Los geones son formas simples 2D o 3D como cilindros , ladrillos , cuñas , conos , círculos y rectángulos que corresponden a las partes simples de un objeto en la teoría de reconocimiento por componentes de Biederman . [1] La teoría propone que la entrada visual se compara con representaciones estructurales de objetos en el cerebro . Estas representaciones estructurales consisten en geones y sus relaciones (por ejemplo, un cono de helado podría descomponerse en una esfera ubicada sobre un cono ). Solo se supone un número modesto de geones (<40). Cuando se combinan en diferentes relaciones entre sí (por ejemplo, encima de, más grande que, de extremo a extremo, de extremo a medio) y una variación métrica gruesa como la relación de aspecto y la orientación 2D, se pueden generar miles de millones de posibles objetos de 2 y 3 geones. Dos clases de identificación visual basada en formas que no se realizan mediante representaciones geon son las que se utilizan para: a) distinguir entre caras similares y b) clasificaciones que no tienen límites definidos, como la de los arbustos o una prenda arrugada. Por lo general, estas identificaciones no son invariables en función del punto de vista.
Propiedades de los geones
Dos casos de dos geones interrelacionados, ¿Qué imagina el lector en cada caso?
Hay 4 propiedades esenciales de los geones:
Invariancia de la vista: cada geon puede distinguirse de los demás desde casi cualquier punto de vista, excepto en el caso de “accidentes” en ángulos muy restringidos en los que un geon proyecta una imagen que podría ser la de un geon diferente, como, por ejemplo, cuando una vista frontal de un cilindro puede ser una esfera o un círculo. Los objetos representados como una disposición de geones serían, de manera similar, invariantes desde el punto de vista.
Estabilidad o resistencia al ruido visual: Debido a que los geones son simples, están fácilmente respaldados por la propiedad Gestalt de continuación suave, lo que hace que su identificación sea robusta a la oclusión parcial y la degradación por ruido visual como, por ejemplo, cuando un cilindro puede verse detrás de un arbusto.
Invariancia a la dirección de la iluminación y a las marcas y texturas de la superficie.
Alta distinción: los geones difieren cualitativamente, con solo dos o tres niveles de atributos, como recto o curvo, paralelo o no paralelo, curvatura positiva o negativa. Estas diferencias cualitativas se pueden distinguir fácilmente, lo que hace que los geones sean fácilmente distinguibles y los objetos así compuestos, también lo sean.
Derivación de propiedades invariantes de geones
Invariancia del punto de vista: La invariancia del punto de vista de los geones se deriva de que se distinguen por tres propiedades no accidentales (NAP) de los contornos que no cambian con la orientación en profundidad:
Ya sea que el contorno sea recto o curvo,
Vértice que se forma cuando dos o tres contornos coterminan (es decir, terminan juntos en el mismo punto), en la imagen, es decir, una L (2 contornos), una bifurcación (3 contornos con todos los ángulos < 180°), o una flecha (3 contornos, con un ángulo > 180°), y
Si un par de contornos es paralelo o no (teniendo en cuenta la perspectiva). Cuando no son paralelos, los contornos pueden ser rectos (convergentes o divergentes) o curvos, con una curvatura positiva o negativa que forma una envoltura convexa o cóncava, respectivamente (ver la figura siguiente).
Las NAP se pueden distinguir de las propiedades métricas (MP), como el grado de curvatura distinto de cero de un contorno o su longitud, que varían con los cambios de orientación en profundidad.
Invariancia a la dirección de la iluminación y las características de la superficie.
Los geones se pueden determinar a partir de los contornos que marcan los bordes en las discontinuidades de orientación y profundidad de una imagen de un objeto, es decir, los contornos que especifican un buen dibujo lineal de la forma o el volumen del objeto. Las discontinuidades de orientación definen aquellos bordes donde hay un cambio brusco en la orientación de la normal a la superficie de un volumen, como ocurre en el contorno en los límites de los diferentes lados de un ladrillo. Una discontinuidad de profundidad es donde la línea de visión del observador salta de la superficie de un objeto al fondo (es decir, es tangente a la superficie), como ocurre en los lados de un cilindro. El mismo contorno puede marcar tanto una discontinuidad de orientación como de profundidad, como con el borde posterior de un ladrillo. Debido a que los geones se basan en estas discontinuidades, son invariantes a las variaciones en la dirección de la iluminación, las sombras y la textura y las marcas de la superficie.
Geones y conos generalizados
Los geones constituyen una partición del conjunto de conos generalizados [2] , que son los volúmenes creados cuando una sección transversal se barre a lo largo de un eje. Por ejemplo, un círculo barrido a lo largo de un eje recto definiría un cilindro (véase la Figura). Un rectángulo barrido a lo largo de un eje recto definiría un "ladrillo" (véase la Figura). Cuatro dimensiones con valores contrastivos (es decir, valores mutuamente excluyentes) definen el conjunto actual de geones (véase la Figura):
Forma de la sección transversal: redonda o recta. Por ejemplo, como se indicó anteriormente, un rectángulo trazado a lo largo de un eje recto definiría un "ladrillo" y la sección transversal sería recta.
Eje: recto vs. curvo.
Tamaño de la sección transversal a medida que se desplaza a lo largo de un eje: constante vs. expansión (o contracción) vs. expansión y luego contracción vs. contracción y luego expansión. El tamaño de la sección transversal de un "ladrillo" sería constante.
Terminación de un geon con secciones transversales de tamaño constante: truncado vs. convergente a un punto vs. redondeado.
Estas variaciones en la generación de geones crean formas que difieren en los NAP.
Pruebas experimentales de la invariancia del punto de vista de los geones
En la actualidad, los principales supuestos de la teoría de geones cuentan con un respaldo considerable (véase Teoría de reconocimiento por componentes ). Un tema que generó cierta discusión fue el hallazgo [3] de que los geones eran invariantes en cuanto al punto de vista, con un costo mínimo o nulo en la velocidad o precisión de reconocimiento o coincidencia de un geon a partir de una orientación en profundidad no experimentada previamente. Algunos estudios [4] informaron costos modestos en la coincidencia de geones en nuevas orientaciones en profundidad, pero estos estudios tenían varias deficiencias metodológicas. [5] [6]
Investigación sobre geones
Se han realizado muchas investigaciones sobre los geones y su interpretación. Kim Kirkpatrick-Steger, Edward A. Wasserman e Irving Biederman han descubierto que los geones individuales, junto con su composición espacial, son importantes para el reconocimiento. [7] Además, los hallazgos de esta investigación parecen indicar que se puede encontrar sensibilidad no accidental en todas las especies que discriminan formas. [8]
Notas
^ Biederman, Irving (1987). "Reconocimiento por componentes: una teoría de la comprensión de imágenes humanas" (PDF) . Psychological Review . 94 (2): 115–47. doi :10.1037/0033-295X.94.2.115. PMID 3575582.
^ Nevatia, R. (1982) Percepción de máquinas. Prentice-Hall. [ página necesaria ]
^ Biederman, Irving; Gerhardstein, Peter C. (1993). "Reconocimiento de objetos rotados en profundidad: evidencia y condiciones para la invariancia del punto de vista tridimensional" (PDF) . Revista de psicología experimental: percepción y rendimiento humanos . 19 (6): 1162–82. doi :10.1037/0096-1523.19.6.1162. PMID 8294886.
^ Tarr, Michael J.; Williams, Pepper; Hayward, William G.; Gauthier, Isabel (1998). "El reconocimiento de objetos tridimensionales depende del punto de vista". Nature Neuroscience . 1 (4): 275–7. doi :10.1038/1089. PMID 10195159. S2CID 14389169.
^ Biederman, I; Bar, M (1999). "Invariancia del punto de vista de una sola toma en la comparación de objetos nuevos". Vision Research . 39 (17): 2885–99. doi : 10.1016/S0042-6989(98)00309-5 . PMID 10492817. S2CID 2494577.
^ Dill, Marcus; Edelman, Shimon (2001). "Invariancia imperfecta a la traducción de objetos en la discriminación de formas complejas". Percepción . 30 (6): 707–24. doi :10.1068/p2953. PMID 11464559. S2CID 12607120.
^ Biederman, Irving; Kirkpatrik-Steger, Kim; Wasserman, Edward (1998). "Efectos de la eliminación de geones, la confusión y el movimiento en el reconocimiento de imágenes en palomas". Revista de psicología experimental: procesos de comportamiento animal . 24 (1): 34–46. doi :10.1037/0097-7403.24.1.34. PMID 9438964.
^ Biederman, Irving; Kirkpatrik-Steger, Kim; Wasserman, Edward (1998). "Efectos de la eliminación de geones, la confusión y el movimiento en el reconocimiento de imágenes en palomas". Revista de psicología experimental: procesos de comportamiento animal . 24 (1): 34–46. doi :10.1037/0097-7403.24.1.34. PMID 9438964.
