas redzes uztvere „dala” līdzīgus apstrādes ceļus (ventrālā plūsma). Pēc objekta formas (kontūras) uztveršanas, notiek neapzināta citu objekta parametru aizpildīšana, piemēram, krāsa vai tekstūra. Pēcefekta aizpildīšanas (filling-in) pētījumos ir parādīts, ka augstākajos redzes garozas līmeņos formas uztvere ir saistīta ar krāsu kodēšanu. Krāsas, kas veido spēcīgākos pēcefektus aizpildīšanas eksperimentos, ir atšķirīgas no pamata krāsu asīm laterālajā ceļgalveida ķermenī un unikālo toņu virzieniem.

Visual perception is a complex process, which depends on the attributes of the stimulus (shape, color, and movement), surround and its optical parameters (radiance, contrast, spectral composition). Form perception in the hierarchical organization of the visual system starts in the primary visual cortex, there most of the simple cell neurons are tuned to the elongated oriented details of different spatial frequency. Texture segmentation characteristics are studied in the current work, depending on the context around the stimuli. The methodology used is different from other contextual modulation studies, where contrast is used instead of the temporal stimulus. It is shown that perceptual training with textured surfaces show improvement in recognition, at least twice reducing the initial detection threshold. Visual exercises for chromatic textures showed that the largest threshold decrease is observed at the red-green stimuli. Method of temporally variable stimuli is used together with ferroelectric shutter goggles to improve the visual characteristics in the case of amblyopia. Color perception starts at the level of retinal photoreceptors, where the incident light is absorbed by three classes of receptor and in the form of electrical signals is sent to higher cortical areas. Due to genetic factors receptor pigments can be absent, which result in the deficiencies of the color vision. The most popular available color vision diagnostic tests are pseudoisochromatic table. However, not always these tests clearly reveal color vision deficiencies, which could be due to the aging of the printed or choice of the improper source of light. To objectively analyze the performance of the color vision diagnostic plates, we offer solutions based on the multispectral imaging with applied algorithms. The methods use chromatic sensitivities of the photopigments to model a performance of the defective color vision together with machine vision elements for the objective evaluation of the test diagnostic efficiency. The established method makes it possible to study pseudoisochromatic tables design and analyze their applicability in different lighting conditions. Study gains important results for the analysis and design of the color vision deficiency tests. Color perception is physiologically based on the three classes of retinal photoreceptors with the following postreceptoral and cortical processing, which causes different phenomena such as, metamerism, color constancy, color induction, as well as visual illusions. Despite the fact that cone sensitivities are well studied, color vision mechanisms of visual cortex are widely studied field our days. Color aftereffects are studied in the subjects with normal trichromatic color vision, as also in subjects with impaired color vision. Significant differences in the aftereffect colors are found for subjects. Our results generally concur with the findings of other authors, but provide additional information on color aftereffect mechanisms. Aftereffect method could be used for diagnostics of color vision deficiencies. Color and shape perception is processed in the ventral pathway. Surface perception includes the processes of construction of shape based on the contour information with following assignment of the visible features, such as color, brightness and texture. Contour filling-in studies have shown that in the cortex form perception is related to the color processing. Colors that produce the strongest aftereffect filling-in are not always complementary, and can be produce between more than two colors. Identified strongest colors are not aligned along unique hue direction or cardinal direction of color space.