Иллюзия мюллера лайера картинки: Иллюзия мюллера лайера картинки | Gadget-apple.ru — Независимое театральное объединение "Зрительские симпатии"

Содержание

Иллюзия мюллера лайера картинки | Gadget-apple.ru

Вашему вниманию классическая оптическая иллюзия, которая была описана немецким психиатром Францем Мюллером-Лайером в 1889 году. Так вот скажите, какая из горизонтальных линий длиннее?

Что такое иллюзия Мюллера Лайера и как ее объяснить?

Иллюзия Мюллера-Лайера — это один из наиболее популярных видов оптико-геометрических иллюзий. Глаз — это канал связи, по которому проходит информация визуального восприятия прямо в мозг. Известно, что через глаза переходит 90% всей информации из окружающего мира. Это касается как людей, так и животных. Но большинство людей почему-то ошибочно считают, что сетчатка глаза, как фото- или телекамера, которая просто проектирует изображение и передает его через нейросенсорные клетки в мозг.

На самом деле, все гораздо сложнее. Различные оптические обманы, например, иллюзия М. -Лайера, подтверждают, что из-за этих сложностей человек может ошибочно воспринимать окружающий его мир.

Особенности восприятия сетчатки глаза:

изображение всегда перевернутое;
даже из-за незначительных нарушений в норме восприятия окружающих вещей у человека изображение на сетчатке обычно становится нечетким и с отсутствием фокуса на какой-либо определенный объект;
в среднем глаза человека моргают по 15 раз в мин., а это значит, что проекция картинки на сетчатку прерывается каждые 4 сек.;
картинка на сетчатке постоянно находится в динамике, т. к. глазное яблоко постоянно двигается, а зрачок реагирует на любые колебания в окружающей среде;
из-за бинокулярного зрения мозг получает сдвоенную картинку из сетчаток двух глаз.

Из этих особенностей следует, что через нейросенсорные клетки поступает информация картинки, которая постоянно колеблется, прерывается и изменяется почти каждое мгновение. Такая многосложность системы восприятия и становится причиной затруднений в понимании некоторых объектов и среды окружающего мира. Человеку кажется, что он видит стабильную картинку, но на самом деле в его мозгу она постоянно меняется.

Так и возникает обман восприятия окружающей действительности и такие иллюзии, как оптический обман Мюллера-Лаера.

Принцип иллюзии Мюллера-Лайера

Опыт иллюзии Мюллера-Лайера основывается на восприятии длины двух отрезков, которые имеют с обеих сторон разные «оперения». Это известный оптико-геометрический обман, который часто встречается в обычной среде человека, особенно тех людей, кто живет в городах. Принцип иллюзии состоит в том, что отрезок, имеющий с двух концов стрелки наружу, кажется длиннее такого же отрезка, но со стрелками, направленными внутрь.

По данным аналитических исследований, оптический обман испытуемым казался настолько реальным, что многие из них утверждали, будто отрезок со стрелками наружу на 25−30% превышает длину отрезка со стрелками внутрь. Такой оптический обман могут наблюдать почти все жители Земли.

Впервые, эту иллюзию заметил немецкий психолог Франц Карл Мюллер-Лайер. Он провел не один опыт, чтобы понять и объяснить суть оптико-геометрического обмана восприятия человеком двух линий.

Иллюзия М. -Лиера — это не открытие двух людей, из-за чего обычно в названиях присутствуют две фамилии ученых, как, например, в случаях газового закона Бойля-Мариотта или синдрома психического автоматизма Кандинского-Клерамбо, а открытие одного человека. Правда, иллюзия двух отрезков — это единственный опыт и заслуженная научная деятельность Мюллера-Лайера, признанная обществом.

Механизм перспективы как объяснение обманного восприятия

На самом деле до сих пор нет точного объяснения оптического обмана отрезков Мюллера-Лайера. Неоднократный опыт показывает, что разницу в длине видят не только взрослые, но и дети. То есть иллюзия основывается на получении дефектной информации вне зависимости от продолжительности жизни.

Самым часто встречаемым и наиболее логичным объяснением иллюзии немецкого психолога считается механизм перспективы или так называемой perspective-constancy theory (рус. «теория преданности перспективе и константности»). Объяснение заключается в том, что стреловидные окончания отрезка человек воспринимает как линии плоскости.

Отрезок со стрелками, направленными наружу, означает угол или перспективу ближнего объекта. Линия с внутренними стрелками выглядит, как дальний угол комнаты или здания.

На сетчатку глаза переводится картинка двух объектов: один из них ближе, а другой — где-то вдалеке. Здесь включается вполне естественный механизм восприятия двух линий в окружающей «объемной» среде, т. е. с учетом перспективы. Это значит, что на подсознательном уровне «передняя» линия кажется длиннее, чем «дальняя».

Иллюзия М. -Лайера тесно связана с иллюзией итальянского психолога Марио Понцо. Она предполагает, что человеческий мозг воспринимает размеры объектов, опираясь обычно на фон. Например, если встать по центру железной дороги, смотреть вперед и представить две линии одинакового размера внизу и вверху, то верхняя будет казаться длиннее нижней из-за того, что она находится на фоне коротких шпал, удаляющих от человека. При этом нижний отрезок будет казаться уже, т. к. не будет доходить до линии рельс, а окажется на фоне длинных шпал.

Статистическое объяснение

Однако механизм перспективы не может быть точным объяснением иллюзии Мюллера-Лайера, т. к. оптико-геометрический обман равносильно действует, даже если перед человеком не обозначено точных линий со стрелками. Например, три человека стоят в ряд боком к тому, кто на них смотрит. При этом первый и второй повернуты друг к другу спиной, а второй и третий смотрят друг на друга. В таком случае смотрящему на них со стороны покажется, что расстояние между глазами первого и второго человека короче, чем между глазами второго и третьего, хотя на самом деле они равны.

В данном случае играет роль статистическое объяснение, которое действует при получении изображения в более естественных сценах жизни, чем классические геометрические фигуры. Если взять предыдущий пример, то «наполнение» пространства между первым и вторым человеком больше, т. к. расстояние между их глазами проходит через основные части тела: голову, туловище, объемная одежда. Между вторым и третьим пространство почти не «заполнено», линия между глазами этих людей идет полностью в свободном пустом пространстве.

Таким образом, зрительная система человека настраивается под статистику окружающего мира. Когда человек проходит опыт с иллюзией Мюллера-Лайера с естественными сценами фигур, то его зрительная система интерпретирует расстояния между ними сообразно накопленной статистике.

Но и это объяснение имеет свои отклонения и неточности и до сих пор научно не подтверждено. Иллюзия М. -Лайера не имеет абсолютно однозначного объяснения оптико-геометрического обмана. Подобные иллюзии до сих пор являются главными темами диссертаций и научных работ многих психологов. Например, такая же ситуация с оптической лунной иллюзией, когда человеку кажется, что луна, находящаяся на горизонте, намного больше и ближе к Земле, чем когда она находится высоко в небе. Хотя на самом деле, угол нахождения Луны относительно планеты никак не зависит от ее высоты над горизонтом.

Особенности оптического обмана

Несмотря на то, что оптический обман Мюллера-Лайера не имеет абсолютно точного объяснения, механизм перспективы считается наиболее логичной и приближенной к истине теорией.

Об этом говорят и некоторые результаты исследований восприятия людей из народов различных культур. Так, в ходе множества проверок было выяснено, что представители из обществ, обитающих в среде, где практически отсутствуют прямоугольные предметы и объекты, в том числе комнаты и здания, менее восприимчивы к данному оптическому обману.

Если представить, что человек вырос в среде, где отсутствуют прямоугольные дома, дороги и даже обычные квадратные столы, нет каких-либо объектов с углами, то его восприятие перспективы будет значительно отличаться. Например, к таким «невосприимчивым» народам относится большинство племен Африки и австралийских аборигенов.

В сравнении со среднестатистическим городским жителем представители африканских племен либо значительно слабее воспринимают оптический обман, либо, напротив, — иллюзия для них становится еще сильнее. Например, согласно результатам исследований английских ученых, племя зулусов из Южной Африки гораздо восприимчивее к оптической иллюзии Понцо, чем городские жители или представители народов в тесно населенных местностях.

Зулусы видели верхнюю линию почти в 2 раза шире, чем нижнюю. Объясняется это тем, что представители этого племени ежедневно и не по разу наблюдают открытые пространства, из-за чего острее реагируют на дальность расстояний.

Иллюзия Мюллера-Лайера в одежде

Интересный опыт иллюзии немецкого психолога и другие оптико-геометрические иллюзии уже давно перекладываются на повседневную жизнь людей. Например, они активно используются в одежде. За счет особенностей иллюзии Мюллера-Лайера, многие стали создавать оптический обман в нарядах, чтобы фигура в них выглядела более стройной.

Для примера можно брать почти любых голливудских звезд, выходящих на красную дорожку в строго продуманных платьях. Например, героиня фильма Warcraft Паула Паттон однажды посетила кинофестиваль в розовом платье со складками на груди и на бедрах, выполненными в виде стрелок. Таким образом длина верхней части ее тела стала пропорциональна длине ног. Не всем девушкам подходит такой фасон, но если не хочется выделять очень длинные ноги, можно воспользоваться подобным решением.

Другой пример — Роуз Макгоун, которая вышла на красную дорожку также в розовом платье, но с красными вставками в виде линий. Эти самые линии составляли классический отрезок из иллюзии Мюллера-Лайера — отрезок со стрелками, направленными наружу. Основная линия шла по центру живота, а стрелки находились на уровне бедер и груди. Дизайнеру костюма Роуз удалось таким образом удлинить короткую верхнюю часть туловища актрисы, подчеркнув при этом объемы бедер и груди.

Есть и классические приемы оптико-геометрической иллюзии Мюллера-Лайера, которые уже давно используются в разных фасонах и предметах одежды. К ним можно отнести стандартный V-образный вырез футболок, блузок, платьев и т. д. За счет такого вида выреза верхняя часть тела удлиняется, и при этом подчеркиваются изящные очертания зоны декольте.

Мы привыкли воспринимать окружающий нас мир как данность, поэтому не замечаем, как наш мозг нас обманывает. Причины таких ошибок кроются и в особенностях физиологии зрения, и в психологии восприятия.

Иллюзия Эббингауза (1902).

Какой круг больше? Тот, который окружен маленькими кругами или же тот, который окружен большими?

Человек на заднем плане и карлик на переднем — одного роста.

Иллюзия Мюллера-Лайера (Franz Muller-Lyer, 1889) (перенесение свойств целой фигуры на ее отдельные части)

Какой из горизонтальных отрезков длиннее? Они одинаковые.

Есть еще жутковатые иллюзии — парейдолии.

Это иллюзорное восприятие реального объекта. В отличие от двойственных изображений, иллюзий восприятия глубины, картинок на распознавание образов, где изображения созданы специально, чтобы провоцировать возникновение иллюзий, парейдолии возникают при восприятии самых обычных объектов. Например, при рассматривании рисунка обоев или ковра, трещин и пятен на потолке, облаков можно увидеть изменчивые, фантастические пейзажи, лица людей, необычных зверей и т.п. Основой таких иллюзорных образов являются детали действительного рисунка. Впервые парейдолии описаны Калбаумом и Ясперсом (Kahlbaum К., 1866; Jaspers К., 1913). Некоторые парейдолические иллюзии возникают при восприятии каких-либо общеизвестных изображений. В этом случае они могут наблюдаться одновременно у множества людей.

Горящее здание Центра международной торговли (2001). Некоторые видят здесь лицо дьявола

Ещё один дьявол в дыму

А здесь всем известное лицо на Марсе (NASA, 1976). Эта игра света и тени породила множество уфологических теорий о древних марсианских цивилизациях. На поздних снимках этого региона Марса никакого лица не обнаруживается.

Круги имеют один и тот же оттенок серого.

Цвет в точках А и Б одинаковый: поверить невозможно, но фотошоп подтверждает

Смотрите в центр на чёрную точку — цветные пятна должны исчезнуть.

Видите светло-серые диагональные полосы?

Если пристально несколько секунд смотреть на точку в центре, то они исчезнут. Смотрите на точку

Через 30 секунд начнется исчезновение серого пятна.

Смотрите не отрываясь на крестик. Увидели зелёные пятна? А ведь ничего зелёного тут нет.

Перевертыш — вид оптической иллюзии, в которой от направления взгляда зависит характер воспринимаемого объекта. Одной из таких иллюзий является «уткозаяц»: изображение может трактоваться и как изображение утки, и как изображение зайца.

Иллюзия с черепом

Обнажённая девушка или сохнущие чулки?

Если Фрейд был прав, то вы тут увидите не только книгу.

Присмотритесь — где-то на этой картинке есть знакомое лицо.

Смотрите на нос женщины на фото в течение 10 секунд, потом посмотрите на что-нибудь светлое и поморгайте — вы увидите полноцветное фото.

Эти автомобили выглядят разными по размеру… но на самом деле они абсолютно одинаковы.

Эта оптическая иллюзия работает по очень простому принципу — наш мозг определяет размер объекта на основании дистанции до него. Третий по счету автомобиль расположен дальше всего — поэтому и выглядит больше.

Какой из оранжевых кругов больше?

На самом деле они абсолютно одинаковы. Все дело в том, что, когда объект окружен большими объектами, он кажется меньше, чем на самом деле.

Посмотрите на желтую точку. Подвиньтесь ближе к экрану — и розовые круги начнут вращаться.

Вы не поверите, но квадраты A и B на этом изображении — на самом деле одного цвета.

Все дело в том, что наш мозг автоматически определяет цвет на основании окружающих теней. Поскольку квадрат B — в тени зеленого цилиндра, наш мозг воспринимает его как более светлый оттенок серого.

Не отрывая взгляда от изображения, придвиньтесь ближе к экрану — и вы увидите, что свет станет ярче.

Все точки на этом изображении на самом деле белые, но некоторые выглядят черными.

Используя геометрические фигуры, цвет и уровень яркости, можно создать движущуюся иллюзию. Это изображение на самом деле неподвижно, но наш мозг заставляет нас думать, что оно движется.

В каком направлении движется этот поезд? Если смотреть достаточно долго или просто моргнуть, направление поменяется.

Смотрите на мигающую зеленую точку несколько секунд — и вы увидите, как желтые точки начнут исчезать. На самом деле они, конечно, не исчезают — просто-напросто неподвижные изображения наш мозг в конце концов перестает замечать, если они окружены постоянно движущимися.

Эти круги на самом деле идеально ровные и не соприкасаются друг с другом — но сможете ли вы разглядеть это через оптическую иллюзию?

МИНИ ЧАТ

20 ноября 2019 23:33
Михась

Вечер в хату,крейзачане и крейзатянки.

20 ноября 2019 22:38
Maxime

demian5 Бгг,говорящщий баран?Утухни пакость,не видал еще такой мразоты на крези(((

20 ноября 2019 08:55
NikoniX

Ага, если не сложно.

19 ноября 2019 14:45
Лансура

Да. Это на компе. Скрин нужен?

19 ноября 2019 14:03
NikoniX

Привет, это на компьютере?О_о

19 ноября 2019 11:29
Лансура

Всем доброго утра!)

Я конечно все понимаю, но когда тут на пол рабочего стола реклама это уже перебор. Ее не убрать и не видно контента сайта

19 ноября 2019 09:29
NikoniX

Доброе утро!

19 ноября 2019 08:46
Михась

А ты чё такой серьёзный?

18 ноября 2019 22:12
Михась

Драсти.

18 ноября 2019 22:00
HP

был такой портал ахтунг, вот там было жарко, а здесь весело

А наxyй он нужен? Он же больной на голову гей. Евген доказательства представил.

17 ноября 2019 21:50
Михась

17 ноября 2019 20:57
NikoniX

Приветы, ага, все верно 🙂

17 ноября 2019 17:11
linax

Всем привет )… А почему было Веселей, просто Томская область была под Сеткой, Томской Области,и Вся Масса Населения Сидела на 90% на Томских Сайтах, Во внешнюю Сеть было Трудновыйти и Дороговато, Вот и всесь ответ:)

17 ноября 2019 16:30
azimut

года 3? вот лет 10 назад было прикольно в чате

17 ноября 2019 10:13
demian5

Maxime, кусал бы ты зах
ублюдок)))

17 ноября 2019 07:54
Maxime

Здравы были!
«EUGENEOUS& quot;
Проебали Фартового,терь он сам уже не вернетса(((

demian5,,Шолбты нах недоносок(((

17 ноября 2019 04:45
Михась

Да тут не только срачи были,но и филосовские беседы,как ща помню,с Беладонной о чм то таком базарили.

НАШ САЙТ РЕКОМЕНДУЕТ:

Метки:

Иллюзия Мюллера-Лайера — это… Что такое Иллюзия Мюллера-Лайера?

Несмотря на то, что горизонтальные отрезки равной длины, в зависимости от «оперения» их длина представляется разной. Нижняя часть рисунка показывает, что отрезки на самом деле одинаковые.

Иллюзия Мюллера-Лайера — оптическая иллюзия, возникающая при наблюдении отрезков, обрамленных стрелками. Иллюзия состоит в том, что отрезок, обрамленный «остриями», кажется короче отрезка, обрамленного «хвостовыми» стрелками. Иллюзия была впервые описана немецким психиатром Францем Мюллером-Лайером в 1889 году. Несмотря на множество исследований, природа иллюзии не до конца понятна. Наиболее современная трактовка объясняет иллюзию как статистический результат наблюдений внешних изображений — в сценах естественные зрительные элементы, обрамленные остриями, обычно короче элементов с хвостовым оперением.

Oбъяснения

Механизм перспективы — согласно этой трактовке, отрезки воспринимаются как имеющие разную длину, потому что зрительная система интерпретирует сходящиеся линии (например, дальний угол комнаты) как более удаленные, чем расходящиеся линии (например, ближний угол здания). В результате при равных видимых длинах первые кажутся длиннее вторых.
Статистическое объяснение — при наблюдении естественных сцен фигуры, обрамленные остриями обычно короче фигур с хвостовым оперением. Зрительная система подстраивается под статистику зрительного окружения и при показе фигур иллюзии Мюллера-Лайера интерпретирует их размеры сообразно накопленной статистике.^[1]

Зависимость от культурных факторов

Представители разных культур в разной степени подвержены иллюзии Мюллера-Лайера. Так, народы, имеющие меньшее количество прямоугольных предметов (зданий) в зрительном окружении, менее восприимчивы к этой иллюзии.^[2]

Ссылки

↑ Catherine Q. Howe and Dale Purves. The Müller-Lyer illusion explained by the statistics of image-source relationships. PNAS 102: 1234—1239, 2005.
↑ Segall MH, Campbell DT, Herkovitz MJ Cultural differences in the perception of geometric illusions. Science. 1963 Feb 22;139:769-71.

сеанс иллюзий с полным разоблачением / Блог компании Mail.ru Group / Хабр

Обычно искажению предшествуют переизбыток информации, сложность понимания, необходимость быстрого реагирования или ограничения нашей памяти. Но наиболее частой причиной являются особенности человеческого мышления. Один из самых интересных видов ошибок — оптические иллюзии. Сегодня поговорим именно об этом, поскольку визуальные иллюзии лучше всего демонстрируют способы создания мозгом внутри себя ощущение реальности. Изучая эти механизмы, мы лучше пониманием, как сделать неотличимый от физического виртуальный мир.

Дикий, дикий мир

С точки зрения эволюции все самое интересное с мозгом случилось еще вчера. Пока вы сидите в офисе, нейроны не дремлют и готовы отправить тело в путешествие — подальше от саблезубого тигра, коварно прыгающего с вершины валуна.

Нейробиолог Бо Лотто утверждает, что на самом деле мы не видим реальность, а наши органы чувств, призванные помочь познать окружающий мир, препятствуют его объективному восприятию. Для иллюстрации этой мысли он предложил следующий рисунок.

Квадрат на верхней грани кажется нам темно-коричневым, на боковой — более ярким — коричнево-оранжевым. Однако это всего лишь иллюзия, созданная нашим мозгом. В реальности кубик выглядит иначе.

Как такое возможно? При очень слабом освещении отдельные цвета неразличимы. С точки зрения выживания подобное состояние реальности губительно, так как затаившийся в сумраке хищник может наброситься на человека. И тогда на помощь приходит «ошибка восприятия»: на сетчатке формируется изображение, отличающееся от предмета, который его создал.

Например, в вечернем лесу движение кустов мы воспринимаем как живой объект. И лишь приглядевшись, понимаем, что на самом деле это шевелящиеся от легкого ветерка ветки. Мозг ошибся, но эволюционно механика «бей или беги» более выгодна, чем реакция «стой и анализируй». Лучше ошибочно видеть разные цвета, движения и угрозы, чем однажды быть съеденным.

Иллюзия Мюллера-Лайера: классический обман

Немецкий психиатр Франц Карл Мюллер-Лайер в 1889 г. показал геометрически-оптическую иллюзию, связанную с искажением восприятия линий и фигур. Иллюзия Мюллера-Лайера заключается в том, что отрезок, обрамленный наконечниками, обращенными наружу, кажется короче отрезка, обрамленного «хвостиками», на деле же длина обоих отрезков одинакова.

Психиатр также обратил внимание на то, что созерцатель иллюзии, даже измерив линии и выслушав объяснение неврологической подоплеки изображения, продолжает считать одну линию короче другой. Интересно также, что данная иллюзия не для всех выглядит одинаково и есть менее восприимчивые к ней люди.

Были предприняты попытки объяснить принцип работы иллюзии Мюллера-Лайера:

«неправильный размер»: изображение наконечников стрелок попадает на часть зрительной системы в сетчатке, отвечающей за обработку сигналов глубины изображений. В результате линия с наконечниками, направленными внутрь, интерпретируется как более длинная, потому что воспринимается сетчаткой как находящаяся дальше;
«конфликтующие сигналы»: наконечники стрелок воспринимаются как вклад в длину линии, соответственно более длинная общая форма линии с направленными внутрь наконечниками вызывает эффект увеличения длины линии;
«путаница»: расстояние между наконечниками влияет на воспринимаемую длину. Так, для линии с наконечниками, направленными наружу, расстояние между кончиками стрелок кажется меньше, чем расстояние между наконечниками стрелок, направленных внутрь, на другой линии.

Правильный ответ мы до сих пор не знаем, поэтому вы можете предложить свою версию или поддержать одну из существующих. В любом случае, работа Мюллера-Лайера внесла большой вклад в развитие когнитивной науки. Стало понятно, что разум — это далекий от совершенства механизм, который может ошибаться даже при работе с точной, на первый взгляд, полной информацией, очищенной от влияния эмоций.

Мозг обрабатывает информацию рядом связанных между собой модулей, причем один модуль может не подозревать о существовании другого. Некоторые модули являются своего рода полунезависимыми отделами сознания, имеющими дело с определенными типами входных данных и дающих определенные типы выходных данных. Их внутренняя работа не доступна для осознания человеком — всё, к чему мы можем получить доступ, является результатом работы скрытых внутренних систем.

Иллюзия Мюллера-Лайера показывает, что какой-то модуль продолжает демонстрировать нам разную длину линий, несмотря на понимание того, что это неправильно. Еще одна широко известная иллюзия такого рода носит название вертикально-горизонтальной. На рисунке выше вертикальная линия кажется длиннее горизонтальной, но в действительности они равны.

При динамической иллюзии Мюллера-Лайера нам кажется, что анимированные стрелки меняют длину линий, однако на самом деле она остается прежней.

Иллюзия Пинны-Брелштаффа: баги мозга

В 1990 г. благодаря работе Байнио Пинна (Университет Сассари, Италия) появилась первая визуальная иллюзия, демонстрирующая эффект вращающегося движения. В современном виде иллюзия была представлена в 2000 г. в совместной статье Байнио Пинны и английского психолога Гевина Брелштаффа.

Иллюзия Пинны-Брелштаффа представляет собой несколько концентрических колец, состоящих из небольших ромбовидных элементов, расположенных под углом, в разных направлениях во внутреннем и внешнем кольцах. В зависимости от того, приближаетесь вы к изображению или отдаляетесь от него, круги крутятся в разных направлениях. Но такая иллюзия исчезнет, если расположить ромбики не под наклоном.

Когда вы приближаетесь к монитору, круги на экране должны становиться больше для вашего мозга, но нейроны, отвечающие за обнаружение движения, «говорят неправду» и создают иллюзию. Считается, что иллюзия вызвана «багами» нейронов зрительной коры головного мозга. При взгляде на статичную картинку нейронам этой области требуется на 15 миллисекунд больше времени для активации, чем при обычном восприятии реального сложного движения.

Ученые полагают, что понимание механики восприятия движения поможет избежать ситуаций, при которых опасно стимулировать чувствительную к движению область в коре мозга. Так, неправильный визуальный контент на приборных панелях автомобилей, самолетов и других видов транспорта может нанести непоправимый вред. Дизайнеры, режиссеры, создатели мультимедийного контента также должны задуматься о том, чтобы не допустить укачивания и другого дискомфорта для зрителей.

Работа Ричарда Рассела: иллюзия половых различий

На иллюстрации вы можете увидеть мужчину и женщину. Но это не так. В 2009 г. профессор психологии в Геттисбергском колледже (США) Ричард Рассел показал, что оба лица на самом деле являются версиями одного и того же андрогинного лица.

Исходная картинка создана на компьютере путем смешивания усредненных мужских и женских лиц. Единственное отличие заключается в контрасте: на фото слева контраст и освещенность черт лица увеличены, справа — уменьшены.

Лицо с большей контрастностью воспринимается как женское. Точно не известно, почему так нужно было с точки зрения эволюции, но женское лицо имеет больший контраст освещенности в районе глаз, губ и окружающей их кожи, чем мужское.

Оригинальное исследование Рассела называется «A sex difference in facial pigmentation and its exaggeration by cosmetics». Контраст является важным сигналом для восприятия пола — чем контрастнее от природы внешность, тем более красивой кажется женщина, поэтому создающая контраст косметика делает женщину привлекательнее.

Иллюзия Коффера: долгие лаги

На рисунке выше большинство людей изначально видят только квадраты и лишь через несколько секунд начинают различать 16 ~~овалов~~ кругов.

Энтони Норциа из Исследовательского института глаза Смит-Кеттлевел (Сан-Франциско, США) в 2006 г. продемонстрировал иллюзию «coffer» — это архитектурный термин, означающий ряд утопленных дверных филенок квадратной, прямоугольной или других форм.

Иллюзия Коффера принадлежит к большому классу оптических искажений, в котором двухмерную фигуру или трехмерный объект можно увидеть несколькими четко различимыми способами. В нейробиологии есть доказательства возникновения иллюзии для некоторых неоднозначных фигур — из-за того, что наш мозг ориентирован на постоянную идентификацию объектов.

Мы видим объекты не сразу целиком, а в виде отдельных граней, контуров и фигур, которые после непродолжительной обработки группируются в нечто понятное для нашего сознания. Однако если изображение по своей сути неоднозначно, один и тот же набор равноценных элементов может трактоваться по-разному — например, образовывать круг или прямоугольник.

Иллюзия «Маска любви», взятая из книги «Удивительные оптические иллюзии» Джанни Сарконе, работает аналогично, с той лишь разницей, что у изображения одного лица либо двух целующихся лиц нет одной доминирующей роли — то, что вы увидите, зависит лишь от индивидуальных особенностей вашего мозга.

Интересно, что подобным образом мозг не только обрабатывает информацию о предметах, но и распознает лица людей. Мозг считывает совокупность отдельных элементов — глаз, носа, рта и ушей. Кроме индивидуальных особенностей черт лица принимается во внимание их связь между собой и расположение. То есть лицо воспринимается как цельная система. В результате возникает иллюзия Тэтчер, когда трудно обнаружить локальные изменения на перевернутом портретном фото.

Сначала перевернутое фото Маргарэт Тэтчер кажется нормальным, но если его снова развернуть на 180^о, неправильное положение глаз и рта сразу бросается в глаза. На перевернутой фотографии мозгу сложнее оценить образ цельно — информация «собирается» отдельно по каждому элементу.

Как только нам показывают правильное лицо, внезапно снова подключается восприятие единой системы. Участок коры головного мозга узнает лицо и определяет направление взгляда, миндалевидное тело и островковая доля анализируют выражение лица, а участок в префронтальной зоне лобной доли и система мозга, отвечающая за чувство удовольствия, оценивают его красоту.

Оптические иллюзии в искусстве

Оптические иллюзии известны людям сотни лет и, конечно же, послужили источником вдохновения для художников. В изобразительном искусстве есть художественный прием, связанный с оптическим смещением, который демонстрирует объект легко узнаваемой формы лишь с определенной точки зрения. Он получил название анаморфоз — от греческого ἀνᾰ- (приставка со значением повторности) и μορφή («образ, форма»).

На знаменитой картине «Послы» Ганса Гольбейна Младшего, написанной в 1533 г., скрыт непрозрачный символ вечного присутствия смерти в повседневной жизни, увидеть который способны лишь «прозревающие» реальность в глубоком понимании бытия. Проще всего продемонстрировать мастерство Гольбейна в создании анаморфозы можно при помощи видео.

Намеренное искажение изображения создает особый эффект. Этот прием использовал Мауриц Эшер. Так, в работе «Бельведер» он создал двухмерное изображение постройки для обозрения окрестностей, свободной от оков трехмерного мира.

Для зрителя колонны на втором этаже имеют одинаковый размер как спереди, так и сзади, но колонны сзади установлены выше. Зритель также заметит, что верхний этаж расположен под другим углом, чем остальная часть здания. Столбы на среднем этаже стоят под прямым углом, однако передние стойки поддерживают заднюю сторону верхнего этажа, в то время как задние стойки поддерживают переднюю сторону.

Влияние нейропроцессов

У подножия бельведера Эшера человек разглядывает куб Неккера — это еще одна оптическая иллюзия, которую также называют невозможным кубом из-за ребер, которые пересекаются невозможным образом. Существует гипотеза, что нейрофизиологические каналы в зрительной системе человека селективно обрабатывают информацию о глубине. Эти каналы работают по принципу взаимного дополнения — каждые 2-3 секунды активизируется один и подавляется второй, либо наоборот.

Эта гипотеза также может объяснить феномен более частой смены вариантов при продолжительном наблюдении. Предполагается, что в этом случае процессы восстановления не успевают пройти полностью и смена одного варианта другим происходит быстрее. В качестве примеров мультистабильных по глубине изображений называют иллюзию «кафельной стенки», в которой ряды плиток кажутся искривленными, хотя они вовсе не искривлены, лестницу Шредера и др.

Гипотез, объясняющих существование различных видов иллюзий, на самом деле великое множество. Все они нужны нам для полного понимания процессов идентификации себя и предметов в реальности. С другой стороны, за иллюзиями просто интересно наблюдать, когда даже обычная перспектива на картинах является самой настоящей иллюзией восприятия.

Лучшие зрительные иллюзии года

», где от количества интересных иллюзий буквально рябит в глаза. Рекомендуем всем.

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

Main page

Languages

Deutsch
Français
Nederlands
Русский
Italiano
Español
Polski
Português
Norsk
Suomen kieli
Magyar
Čeština
Türkçe
Dansk
Română
Svenska

Оптические иллюзии когнитивного восприятия и инновации. Часть 1

На иллюстрации выше вы видите диаграмму когнитивных искажений — систематических отклонений в восприятии реальности. Полную версию картинки на русском языке вы можете посмотреть тут, а по этой ссылке найдете оригинальные данные в JSON-формате. 175 увлекательных когнитивных багов появились не на пустом месте — у каждого есть первопричина, хотя в некоторых случаях ученые не до конца определились с источником возникновения ошибки восприятия. Обычно искажению предшествуют переизбыток информации, сложность понимания, необходимость быстрого реагирования или ограничения нашей памяти. Но наиболее частой причиной являются особенности человеческого мышления. Один из самых интересных видов ошибок — оптические иллюзии. Сегодня поговорим именно об этом, поскольку визуальные иллюзии лучше всего демонстрируют способы создания мозгом внутри себя ощущение реальности. Изучая эти механизмы, мы лучше пониманием, как сделать неотличимый от физического виртуальный мир.

Воспользуйтесь нашими услугами

«неправильный размер»: изображение наконечников стрелок попадает на часть зрительной системы в сетчатке, отвечающей за обработку сигналов глубины изображений. В результате линия с наконечниками, направленными внутрь, интерпретируется как более длинная, потому что воспринимается сетчаткой как находящаяся дальше;
«конфликтующие сигналы»: наконечники стрелок воспринимаются как вклад в длину линии, соответственно более длинная общая форма линии с направленными внутрь наконечниками вызывает эффект увеличения длины линии;
«путаница»: расстояние между наконечниками влияет на воспринимаемую длину. Так, для линии с наконечниками, направленными наружу, расстояние между кончиками стрелок кажется меньше, чем расстояние между наконечниками стрелок, направленных внутрь, на другой линии.

Популярность когнитивных и оптических искажений достигла таких вершин, что общество нейрологических исследований Neural Correlate Society при поддержке Mind Science Foundation стало регулярно проводить конкурс «Лучшие зрительные иллюзии года», где от количества интересных иллюзий буквально рябит в глаза. Рекомендуем всем.

Источник: https://habr.com/
Автор: randall

Воспользуйтесь нашими услугами

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

11 оптических иллюзий в визуальном дизайне | by Nancy Pong | Основы визуального дизайна

Когда мы помещаем треугольник в контейнер — не важно, скругленный или прямой — кажется, что он находится немного не на месте. Все из-за эффекта, известного как иллюзия сечения треугольника. Центр масс треугольника рассчитывается на основании его минимального ограничивающего прямоугольника. Если мы возьмем высоту нашего равностороннего треугольника и поставим точку ровно посередине этой линии, то оптически будет казаться, что точка находится выше середины!

В какой версии треугольник отцентрован с математической точки зрения? 1 картинка: оригинальный логотип — оптически отцентрован; 2 картинка: центр масс и минимальный ограничивающий прямоугольник; 3 картинка: вычисляем центроид — идеальный баланс.

С этой удивительной иллюзией связаны две интересные теории:

Ошибочное применение “эффекта постоянства размера”

Эффект постоянства размера заключается в том, что наш мозг автоматически “увеличивает” удаленные объекты, чтобы представить их фактический размер.

Когда человек смотрит на треугольник, мозг улавливает в треугольной фигуре элементы перспективы (представьте себе уходящую вдаль дорогу: часть дороги на переднем плане — это основание, а точка, куда уходит дорога — вершина). В результате ошибочно включается эффект постоянства размера.

[прим. перев.: Я не до конца поняла, что автор имел в виду, поэтому изучила источник, на который он ссылается. Парадокс в том, что эффект постоянства размера не объясняет иллюзию сечения треугольника, и даже наоборот — дает обратный результат. Давайте посмотрим на уходящую вдаль дорогу и поставим точку ровно посередине. Нам будет казаться, что точка находится ниже оптического центра дороги, ведь часть дороги над точкой наш мозг увеличивает под действием эффекта постоянства размера.

Суть иллюзии сечения треугольника в том, что оптический центр треугольника находится ниже фактического. А под действием эффекта постоянства размера, оптический центр, наоборот, находится выше].

Центр тяжести

Если попросить зрителя найти центр треугольника, он, скорее всего, укажет на центр масс, потому что в этой точке площадь нижней части треугольника равна площади верхней. В равностороннем треугольнике центр масс лежит гораздо ниже середины высоты, поэтому обычно зрители указывают на точку где-то между центром масс и серединой высоты.

Чтобы треугольник внутри прямоугольника выглядел оптически центрированным, нужно найти его центр масс (центроид), который находится в точке пересечения средних линий треугольника. Можно воспользоваться этой формулой:

Формула для нахождения центроида треугольника

Шучу, статья не про геометрические формулы 💥 (но формула-то правильная).

Если отмерить ⅓ часть средней линии от основания, это и будет центроид. Этот метод работает и с другими фигурами.

Это прямоугольник? Это квадрат? Это … супермен?

Вертикально-горизонтальная иллюзия

Квадраты — это базовые блоки, из которых строится любая дизайн-система. Мы видим квадраты в карточках материального дизайна, в постах на Фейсбуке, в пинах на Пинтересте и в шотах на Дрибббле.

Бывает, рисуешь в Скетче квадрат с зажатым шифтом, и все-таки кажется, что пропорции нарушились. Будто вертикальные стороны получились длиннее горизонтальных. Будто это и не квадрат вовсе, а прямоугольник. Но на самом деле перед нами идеальный квадрат 1:1. Просто срабатывает вертикально-горизонтальная иллюзия.

Картинка в постах на Фейсбуке — квадрат 1:1

Что особенно удивительно, представители разных культур, а также разных полов, воспринимают эту иллюзию по-разному. Например, жители мегаполисов гораздо более восприимчивы к этой иллюзии, чем сельские жители, проживающие на равнинах в круглых домах.

Когда ложная тень падает на поверхность, это иллюзия?

Полосы Маха

В эпоху плоского дизайна был в тренде такой прием: размещать оттенки одного и того же цвета вплотную друг к другу. Если присмотреться, то на границе между оттенками можно заметить ложные тени. Эта иллюзия называется “Полосы Маха”. На самом деле никаких теней на картинке нет — это просто особенность нашего восприятия.

На границе оттенков появляются ложные тени

С технической точки зрения этот эффект объясняется таким явлением как латеральное торможение, в результате которого темные части ошибочно кажутся слегка темнее, а светлые — слегка светлее.

В мире визуального дизайна этот эффект играет незначительную роль, а вот, например, для стоматологов полосы Маха могут стать настоящей помехой в работе. Когда врач анализирует рентген зубов (снимок в оттенках серого), он обращает внимание на слишком светлые и слишком темные области снимка. Если при этом не учитывать эффект полос Маха, это может привести к постановке ложноположительного диагноза.

Оно живое!!!

Иллюзия Геринга

Видели когда-нибудь такие логотипы, когда множество тонких линий или точек создают ощущение, что картинка двигается или пульсирует при прокрутке? Или, знаете, когда монитор на видео мерцает полосами? Так вот, этот эффект наложения называется муаровым узором. Муаровый узор получается при наложении двух сетчатых рисунков, которые при движении создают эффект пульсации. Сетчатыми рисунками в данном случае выступают само изображение и экран монитора, который постоянно обновляется — в результате чего рождается иллюзия.

Покрутите скролл вверх-вниз и увидите эффект пульсации.

Это прикольный эффект, хотя сам по себе муар — это не оптическая иллюзия, а действие интерференции волн. В примере с логотипом Сонос мы видим сразу три эффекта: муаровый узор, иллюзия Геринга и иллюзорное движение. Этот сенсорный прием часто используется в оптическом искусстве (так называемом оп-арт).

Появляться или не появляться, вот в чем вопрос.

Сетка Германа

Иллюзия сетки Германа встречается довольно часто: ее можно заметить в тех лейаутах, где присутствуют квадраты, расставленные по сетке, и контрастный фон. Если смотреть на любой квадрат, то вокруг него — на пересечениях оранжевых линий — можно заметить призрачные темные кляксы. Но если перевести взгляд в то самое место пересечения, кляксы пропадают 😱.

На пересечениях белых линий образуются серые точки.

Причина возникновения этого эффекта — латеральное торможение. Проще говоря, возбуждение одного нейрона приводит к торможению активности окружающих его нейронов.

Иллюзия Мюллера-Лайера — Студопедия

Метод минимальных сравнений

Метод минимальных изменений — один из трех классических методов психофизики, разработанный Г.Т. Фехнером для определения абсолютного и дифференциального порогов. Данный метод является единственным, который дает знание величины порога в ходе самого измерения. В процедуре этого метода прямо отразилось понимание порога как барьера, разделяющего стимульный ряд на два класса ощущаемых и неощущаемых стимулов или их разностей.

Предъявляется стимул. Испытуемый отвечает, видит он его или нет, (произошло изменение или нет) его ответ регистрируется. Предъявление стимулов осуществляется нисходящими и восходящими рядами. Обычно измерение абсолютного порога начинается с нисходящего ряда стимулов, т.е. с отчетливо воспринимаемого стимула, изменяемый параметр которого с каждым шагом последовательно уменьшается.

За порог в этом ряду принимается значение стимула, находящегося в середине межстимульного интервала между тем стимулом, который еще воспринимается, и тем, который впервые не воспринимается, т.е. середина того интервала, в котором произошла первая смена категории ответа испытуемого. В нисходящем ряду определяется порог исчезновения ощущения — L1, в восходящем — порог появления — Lh (L — от латинского limen — порог). Чаще всего они не совпадают вследствие существования систематической ошибки.

Систематические ошибки бывают двух типов:

1. Ошибка привыкания — испытуемый продолжает повторять тот же ответ, что и на предыдущем шаге, хотя порог уже пройден.

2. Ошибка ожидания или предвосхищения — сообразив в первых 2—3 рядах, что пороговая величина стимула соответствует где-то четвертому шагу изменения стимула в восходящем ряду из 10 шагов, испытуемый может в остальной части опыта заниматься только счетом.

Для того, чтобы сбалансировать любую из этих ошибок, если они появляются, применяется:

1. Уравновешивание числа тех и других рядов путем их чередования — нисходящие и восходящие ряды предъявляются парами,

2. Требование от испытуемого ответа на каждый шаг изменения стимула в ряду.

Иллюзия Мюллера-Лайера

Оптическая иллюзия, возникающая при наблюдении отрезков, обрамленных стрелками. Иллюзия состоит в том, что отрезок, обрамленный «остриями», кажется короче отрезка, обрамленного «хвостовыми» стрелками. Иллюзия была впервые описана немецким психиатром Францем Мюллером-Лайером в 1889 году.
Цели и гипотезы

Цели:

1. Измерение дифференциального порога методом минимальных изменений.

2. Оценка величины влияния иллюзии Мюллера-Лаера.

Гипотеза: Оценка иллюзии Мюллера-Лаера у испытуемых достигает 20% по модулю.

Иллюзия Мюллера-Лайера, объясненная статистикой отношений между изображением и источником

Аннотация

Эффект Мюллера-Лайера, очевидная разница в длине линии в результате ее украшения наконечниками стрел или хвостами стрел, является наиболее известной и наиболее противоречивой из классических геометрических иллюзий. Путем выборки данных из базы данных изображений естественных сцен мы показываем, что эффекты восприятия, вызываемые стимулом Мюллера-Лайера и его основными вариантами, правильно предсказываются распределениями вероятностей возможных физических источников, лежащих в основе соответствующих изображений сетчатки.Эти результаты подтверждают вывод о том, что иллюзия Мюллера-Лайера является проявлением вероятностной стратегии обработки изображений, которая эволюционировала для борьбы с неопределенным происхождением стимулов сетчатки.

Стандартный стимул Мюллера-Лайера (рис.1 A ) был предметом сотен исследований с момента его появления в конце 19 века (1). Эффект восприятия заключается в том, что две идентичные прямые линии кажутся разной по длине, когда они заканчиваются, соответственно, «наконечниками стрел», идущими внутрь, или «хвостами стрел», которые выходят наружу по отношению к «древку».Несмотря на то, что величина эффекта значительно варьируется (предположительно, из-за различных экспериментальных условий в различных исследованиях), линия, оканчивающаяся острием стрелок, всегда кажется короче, чем такая же линия, оканчивающаяся концами стрелок (2–8).

Рисунок 1.

стимула Мюллера-Лайера. ( A ) Стандартный стимул Мюллера-Лайера.( B ) Вариант, в котором наконечники стрел и хвосты заменены квадратами. Несмотря на эту замену, иллюзорный эффект сохраняется. ( C ) Вариант, в котором центральные валы отсутствуют. ( D ) Эффект Мюллера-Лайера также вызывается фигурой, состоящей только из точек.

Рационализация этой иллюзии была особенно трудной из-за сохранения эффекта, когда идентичные линии заканчивались множеством других украшений (9), факт, который подрывает интуитивные объяснения, основанные на том, что могут означать наконечники стрел и хвосты.Рис.1 Б например, такое же расхождение в восприятии возникает, когда идентичные линии заканчиваются наружными и внутренними квадратами. Еще одним препятствием для любого простого объяснения эффекта Мюллера-Лайера является то, что ни вал (рис. 1 C ) ни сплошными линиями (рис.1 D ) необходимо, чтобы вызвать неправильное восприятие соответствующего пространственного интервала. Хотя эффекты, производимые этими несколькими вариантами, не сравнивались количественно, существует общее согласие, что стержень или соответствующий интервал на «внешней» фигуре всегда выглядит длиннее, чем ее аналог на «внутренней» фигуре.В результате возникло много споров о генезисе эффекта Мюллера-Лайера (6, 10–20), которое до сих пор не имеет общепринятого объяснения (21, 22).

Здесь мы проверяем гипотезу о том, что стандартный эффект Мюллера-Лайера и его варианты являются результатом фундаментально вероятностной стратегии визуальной обработки, которая соперничает с обратной оптической проблемой. Любой геометрический стимул (или даже любой визуальный стимул) может быть сгенерирован множеством различных источников реального мира (23–27), что ставит в затруднительное положение наблюдателей, выживание которых зависит от соответствующего визуально управляемого поведения.Правдоподобным решением было бы создание визуального восприятия, основанного на распределении вероятностей физических источников изображений сетчатки. В этих терминах идентичные стержни или интервалы в стимулах Мюллера-Лайера кажутся различной по длине, потому что распределения вероятностей реальных источников линий или интервалов, учитывая контексты, обеспечиваемые стрелками или хвостами стрелок, на самом деле различны. Чтобы проверить эту идею, мы определили физические источники стандартного стимула Мюллера-Лайера и его вариантов в базе данных изображений диапазона, которая указала расстояние и направление каждой точки в этих естественных сценах.

Методы

База данных диапазонов изображений природных сцен описана в исх. 26 и 27. В соответствии с общим подходом, используемым для определения физических источников линий и углов в этих исследованиях, мы взяли образцы изображений диапазона для наборов пикселей, положение которых соответствовало геометрическим конфигурациям тестируемых стимулов Мюллера-Лайера.

Рис.2 A показывает примеры геометрических шаблонов, используемых для идентификации физических источников различных компонентов стимулов Мюллера-Лайера.В качестве первого шага к изображениям был применен шаблон для определения областей сцен, содержащих физические источники одного пары украшений на фигуре Мюллера-Лайера (т.е. наконечник стрелки, хвост стрелки или эквивалент в вариантах Мюллера-Лайера). Как показано на рис. 2 B набор пикселей, лежащих в основе шаблона, затем просматривался, чтобы определить, образуют ли физические точки, соответствующие каждой прямой линии в шаблоне, геометрически определенную прямую линию в трехмерном пространстве.Если этот критерий соблюдался, баллы принимались в качестве действительного образца физического источника того, что мы впоследствии называем «условным украшением».

Рис. 2.

Выборка из базы данных изображений диапазона. ( A Верхний ) Пиксели изображения схематически представлены квадратами сетки; черные пиксели показывают примеры шаблонов для выборки различных элементов стандартной фигуры Мюллера-Лайера.( A нижний ) Каждая строка иллюстрирует условный шаблон (синий или красный), используемый на первом этапе процедуры выборки, и серию дополнительных шаблонов (черный или белый), примененных к изображению на следующем этапе (только несколько показаны примеры из фактически применяемой серии). Зеленые точки обозначают контрольный край квадратного украшения; L — длина центрального вала или промежутка. ( B ) Процедура выборки, применяемая к типичному изображению. Синий шаблон указывает на условный образец украшения, который отвечает геометрическому критерию, описанному в Методы ; Затем была наложена серия дополнительных шаблонов на последовательно увеличивающихся расстояниях от условного украшения, как указано в Lower .

После определения действительного физического источника условного украшения та же область сцены была исследована на предмет наличия других компонентов фигуры Мюллера-Лайера. Для этого на изображение последовательно накладывалась серия шаблонов, дополняющих шаблон условного украшения (см. Рис. 2 A ). Для стандартной фигуры Мюллера-Лайера дополнительные шаблоны включали стержень увеличивающейся длины и украшение в виде стрелки, сконфигурированное как зеркальное отражение условного украшения.Для варианта Мюллера-Лайера с квадратами дополнительные шаблоны представляли собой квадрат с стержнем увеличивающейся длины, прикрепленным либо к левому, либо к правому краю квадрата. В случае вариантов без вала или содержащих только точки, дополнительный шаблон был просто зеркальным отражением условного шаблона. Таким образом, этот второй шаг определяет «дополнительное украшение» и стержень или промежуток между двумя украшениями.

Длина стержня (или соответствующий интервал между двумя украшениями) изменялась постепенно от –128 до 128 пикселей (отрицательные значения, указывающие, что дополнительный шаблон находился слева от условного украшения, а положительные значения — справа).Таким образом, когда дополнительный шаблон перемещался слева направо от условного украшения, общая конфигурация стимула, сформированного этими двумя компонентами, была обратной (см. Рис. 2). Как и выше, физические точки, соответствующие каждой прямой линии в дополнительном шаблоне, также оценивались, чтобы увидеть, образуют ли они прямую линию в трехмерном пространстве. Если этот дополнительный критерий соблюдался, образец считался действительным физическим источником фигуры Мюллера-Лайера в конфигурации, заданной комбинацией условного и дополнительного шаблонов.

Эта общая процедура выборки конфигураций Мюллера-Лайера, показанная на рис. 1, была повторена для каждой из ≈10 ⁶ проекций 2D-изображений, созданных из 3D-сцен. Затем мы подсчитали общее количество допустимых выборок физических источников, идентифицированных каждой комбинацией условных и дополнительных шаблонов. Эти числа, выраженные как функция длины стержня или интервала между двумя украшениями в каждой конфигурации стимула, давали частотное распределение физических источников фигур Мюллера-Лайера различной длины стержня (или длины интервала).Нормализация этих частотных распределений дала соответствующие распределения вероятностей.

Результаты

Анализ стандартного стимула Мюллера-Лайера. Рис.3 A показывает распределения вероятностей физических источников стандартного стимула Мюллера-Лайера на рис. 1 A с различной длиной вала, полученной из базы данных полностью естественных сцен (т.э., сцены с небольшими человеческими артефактами или вообще без них). Распределение, указанное черным цветом, было получено путем выборки с помощью шаблонов, в которых вершина условного украшения была направлена вправо; распределение серым цветом получено с помощью условного украшения, вершина которого направлена влево (рис. 3 A Врезка ). Длина стержня или соответствующий интервал в стимуле Мюллера-Лайера ( L ) задается относительными положениями вершин условных и дополнительных украшений, отрицательные значения L означают, что дополнительное украшение находится слева, а положительное. значения, указывающие на дополнительное украшение, находятся справа.Таким образом, левая половина распределения, обозначенная черным цветом (где L <0), представляет собой валы, украшенные наконечниками стрелок, тогда как правая половина (где L > 0) представляет собой валы с хвостами стрелок. Обратное верно для распределения, показанного серым цветом. Как видно на рисунке, между этими двумя функциями вероятности существует систематическая разница. Относительно точки, в которой L = 0, режим распределения черного смещается влево, а режим распределения серого — вправо.Кроме того, для каждого значения L <0 распределение, представленное черным цветом, имеет более высокую вероятность, чем распределение серым цветом, тогда как противоположное верно для всех значений L > 0.

Рис 3.

Статистический анализ полностью естественных сцен в базе данных изображений диапазона для стандартного стимула Мюллера-Лайера.( A ) Распределения вероятностей физических источников фигур Мюллера-Лайера с разной длиной стержня ( L , в пикселях) при наличии условного украшения с вершиной, направленной вправо (черный) или слева (серый). На схеме выше условные украшения обозначены сплошными линиями, а дополнительные компоненты — пунктирными линиями. ( B ) Кумулятивные распределения вероятностей, полученные из распределений вероятностей в A .Пунктирные части кривых рассчитаны методом экстраполяции. ( C ) Наложение двух функций в B . ( D ) Примеры двух стержней длиной 50 пикселей, один украшен хвостами стрелок, а другой — наконечниками стрел ( верхний ). Левые украшения условно обозначены как условные и обозначены сплошными линиями в позиции 0 ( Нижний ). Для каждого из этих условных украшений распределения вероятностей, показанные в A — C , показывают, что дополнительное украшение и стержень (пунктирные линии) могут находиться в разных местах с различной вероятностью.Суммарная вероятность появления всех возможных дополнительных украшений слева от позиции 50 больше, когда плавники условного украшения простираются слева от позиции 0 (черные), чем когда они простираются вправо (серые), и наоборот. Этот статистический факт означает, что дополнительное украшение в позиции 50, учитывая условное украшение, простирающееся слева от позиции 0, находится дальше вправо в эмпирическом диапазоне возможных позиций дополнительных украшений, чем дополнительное украшение в позиции 50, учитывая условное украшение, простирающееся справа от позиции 0.

Эти различия между двумя распределениями также можно сравнить в соответствующих кумулятивных функциях распределения вероятностей (рис. 3 B и C ). Кумулятивное значение вероятности для данной длины вала l представляет собой суммарную вероятность появления физических источников фигур Мюллера-Лайера с длиной вала меньше или равной l . Графически кумулятивная вероятность равна площади под кривой распределения вероятностей, такой как на рис.3 А и слева от точки, где L = l . Как видно на рис. 3 C , для любой заданной длины вала кумулятивная вероятность, полученная из распределения вероятностей, выделенного черным цветом на рис. 3 A всегда несколько больше, чем кумулятивная вероятность, полученная из распределения вероятностей, выделенного серым цветом. Эта статистическая разница означает, что суммарная вероятность появления физических источников фигур Мюллера-Лайера, дополнительное украшение которых находится слева от позиции -1 , при наличии в позиции 0 украшения стрелки, вершина которой указывает вправо, будет всегда быть больше, чем та же кумулятивная вероятность при наличии украшения со стрелкой, указывающей налево.

Восприятие последствий. Чтобы понять последствия для восприятия различий между двумя распределениями вероятностей на рис. 3 A — C , рассмотрим для примера два одинаковых стержня длиной 50 пикселей, один из которых украшен кончиками стрел, а другой — остриями стрел (Рис. 3 D ). Представьте себе, что вы берете одно из украшений на каждом стержне, например, левое, в качестве условного украшения, определяя положение его вершины как 0 (тот же аргумент, конечно, применим, если выбрано правое украшение).Таким образом, дополнительные украшения находятся в позиции 50. Учитывая условное украшение в конфигурации хвостов стрелок на рис. 3 D (черный), суммарная вероятность появления физических источников дополнительных украшений, позиции которых находятся слева от позиции 50, больше, чем сопоставимая суммарная вероятность, учитывая условное украшение в конфигурации наконечников стрелок (серый цвет). Наоборот, суммарная вероятность появления физических источников дополнительных украшений, расположенных справа от позиции 50, с учетом условного украшения в конфигурации хвостов стрелок, меньше сопоставимой суммарной вероятности с учетом условного украшения в конфигурации наконечников стрел.

Эти различия в совокупных вероятностях источников стимула означают, что дополнительное украшение, которое фактически имело место в позиции 50 в конфигурации хвостов стрелы, лежит дальше от справа в эмпирическом диапазоне возможных положений дополнительных украшений, чем дополнительное украшение в позиции 50 в конфигурации стрелок. Если восприятие стимула Мюллера-Лайера на рис. 3 D определяются этими вероятностями, дополнительное украшение в конфигурации хвостов стрелок должно казаться более отделенным от условного украшения, чем интервал между дополнительным украшением и условным украшением в конфигурации наконечников стрел.Таким образом, стержень, соединяющий два украшения в конфигурации «хвосты стрел», должен быть длиннее, чем та же линия в конфигурации наконечников стрел. То же самое рассуждение можно обобщить для стимулов Мюллера-Лайера с любой длиной стержня, а это означает, что стержень, украшенный хвостами стрел, всегда должен выглядеть длиннее, чем тот же стержень, украшенный наконечниками стрел. Эти прогнозы, конечно, согласуются с восприятием, вызванным стандартным стимулом Мюллера-Лайера.

Статистика, полученная из различных типов сцен. Представленные на данный момент результаты были получены из набора полностью естественных сцен в базе данных, которая предположительно является наиболее важной визуальной средой в эволюции человеческого восприятия. Мы также провели такой же анализ сцен в базе данных, которые включают человеческие конструкции, потому что более прямолинейная структура искусственной среды иногда считается фактором, способствующим эффекту Мюллера-Лайера (см. Обсуждение ). Распределение вероятностей физических источников стандартного стимула Мюллера-Лайера, полученного из этого типа сред, показано на рис.4. Нет очевидной разницы между результатами, полученными для этих различных типов сцен.

Рис. 4.

Распределения вероятностей физических источников стандартного стимула Мюллера-Лайера, полученные из сцен, содержащих человеческие конструкции.

Варианты стимула Мюллера-Лайера. Наконец, мы исследовали несколько вариантов стандартного стимула Мюллера-Лайера, которые вызывают тот же перцепционный эффект, включая стимул Мюллера-Лайера, ориентированный вертикально, идентичные стержни, украшенные квадратами, а не стрелками, стандартные украшения стрелок без стержней и конфигурации, содержащие только точки ( см. рис.1 B — D ). Распределения вероятностей физических источников этих вариантов показаны на рис. 5. В каждом случае распределения вероятностей, полученные в контексте различных украшений, отличаются таким же образом, как и различия между распределениями вероятностей, показанными на рис.3, объясняя, таким образом, аналогичные последствия для восприятия каждой из этих вариаций.

Рис. 5.

Распределения вероятностей физических источников основных вариантов Мюллера-Лайера. ( A ) Стандартный стимул Мюллера-Лайера, ориентированный вертикально. ( B ) Вариант Мюллера-Лайера с квадратными украшениями.( C ) Вариант без валов. ( D ) Вариант, состоящий только из точек.

Физическая основа различий между наблюдаемыми распределениями вероятностей. Физическую основу наблюдаемых различий в распределении вероятностей источников стимулов Мюллера-Лайера можно понять в следующих терминах. Поскольку прямые линии в физическом мире обычно являются частями геометрически плоских участков поверхности, наличие физического источника условного украшения, состоящего из прямых линий, обычно означает наличие плоскости в этом месте в трехмерном пространстве.Учитывая этот факт, вероятность появления физического источника дополнительного компонента стимула Мюллера-Лайера будет уменьшаться по мере увеличения интервала между двумя украшениями. Причина в том, что по мере того, как дополнительное украшение все дальше удаляется от условного украшения, физические точки, соответствующие дополнительному компоненту, с меньшей вероятностью будут лежать в той же плоскости, что и физический источник условного украшения. Таким образом, при наличии типичного физического источника условного украшения, плавники которого простираются слева от исходного положения, физические точки, соответствующие дополнительному компоненту, с меньшей вероятностью будут обнаружены в плоскости условного украшения при переходе к вправо от этой начальной точки, чем при движении влево (рис.7, который опубликован в качестве вспомогательной информации на веб-сайте PNAS). Обратное верно при наличии условного украшения, простирающегося справа от стартовой позиции. Эта статистическая разница в наличии физических источников дополнительного компонента стимула при наличии физического источника различных условных украшений, по-видимому, является основой для различных распределений вероятностей физических источников различных фигур Мюллера-Лайера. рассматривается здесь.

Обсуждение

Мы проверили гипотезу о том, что перцептивные эффекты, вызываемые стимулом Мюллера-Лайера и его основными вариантами, являются следствием фундаментально вероятностной стратегии визуального восприятия. Представленные результаты подтверждают это объяснение: аномальные восприятия, связанные с идентичными линиями или интервалами в стимулах Мюллера-Лайера, могут в каждой исследуемой геометрической вариации быть объяснены статистическими отношениями элементов стимула и их возможных физических источников.

Создание восприятия геометрических стимулов Мюллера-Лайера (или других) в соответствии с распределением вероятностей их физических источников выгодно тем, что относительные сходства и различия между физическими объектами в трехмерном мире сохраняются в восприятии, и, таким образом, гарантируется, что поведенческие реакции имеют лучший шанс успешно бороться с проекциями сетчатки, источники которых по своей природе неопределенны. Хотя расхождения между физическими измерениями стимула и вызываемыми ими восприятием могут показаться «неадаптивными» на первый взгляд, эта вероятностная стратегия допускает рутинно успешное поведение в типичных визуальных средах (28).

Геометрические конфигурации стимулов Мюллера-Лайера — не единственный фактор, который определяет восприятие длины стержня на этих фигурах; изменение других характеристик стимулов, например, контраста или цвета, также может повлиять на воспринимаемую геометрию (например, ссылки 21 и 29). Рационализация этих дополнительных эффектов потребует учета влияния дополнительных параметров, которые влияют на распределения вероятностей физических источников соответствующих стимулов, таких как освещение и отражение от поверхности.Для оценки этих дополнительных влияний потребуется база данных естественных сцен, которая включает информацию об этих дополнительных свойствах источников стимулов в типичных визуальных средах.

Предыдущие объяснения эффекта Мюллера-Лайера. Из множества ранее предложенных объяснений иллюзии Мюллера-Лайера наиболее часто цитируемым является предположение Грегори о том, что стимул со стрелками обозначает вогнутый угол в трехмерном мире, тогда как конфигурация со стрелками обозначает выпуклый угол, центральный стержень. соответствующие центральному краю двух типов углов (исх.14 и 15 и рис.6 A ). Поскольку в среднем предполагалось, что центральный край вогнутых углов находится дальше от наблюдателя, чем центральный край выпуклых углов, центральный стержень фигуры Мюллера-Лайера со стрелками в этой интерпретации будет выглядеть длиннее, как « компенсация »для различных расстояний трехмерных углов, которые они представляют.

Инжир.6.

Статистический анализ вогнутых и выпуклых углов. ( A ) Схема этих двух типов трехмерных углов. ( B ) Распределения вероятностей расстояния от плоскости изображения центральных краев вогнутых и выпуклых углов в базе данных изображений дальности. Стрелки указывают средние значения двух распределений.

Это объяснение было отвергнуто некоторыми исследователями, поскольку оно не объясняет эффекты, вызванные вариантами Мюллера-Лайера, показанными на рис.1 В — Д (22). Тем не менее было интересно непосредственно изучить достоинства этой влиятельной идеи. Соответственно, мы определили все 3D-углы в базе данных изображений путем визуального осмотра и измерили расстояние до центральных краев углов. Хотя было получено лишь небольшое количество образцов (≈200 для вогнутых и выпуклых углов соответственно), мы не обнаружили существенной разницы между распределениями вероятностей расстояния от плоскости изображения до центральных краев вогнутых и выпуклых углов (рис.6 В ). Таким образом, хотя интуиция Грегори об эмпирической значимости стимула Мюллера-Лайера указывает в правильном общем направлении (т. Е. На объяснение, основанное на прошлом опыте с источниками таких стимулов), выпуклые и вогнутые углы мало влияют на Мюллер- Эффект Лайера.

Другим предложенным объяснением иллюзии Мюллера-Лайера, привлекающим значительное внимание на протяжении многих лет, является теория движения глаз (см.30) и теории ассимиляции (18, 31). Теория движения глаз утверждала, что неправильное восприятие центрального стержня возникает из-за разной степени движений глаз, необходимых для просмотра фигуры, украшенной хвостами стрел, по сравнению с фигурой с наконечниками стрел. Это более старое предложение обычно отвергалось, поскольку иллюзия сохраняется при отсутствии движений глаз (10, 32). Теория ассимиляции утверждает, что длина центрального стержня неправильно воспринимается, потому что зрительная система не может успешно изолировать части от целого.В этом сценарии центральный стержень фигуры с хвостами стрелок выглядит длиннее, потому что стимул в целом длиннее. Однако этому объяснению противоречит большая группа геометрических иллюзий, известных как эффекты контраста размеров, в которых цель, встроенная в большой окружающий компонент, кажется меньше, чем такая же цель в маленьком окружении. Фактически, такие эффекты размерного контраста можно объяснить с помощью той же вероятностной модели, которая лежит в основе настоящего исследования (33).

Заключение. Результаты, обобщенные здесь, дополнительно подтверждают гипотезу о том, что зрительное восприятие — это фундаментально вероятностный процесс, который эволюционировал, чтобы бороться с внутренней неоднозначностью информации в стимулах сетчатки. В остальном загадочные перцепционные эффекты стандартного стимула Мюллера-Лайера и нескольких вариантов, которые было особенно трудно объяснить, очевидно, возникают из-за того, что визуальные восприятия генерируются таким образом, который отражает статистические отношения между изображениями на сетчатке глаза и их реальными источниками.

Благодарности

Мы благодарим Д. Фитцпатрика, Ф. Лонга, С. Нанди, С. Саймона, Дж. Войводича и З. Янга за полезные комментарии к рукописи. Эта работа была поддержана Национальным институтом здравоохранения и Управлением научных исследований ВВС США.

Сноски

↵ * Кому должна быть адресована корреспонденция.Электронная почта: purves neuro.duke.edu.
Вклад авторов: C.Q.H. разработал исследование, провел исследования, проанализировал данные и написал статью; и Д. участвовал во всех аспектах работы.
Сокращение: L , длина стержня или соответствующий интервал в стимуле Мюллера-Лайера.
Свободно доступен онлайн через опцию открытого доступа PNAS.
Copyright © 2005, Национальная академия наук

Иллюзия Мюллера-Лайера: оптические иллюзии в психологии

Иллюзия Мюллера-Лайера — это хорошо известная оптическая иллюзия, в которой две линии одинаковой длины кажутся разной длины. Впервые иллюзию создал немецкий психолог Франц Карл Мюллер-Лайер в 1889 году.

Что вы видите?

Какая линия выглядит самой длинной в верхней половине изображения выше? Для большинства людей линия с выступающими наружу плавниками стрелки (центральная линия) кажется самой длинной, в то время как линия с плавниками стрелки, направленными внутрь, кажется короче.Хотя ваши глаза могут сказать вам, что линия в середине самая длинная, стержни обеих линий точно одинаковой длины, как показано в нижней половине изображения.

Как и другие оптические иллюзии, иллюзия Мюллера-Лайера с годами стала предметом значительного интереса в психологии. Появились разные теории, объясняющие это явление.

Как работает иллюзия Мюллера-Лайера

Оптические иллюзии могут быть забавными и интересными. Но они также служат важным инструментом для исследователей.Глядя на то, как мы воспринимаем эти иллюзии, мы можем больше узнать о том, как работают мозг и процесс восприятия. Однако эксперты не всегда сходятся во мнении, что именно вызывает оптические иллюзии, как в случае с иллюзией Мюллера-Лайера.

Объяснение постоянства размера

По словам психолога Ричарда Грегори, эта иллюзия возникает из-за неправильного применения шкалы постоянства размера. В большинстве случаев постоянство размера позволяет нам стабильно воспринимать объекты с учетом расстояния.

В трехмерном мире этот принцип позволяет нам воспринимать высокого человека таким же высоким, независимо от того, стоит он рядом с нами или вдалеке. Грегори предполагает, что когда мы применяем тот же принцип к двумерным объектам, это может привести к ошибкам.

Другие исследователи утверждают, что объяснение Грегори недостаточно объясняет эту иллюзию. Например, в других версиях иллюзии Мюллера-Лайера используются два круга на конце стержня. Хотя нет никаких признаков глубины, иллюзия все же возникает.Также было продемонстрировано, что иллюзия может возникать даже при просмотре трехмерных объектов.

Описание метки глубины

Глубина играет важную роль в нашей способности определять расстояние. Одно из объяснений иллюзии Мюллера-Лайера заключается в том, что наш мозг воспринимает глубину двух стержней на основе сигналов глубины. Когда плавники направлены в сторону стержня лески, мы воспринимаем ее как наклонную, как угол здания. Этот признак глубины заставляет нас видеть эту линию дальше и, следовательно, короче.

Когда плавники направлены наружу от линии, это больше похоже на угол комнаты, наклоненный к зрителю. Этот признак глубины заставляет нас думать, что эта линия ближе и, следовательно, длиннее.

Объяснение противоречивых сигналов

Альтернативное объяснение, предложенное Р. Х. Дэем, предполагает, что иллюзия Мюллера-Лайера возникает из-за противоречивых сигналов. Наша способность воспринимать длину линий зависит от фактической длины самой линии и общей длины фигуры.Поскольку общая длина одной фигуры больше, чем длина самих линий, это приводит к тому, что линия с обращенными наружу плавниками кажется более длинной.

Исследователи из Лондонского университета предполагают, что эта иллюзия демонстрирует, как мозг рефлексивно оценивает информацию о длине и размере прежде всего.

«Многие визуальные иллюзии могут быть настолько эффективными, потому что они задействуют то, как человеческий мозг рефлексивно обрабатывает информацию. Если иллюзия может привлечь внимание таким образом, то это говорит о том, что мозг обрабатывает эти визуальные подсказки быстро и бессознательно.Это также предполагает, что, возможно, оптические иллюзии представляют собой то, что хочет видеть наш мозг », — объяснил исследователь доктор Майкл Пру.

Оптическая иллюзия Мюллера-Лайера. Фотографии и описания. Пояснение

Мюллер-Лайер оптическая иллюзия
Франц Карл Мюллер-Лайер (5 февраля 1857 — 29 октября 1916)
Франц Карл Мюллер-Лайер, урожденный Фрэнсис Ксавьер Герман Мюллер был Немецкий психолог и социолог
Иллюзия Мюллера-Лайера названа в его честь.

В Иллюзия Мюллера-Лайера — это оптическая иллюзия, состоящая из набор линий, заканчивающихся стрелками.
Ориентация стрелок влияет на способность точно воспринимайте длину линий.
Как и большинство визуальных и перцептивных иллюзий, модель Мюллера-Лайера иллюзия помогает нейробиологам изучать, как мозг и зрительная система воспринимает и интерпретирует изображения.Художники также использовали иллюзию с большим эффектом в своих работах.

Описание
Самая известная версия иллюзии Мюллера-Лайера состоит из двух параллельных линий, одна из которых заканчивается стрелками, направленными внутрь, другая — заканчивается стрелками, направленными наружу.При наблюдении за двумя линии, стрелка со стрелками, направленными внутрь, кажется быть значительно длиннее другого.
В в других версиях по одной стрелке каждого типа ставится на каждую конец единственной строки. Зритель пытается идентифицировать средняя точка линии, только чтобы обнаружить, что он / она постоянно в сторону.

Пояснение иллюзии Мюллера-Лайера
It неясно, что именно вызывает иллюзию Мюллера-Лайера должно состояться, но существует ряд теорий.Один из наиболее популярным является перспективное объяснение.

В трехмерном мире мы часто используем углы, чтобы судить глубина и расстояние. Живя в «плотном мире», мы привыкли видеть повсюду углы.В мозг привык рассматривать такие углы и интерпретировать их как дальние и ближние углы, а также использует эту информацию для выносить суждения о размерах. Глядя на стрелки Мюллера-Лайера, мозг интерпретирует их как дальние и ближние углы и игнорирует информация сетчатки глаза, которая говорит, что обе линии одинаковы длина.

Это объяснение подтверждается исследованиями, сравнивающими ответ иллюзии Мюллера-Лайера американскими детьми и обоими сельские и городские замбийские дети.Американские дети были восприимчивы иллюзии, и городские замбийские дети были более восприимчивее, чем сельские замбийские дети. Поскольку сельский Дети Замбии гораздо меньше подвергались воздействию прямоугольных конструкций, это, казалось бы, поддерживает точку зрения (или мир ») теория.

Интересно Достаточно, иллюзия сохраняется и при замене стрелок кругами, не имеющими отношения к перспективе или углам, и, казалось бы, опровергает теорию перспективы.

Другой популярной теорией была «теория движения глаз», в котором говорится, что мы воспринимаем одну строку более длинной, потому что она требуется больше движений глаз, чтобы увидеть линию, направленную внутрь стрелки, чем линия со стрелками, направленными наружу. Этот объяснение в значительной степени отклоняется, поскольку иллюзия сохраняется даже когда глаза совсем не двигаются.

Также популярна была «теория ассимиляции», которая утверждает, что мы видим одну линию длиннее, потому что зрительная система не может разделить фигуру на части. В целом фигура, линия со стрелками, направленными внутрь, действительно длиннее. Этот теория также обычно отклоняется.
Новое Мировая энциклопедия

Мюллер-Лайер иллюзия — вариации

Линия расширяется или контракт (Kenkel, 1913).

Мюллер-Лайер иллюзия — версия Brentano

Приложение иллюзии Мюллера-Лайера:
Условные линии между концами стрелок кажутся наклонными, хотя они на самом деле вертикальные.
Интерпретация Акиёси Китаока

Приложение иллюзии Мюллера-Лайера: иллюзия Джадда
— Красная точка находится ровно посередине горизонтального отрезка,
хотя кажется, что левый сегмент меньше.

Это картина из немецкого сатирического журнала «Pardon», 1970 г.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
• Fineman, M.Природа визуального Иллюзия. Нью-Йорк: Довер, стр. 153, 1996.
• Лакиеш М. Визуальные иллюзии: Их причины, характеристики и применение. Нью-Йорк: Дувр, п. 93, 1965.
• Muller-Lyer FC (1889) Optische Urteilstauschungen. Archiv fur Physiologie Suppl. 263–270
• Brentano F (1892) Uber ein optisches Paradoxen. Zeitschrift fur Psychologie 3: 349–358
• Muller-Lyer FC (1894) Uber Kontrast und Konfluxion.Zeitschrift fur Psychologie IX стр. 1 / X стр. 421
• Льюис Е.О. (1909) Слияние и эффекты контраста в иллюзии Мюллера-Лайера. Брит Дж. Психол 3: 21–41
• Rudel R & Teuber HL (1963) Уменьшение визуальной и тактильной иллюзии Мюллера-Лайера при повторении испытания: исследование кросс-модального переноса. Ежеквартальный экспериментальный журнал Психология 15: 125–131
• Сегалл Х. Х., Кэмпбелл Д. Т., Херсковиц MJ (1966) Влияние культуры на визуальное восприятие.Боббс-Меррилл, Indianapolis
• Dewar RE (1967) Детерминанты стимула величия иллюзии Мюллера-Лайера. Восприятие и мотор Навыки, 24, 708–710
• Грегори Р.Л. (1968) Восприятие иллюзии и модели мозга. Proc R Soc Lond B Biol Sci 171: 24279–296Christie PS (1975) Асимметрия в иллюзии Мюллера-Лайера: артефакт или подлинный эффект? Perception 4: 453–457
• Рестл Ф и Деккер Дж. (1977) Размер иллюзии Мюллера-Лайера в зависимости от ее размеров: Теория и данные.Восприятие и психофизика 21: 489–503
• Адам Дж. И Бейтман Л. (1983) Корреляционный анализ симметрии наконечника стрелы и наконечника пера Иллюзии Мюллера-Лайера. Восприятие 12: 119–129
• Пресси А.В. и Мартин Н.С. (1990) Эффекты различных плавников в иллюзиях Мюллера-Лайера и Холдинга. Psychol Res 52: 46–53.
• Kenkel, F. (1913) Untersuchungen über der Zusammenhang zwischen Erscheinungsgrösse und Erscheinungsbewegung bei einigen sogenannten optischen Täuschungen.Zeitschrift für Psychologie, 67, 358–449.

Назад к ОПТИЧЕСКОЙ ИЛЛЮЗИИ

Иллюзия Мюллера-Лайера

Фон

В иллюзии Мюллера-Лайера (см. Ниже) мы видим, что левая линия длиннее, чем правая линия, даже если обе линии имеют одинаковую длину. Если вы не верите это утверждение, измерьте две линии линейкой.Они одинаковой длины. Мы не будет искажать иллюзий в этом учебнике, но, пожалуйста, не верьте нам. Измерьте наши иллюзий объективно, и вы обнаружите, как обмануть ваше восприятие. Что касается иллюзии Мюллера-Лайера, это более мелкие линии, которые отделяются от основная линия, создающая иллюзию того, что основная линия длиннее или короче. An очевиден вопрос: почему эти дополнительные строки могут повлиять на наше восприятие длина самой длинной линии? Большинство объяснений иллюзии Мюллера-Лайера сосредоточено на соотношение размера и глубины.Например, Грегори (1966) выдвинул точку зрения что иллюзия Мюллера-Лайера является результатом неправильного применения постоянства размера. Что это означает, что визуальная система хочет, чтобы объекты одного размера выглядели тот же размер, но в случае иллюзии Мюллера-Лайера мы ошибочно видим различия в размерах когда размер на самом деле такой же.

Аргумент работает следующим образом. Рассмотрим левое изображение в книге Мюллера-Лайера. иллюзия.Подумайте, как это могло бы выглядеть в трех измерениях. Мы можем увидеть изображение как угол в стене. Уголок близко к нам и маленькие выступы в верхней и нижней точках от нас, как если бы угол был рядом нас, и стены увели прочь. На изображении справа мы видим угол как дальше, и маленькие выступы, отмечающие угол, приближаются к нас. Здесь мы видим, что угол находится на расстоянии, а стены идут навстречу. нас.Поскольку мы видим, что линия на правом изображении находится дальше, чем мы делаем на левом изображении, мы видим линию на правом изображении более длинной. Почему? Потому что он занимает то же место, что и левая линия на нашей сетчатке, но мы воспринимаем это как более далекое. Объекты, занимающие такое же количество пространство на нашей сетчатке, но они более отдаленные, обязательно больше. Следовательно, мы видим линия как длиннее. Посмотрите в тексте, как этот аргумент будет работать в реальном мире.

Используйте это упражнение, чтобы попробовать иллюзию Мюллера-Лайера и изменить несколько параметров иллюзия, чтобы увидеть, как влияет сила иллюзии.

Инструкции

Полноэкранный режим

Чтобы увидеть иллюстрацию в полноэкранном режиме, что рекомендуется, нажмите кнопку Full Screen , которая появляется вверху страницы.

Вкладка для иллюстраций

Настройки

Ниже приведен список способов изменения иллюстрации. Настройки включают следующие:

Длина линии : отрегулируйте длину правой линии, чтобы она имеют ту же длину, что и левая линия.
Match : если вы считаете, что две линии имеют одинаковую длину, нажмите здесь чтобы удалить стрелки на каждом конце и увидеть только линии, чтобы убедиться, что линии все еще кажутся одинаковой длины.
Угол наклона : измените угол наклона стрелок на более острый или больше под прямым углом от основной линии.
Длина головы : отрегулируйте длину линий стрелки.
Толщина линии : отрегулируйте толщину линий, составляющих иллюзию.
Пунктирные линии : выберите, чтобы линии были пунктирными.
Разделение : отрегулируйте, чтобы линии были ближе или дальше друг от друга.
Сделайте одинаковую длину : Чтобы две фигуры были одинаковой длины.

Сброс

Нажатие этой кнопки восстанавливает настройки до значений по умолчанию.

границ | Иллюзия Мюллера-Лайера в искусственной нейронной сети

Визуальные иллюзии — это сенсорные восприятия, которые нельзя полностью объяснить на основе наблюдаемого изображения, но которые возникают из-за внутренней работы зрительной системы. В них мы воспринимаем то, что физически не присутствует в изображении, и представляет интерес для нейробиологов, потому что они раскрывают визуальную обработку, о которой мы обычно не осознаем.Например, иллюзия одновременного контраста позволяет нам понять, что мы не воспринимаем яркость в абсолютных значениях и что вместо этого визуальная система вычисляет яркость объекта по отношению к его окружению (рис. 1A).

Рис. 1. (A) В иллюзии одновременного контраста равномерно серая центральная полоса справа кажется более яркой, когда ее окружает темный фон . (B) В классической форме иллюзии Мюллера-Лайера горизонтальная линия с наконечниками стрел выглядит короче, чем горизонтальная линия с наконечниками стрел. (C) Иллюзия присутствует и без горизонтальных линий. (D) Обратите внимание, что иллюзия отсутствует, когда зритель анализирует локальные особенности, например, определяя, выровнены ли вершины по вертикали. Можно понять, что вершины выровнены по вертикали (B), , даже несмотря на то, что это восприятие противоречит иллюзорному эффекту горизонтальных линий, имеющих разную длину. (E) Непрерывная версия иллюзии (изображенная внизу) скрыта на фоне линий.Фигура Мюллера-Лайера появляется над фоном, когда оба изображения сливаются за счет уменьшения вергенции глаз, то есть как если бы фокусировка объекта находилась за плоскостью изображения. (F) Низкоуровневое объяснение утверждает, что иллюзия возникает из-за свойств нижних частот центрального окружения (верхняя панель) и простых ячеек (нижняя панель) на более ранних этапах визуальной обработки. Эту гипотезу не подтвердили результаты Земана и его коллег. (G) В объяснении «плотного мира» говорится, что стрелки и хвосты указывают на то, что линии являются углами на разной глубине, и что визуальная система вычисляет размер линий с учетом этого.Красные линии имеют одинаковую длину.

Отделив наши сенсорные восприятия от физических характеристик стимула, визуальные иллюзии предоставляют нейробиологам уникальную возможность изучить нейронные механизмы, лежащие в основе нашего сенсорного опыта (Eagleman, 2001; Panagiotaropoulos et al., 2012). Яркие представления, создаваемые визуальными иллюзиями, наряду с тем фактом, что они возникают в результате внутренней обработки, постоянно стимулируют исследователей к поиску механизма и места в мозгу, где возникают иллюзии.Однако иллюзии оказалось так же трудно объяснить, как и любые другие явления восприятия.

Физиологическое происхождение некоторых иллюзий было исследовано на животных, некоторые из которых, как известно, воспринимают их так же, как и люди (Tudusciuc and Nieder, 2010). Это исследование показывает, что явления восприятия, такие как визуальная маскировка, подавление вспышки, заполнение, вызванная движением глубина и циклопическое восприятие (случайные точечные стереограммы), присутствуют на ранних стадиях визуальной обработки в таких структурах, как таламус и первичный и вторичная зрительная кора коры головного мозга (Carney et al., 1989; Macknik et al., 2000; фон дер Хейдт и др., 2000; Гринвальд и Хильдесхайм, 2004; Wilke et al., 2009).

Иллюзия Мюллера-Лайера (MLI) — это простая и хорошо изученная геометрическая иллюзия, которая в своей классической форме состоит из двух горизонтальных линейных сегментов, которые, как считается, имеют разную длину в зависимости от того, имеют ли они наконечники стрел или хвосты на концах (рисунки 1B– E). В попытке понять нейронные механизмы, стоящие за иллюзией, в предыдущей работе Zeman et al.(2013) продемонстрировали, что MLI присутствует в многоуровневой искусственной сети HMAX, которая представляет собой модель, включающую многие особенности зрительной системы приматов (Serre et al., 2005). Авторы сначала обучили сеть категоризировать изображения коротких и длинных горизонтальных валов, представленные в конфигурациях, которые не вызывают иллюзий у людей. После этого обучения они попросили сеть классифицировать длины валов изображений, содержащих классический MLI.

Результаты показывают, что сеть HMAX показала предвзятость в классификации горизонтальных валов, классифицируя валы со стрелками как более короткие, чем были на самом деле.Интересно, что величина смещения была аналогична измеренной у людей, и этот эффект также модулировался углом ребер, причем меньшие углы (ближе к горизонтальному валу) производили большее смещение. Важно отметить, что авторы продемонстрировали, что последний классификационный слой, то есть слой, который классифицирует изображения как длинные или короткие, не зависит только от единиц с высокими пространственными частотами. Этот результат не поддерживает низкоуровневое объяснение иллюзии, утверждающее, что низкочастотные характеристики центрального окружения и простых ячеек могут быть основной причиной иллюзии (рис. 1F).Более того, учитывая, что сеть не обучалась с использованием естественных изображений и что она не содержала информации относительно глубины, высокоуровневое объяснение иллюзии «плотным миром» также не приветствовалось (рис. 1G; Segall et al., 1963). ; Ninio, 2014).

Новая работа Zeman et al. (2014) развивают эти предыдущие результаты, демонстрируя, что величина иллюзии увеличивается после обработки слоями простых ячеек и уменьшается после обработки слоями сложных ячеек.Уменьшение иллюзии сложными клетками предполагает, что свойство позиционной инвариантности (способность реагировать на стимул, несмотря на его пространственное расположение) может сделать эти нейроны менее чувствительными к смещению, вызванному иллюзией. Эти новые результаты показывают, что величина MLI может быть по-разному представлена в разных популяциях нейронов, и что более абстрактные представления изображений могут быть менее чувствительны к иллюзорным эффектам.

Механизмы, стоящие за иллюзией, все еще неуловимы.Как показывают Земан и его коллеги, низкоуровневое объяснение, несмотря на его привлекательную простоту, может быть неполным. Как было показано на стереограммах со случайными точками и других бинокулярных версиях иллюзии (рис. 1E), MLI может быть сгенерирован на уровне обработки, выходящем за рамки простых рецептивных полей между центром и окружением, даже при отсутствии яркостного контраста (Julesz, 1971). ). Хотя гипотеза «плотного мира» не является необходимой для объяснения иллюзии, участие теменной и затылочно-височной коры предполагает, что, вероятно, вовлечены высшие когнитивные процессы (Weidner and Fink, 2007; Mancini et al., 2011).

MLI демонстрирует, что интуитивно простая инструкция «сравните длину двух горизонтальных линий» не передается визуальной системой так просто, как это кажется субъективно. Ясно, что визуальная система сравнивает что-то еще на чертежах, и это может быть связано с полными визуальными объектами, а не с локальной информацией. Когда нас спрашивают о размере, наша зрительная система может оценивать размер целых объектов. Это можно продемонстрировать, сосредоточив наше внимание на локальной особенности рисунка Мюллера-Лайера, например, попытавшись определить, выровнены ли концы стрелок по вертикали (рис. 1D).Можно понять, даже на рисунке 1B или рисунке 1C, что вершины выровнены вертикально, восприятие, которое указывает, что иллюзия отсутствует на локальном уровне.

Иллюзия MLI — это обманчиво простой опыт восприятия, который продолжает привлекать внимание нейробиологов. Работа Земана и его коллег предполагает, что две часто упоминаемые причины иллюзии, свойства фильтрации нижних частот визуальных нейронов и гипотеза «плотного мира», не нужны для создания иллюзии в визуальной системе, подобной приматам.Дальнейшая работа потребуется для выяснения механизмов, с помощью которых мозг оценивает и сравнивает размер визуально идентифицируемых объектов.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы признательны за поддержку со стороны Главного управления Асунтос дель Персональной академии национального автономного университета Мексики и Национального совета по вопросам науки и технологий.Благодарим Эдгара Боланьоса за техническую помощь.

Список литературы

Джулес, Б. (1971). Основы циклопического восприятия . Оксфорд: U. Chicago Press.

Google Scholar

Панайотаропулос, Т. И., Деку, Г., Капур, В., и Логотетис, Н. К. (2012). Нейрональные разряды и гамма-колебания явно отражают зрительное сознание в боковой префронтальной коре. Нейрон 74, 924–935. DOI: 10.1016 / j.neuron.2012.04.013

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серр, Т., Вольф, Л., и Поджио, Т. (2005). «Распознавание объектов с функциями, вдохновленными зрительной корой головного мозга», в конференции IEEE Computer Society по компьютерному зрению и распознаванию образов, 2005 г. CVPR 2005 , Vol. 2 (IEEE), 994–1000.

Иллюзия Мюллера-Лайера в вычислительной модели распознавания биологических объектов

Abstract

Изучение иллюзий позволяет понять, как мозг обрабатывает информацию. Иллюзия Мюллера-Лайера (MLI) — это классическая геометрическая иллюзия размера, в которой воспринимаемая длина линии уменьшается за счет наконечников стрел и увеличивается за счет стрелок.Для объяснения MLI было выдвинуто множество теорий, таких как неправильное масштабирование постоянства размера, статистика отношений изображения и источника и фильтрующие свойства обработки сигналов в основных визуальных областях. Искусственные модели вентрального потока обработки изображений позволяют нам выделить факторы, предположительно вызывающие иллюзию, и проверить, как они влияют на качество классификации. Мы обучили иерархическую модель функций прямой связи, HMAX, выполнять задачу оценки длины строки с двумя категориями (короткая или длинная) с точностью более 90%.Затем мы протестировали систему на ее способность оценивать относительную длину линий для изображений в контрольном наборе по сравнению с изображениями, которые вызывают MLI у людей. Результаты вычислительной модели показывают общий иллюзорный эффект, подобный тому, который испытывают люди. Никакие естественные изображения не использовались для обучения, подразумевая, что неверно примененные постоянство размера и статистика источника изображения не являются необходимыми факторами для создания иллюзии. Апостериорный анализ весов ответов в репрезентативной обученной сети исключил возможность того, что иллюзия вызвана зависимостью от информации на низких пространственных частотах.Наши результаты показывают, что MLI может быть произведен с использованием только нейрофизиологических связей с прямой связью.

Образец цитирования: Земан А., Обст О., Брукс К. Р., Рич А. Н. (2013) Иллюзия Мюллера-Лайера в вычислительной модели распознавания биологических объектов. PLoS ONE 8 (2): e56126. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126

Редактор: Кевин Патерсон, Университет Лестера, Соединенное Королевство

Поступила: 15.09.2012; Одобрена: 4 января 2013 г .; Опубликован: 15 февраля 2013 г.

Авторские права: © 2013 Zeman et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Анина Н. Рич поддерживается Австралийским исследовательским советом (DP0984494) и Фондом Мензиса. Астрид Земан поддерживается стипендией CSIRO Top-Up и Австралийской премией для аспирантов (APA), предоставляемой федеральным правительством Австралии.Астрид Земан, Кевин Брукс и Анина Рич поддерживаются Центром передового опыта в области познания и его расстройств Австралийского исследовательского совета (CE110001021) http://www.ccd.edu.au. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Визуальные иллюзии могут помочь лучше понять наше зрительное восприятие.Иллюзии широко изучаются психологами как метод вывода предположений, которые делает мозг, и того, как мы обрабатываем визуальную информацию. Одна из классических иллюзий, которая, как известно, вызывает неправильные суждения, — это иллюзия Мюллера-Лайера (MLI). В MLI на воспринимаемую длину линии влияют наконечники или хвосты стрелок, помещенные на концах линии [1]. В частности, линия выглядит удлиненной в хвостах стрелок и сокращена с острием стрелок (см. Рис. 1A). Поведенческие исследования показали, что сила иллюзии коррелирует с такими факторами, как длина вала [2], [3], угол ребра [4] и время проверки [5], [6].

Рис. 1. Иллюзия ML в различных формах.

A: Классическая форма с четырьмя крыльями иллюстрирует эффект восприятия, заключающийся в том, что верхняя линия кажется короче нижней, даже если линии имеют одинаковую длину. B: Завершающие круги все еще вызывают эффект восприятия неправильной оценки длины строки. C: Эффект сохраняется даже при удалении валов из исходной фигуры.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g001

Хотя для объяснения MLI было выдвинуто множество теорий (см. обзор в [7]), продолжаются споры относительно источника MLI.Первоначально иллюзия объяснялась как комбинация двух противоположных факторов: «смешение» и «контраст» [8], [9]. Эти термины позже были интерпретированы в более современные концепции бокового торможения и отталкивания контуров [10]. Более высокий вес, придаваемый информации с низкой пространственной частотой, также был исследован как возможный фактор, способствующий развитию MLI [11], [12]. Возможно, что эти механистические объяснения не могут дать полного объяснения иллюзии, и нам, возможно, придется выйти за рамки объяснений, которые чисто связаны с нейронными вычислениями снизу вверх.Грегори был первым исследователем, который предположил, что изображения в нашей среде могут влиять на наше восприятие MLI, и представил другой тип объяснения, основанный на неправильном применении масштабирования постоянства размера. Масштабирование постоянства размера относится к способности нашей зрительной системы воспринимать объект как имеющий постоянный размер, даже несмотря на то, что изменения расстояния просмотра изменяют размер его изображения на сетчатке. Чтобы определить реальный размер объекта, мы принимаем во внимание воспринимаемое расстояние при масштабировании размера изображения сетчатки.Когда глубина изображения воспринимается неверно, оценка масштабированного размера также будет ошибочной. Грегори предположил, что неявные признаки глубины в изображении стрелок подразумевают, что этот объект находится дальше, чем изображение стрелок, так что их одинаковые размеры сетчатки создают неравные воспринимаемые размеры [13].

Объяснение иллюзии оказалось трудным, потому что эффект сохраняется даже тогда, когда крылья иллюзорной фигуры заменяются другими завершающими формами, такими как круги или квадраты (рис.1Б). Даже без вала (рис. 1C) эффект восприятия сохраняется. Эти варианты демонстрируют стойкость неправильной оценки длины строки и исключают простые объяснения причины иллюзии.

Хотя есть разногласия по поводу того, что вызывает MLI, есть некоторый консенсус относительно того, где иллюзия возникает в мозгу. Принято считать, что визуальная информация обрабатывается двумя путями [14]: вентральным потоком или путем «что?», Который простирается от полосатой коры к нижне-височной доле, и дорсальным потоком или путем «где», который простирается от затылочной к нижне-височной доле. теменная кора.Недавнее исследование с помощью фМРТ показало увеличение уровня сигнала, зависящего от уровня кислорода в крови, в боковой затылочной коре (LOC), когда участники смотрели MLI по сравнению с контрольным изображением [15]. Исследование МЭГ продемонстрировало результаты, согласующиеся с предыдущими данными фМРТ, показав сильную активацию вдоль вентрального зрительного пути в латеральных затылочных областях и нижней височной коре головного мозга [16]. Следовательно, есть много свидетельств того, что вентральный поток играет доминирующую роль в обработке MLI. Мы предположили, что, поскольку MLI происходит в вентральном потоке визуальной обработки, модель, имитирующая структуру и функциональность этой области, должна быть в состоянии продемонстрировать этот эффект восприятия.

В настоящее время существует ряд биологически правдоподобных моделей распознавания изображений, которые в вычислительном отношении имитируют зрительную кору. На сегодняшний день большинство из них связано с правильной идентификацией или классификацией объекта. В этой статье мы применяем эти модели к задаче, которая, как известно, вызывает иллюзию у людей-наблюдателей. Здесь мы стремимся продемонстрировать сходство с человеческим восприятием, не просто воспроизводя низкий уровень общей производительности, но дополнительно создавая определенный предсказуемый шаблон ошибок.Мы выделяем несколько преимуществ для исследователей из разных областей, которые применяют этот новый подход к имитации визуальных «ошибок» в вычислительных моделях распознавания объектов. Для перцептивных психологов модель, имитирующая иллюзорное восприятие, позволит изолировать и проверить факторы, которые, как считается, способствуют возникновению иллюзии. Ошибки восприятия оказались чрезвычайно информативными, продемонстрировав, как работает человеческий мозг. Работа с вычислительной моделью открывает возможности для проведения экспериментов, которые трудно, если вообще возможно, проводить на людях.Эти типы экспериментов включают изменения параметров (таких как уровень торможения), модификацию обучающих стимулов и исследование эффекта, вызванного искусственными повреждениями. Для компьютерного ученого классификация, которая соответствует шаблонам человеческих ошибок, увеличивает биологическую психологическую достоверность модели. Выявление иллюзий может позволить компьютерам отвергать интерпретации мира, которые порождают невозможные объекты или парадоксы. Классификационные эксперименты могут также выявить элементы обработки нейронной информации, которые еще предстоит раскрыть, и привести к улучшению распознавания и категоризации объектов.Таким образом, мы можем использовать модели для проверки объяснений хорошо изученных геометрических иллюзий с новой точки зрения.

В этой статье описывается ряд экспериментов, проведенных с HMAX, хорошо зарекомендовавшей себя биологически правдоподобной моделью распознавания объектов [17]. Основная цель — проанализировать эффективность модели при оценке относительной длины линий для контрольных стимулов по сравнению со стимулами Мюллера-Лайера. По сути, мы хотим оценить, может ли модель распознавания объектов с прямой связью без воздействия естественных изображений «воспринимать» MLI.Мы обнаружили последовательный образец ошибок, который продемонстрировал эффект Мюллера-Лайера в HMAX после обучения на неестественном наборе изображений.

Методы

Для наших экспериментов требовалась модель, которая была биологически правдоподобной в том смысле, что ее можно было функционально сопоставить с зрительным вентральным потоком человека. В настоящее время существует ряд моделей, вдохновленных нейрофизиологией и впервые созданных такими системами, как Neocognitron [18] и сверточные сети [19], [20]. Из этих биологически вероятных вариантов мы выбрали модель, которая продемонстрировала множество доказательств, согласующихся с неврологическими и психологическими данными.Модель HMAX с особенностями, вдохновленными зрительной корой [17], не только показала результаты, согласующиеся с психологическими и неврологическими экспериментами, но также сделала правильные предсказания биологических явлений [21]. Мы выбрали версию модели HMAX, которая моделирует исключительно вентральный зрительный поток и успешно продемонстрировала многоклассовую категоризацию [22].

Настройка пятиуровневой архитектуры аналогична описанной в [22], где ввод в сеть подается через слой изображения, а затем обработка последовательно проходит через другие четыре уровня.Эти уровни чередуются в своих основных функциях, предназначенных либо для сопоставления с шаблоном, либо для свертки. Считается, что поведение этих искусственных клеток моделирует простую («S») и сложную («C») функциональность нейронов, обнаруженную Хьюбелом и Визелем в полосатой коре головного мозга кошек [23]. Простые клетки демонстрируют более высокие уровни активации в ответ на конкретный предпочтительный стимул, тогда как сложные клетки демонстрируют инвариантность благодаря высоким уровням ответа на различные, но связанные входные сигналы. На рисунке 2 показан набор слоев в модели, которые более подробно описаны ниже.

Рисунок 2. Архитектура модели HMAX.

Информация однонаправленно проходит через иерархические уровни. Вход в систему — это изображение в оттенках серого 256 × 256, а на выходе — классификация изображения как ДЛИННОЕ или КОРОТКОЕ. Входное изображение сначала преобразуется в несколько масштабов через слой изображения. Следующие четыре уровня чередуются по своей функциональности и предназначены для сопоставления шаблонов (S-слои) или объединения функций (C-слои). Последний уровень SVM выполняет двоичную классификацию.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g002

Описание уровня HMAX

Слой изображения. Вход в модель подается через слой изображения, который получает изображение в оттенках серого размером 256 × 256 пикселей. Пирамида изображений с 10 уровнями строится с использованием бикубической интерполяции, причем каждый уровень меньше предыдущего. Таким образом, изображение дублируется в масштабах 215 × 215, 181 × 181, 152 × 152, 128 × 128, 108 × 108, 91 × 91, 76 × 76, 64 × 64 и 54 × 54 пикселей.Это формирует многомасштабное представление входного изображения.

Слой S1 (фильтр Габора). Выходные данные слоя изображения принимаются слоем S1, который использует фильтры Габора в каждой позиции и масштабе. Двенадцать ориентаций используются для фильтров Габора, которые имеют размер 11 × 11 и применяются ко всем уровням пирамиды 4D, прежде чем результаты будут нормализованы.

C1 Layer (Локальная инвариантность с использованием жесткого MAX). Этот уровень объединяет отклик соседних модулей S1 для создания позиционной и масштабной инвариантности на локальном уровне.Диапазон блока C1 формирует форму пирамиды, охватывающей площадь 10 × 10 единиц по основанию с высотой 2 уровня. Отклик блока C — это максимальное значение всех блоков S, попадающих в диапазон фильтра. Этот фильтр max обеспечивает субдискретизацию путем перемещения вокруг каждой пирамиды ориентации S1 с шагом 5 с перекрытием 2 положений и масштабов. Результирующий выходной сигнал C1 представляет собой свернутое и сжатое представление блоков S1. Обратите внимание, что функция max не применяется к разным ориентациям, поэтому слой C1 поддерживает структуру пирамиды 4D.

S2 Layer (изученные промежуточные функции). Этот слой выполняет сопоставление шаблонов в каждой позиции и масштабе в слое C1. Патч из блоков C1, центрированных в каждой позиции и масштабе, сравнивается с патчем-прототипом. Эти прототипы случайным образом выбираются из слоев C1 обучающих изображений на начальном этапе обучения признакам. После завершения изучения функций каждый из этих прототипов теперь можно рассматривать как дополнительный фильтр свертки, который запускается через C1.

C2 Layer (Глобальная инвариантность с использованием жесткого MAX). Этот слой конструирует размерный вектор, где каждый элемент является максимальной реакцией на один из участков прототипа модели в любом месте изображения. Вся информация об ориентации свернута в одно представление. На этом этапе модели вся информация о положении и масштабе была удалена, поэтому теперь это «набор функций».

Уровень SVM (модуль принятия решений). Наконец, классификация изображения выполняется с использованием линейной SVM для всех пар. Перед подачей в классификатор векторы C2 нормализуются.Для распределения тестовых изображений по категориям используется метод большинства.

Описание задачи

Задача в этих экспериментах состояла в том, чтобы выполнить задачу с двумя категориями выбора на наборе изображений. Эта задача имитирует психофизическую процедуру различения длины «да-нет». Классификатор должен был решить, была ли верхняя строка в данном изображении длиннее (L) или короче (S), чем нижняя строка. Примеры изображений из каждой категории проиллюстрированы на рис. 3. Все изображения, введенные в модель, имели размер 256 × 256 пикселей, с черными линиями, нарисованными с помощью пера 2 × 2 пикселей на белом фоне.Для условия L верхняя строка имела рандомизированную длину строки от 120 до 240 пикселей. Для условия S длина нижней строки также была рандомизирована между 120 и 240 пикселями. Длина строки компаратора была рандомизирована так, чтобы она была на 2–62 пикселя короче верхней (или нижней) строки для условия L (или S). Вертикальное положение верхней линии было случайным образом расположено между 48 и 108 пикселями от верха изображения, в то время как вертикальное положение нижней линии было случайным образом расположено между 148 и 208 пикселями.Это заставляло машинного обучения полагаться на инвариантные свойства, а не на абсолютную позиционную информацию для классификации.

Рис. 3. Изображения, представленные в модели, разделены на ДЛИННЫЕ (верхний ряд) или КОРОТКИЕ (нижний ряд).

Столбец 1 : изображения Cross Fin (XF) используются для обучения во всех экспериментах. Столбец 2 : Контрольные (LR) изображения используются для проверки уровней точности для стандартного стимула. Столбец 3 : Изображения иллюзий (ML) используются для тестирования уровней производительности для изображений, которые вызывают ошибку человеческого восприятия.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g003

Экспериментальная установка

Мы проводили каждый эксперимент в два этапа: этап обучения и этап тестирования. Модель состояла из чередующихся слоев S и C, а наверху располагалась машина опорных векторов (SVM) для выполнения окончательной классификации (подробности см. В разделе «Методы»). В течение периода обучения мы предоставили сети набор из 450 изображений, чтобы изучить особенности в различных положениях и масштабах. Функции были изучены только в слоях ячеек S2 и C2; S1 и C1 имеют фиксированный набор функций (см. Раздел «Методы»).После того, как векторы C2 были построены для обучающей выборки, SVM была обучена выполнять задачу классификации L / S. На этапе тестирования были построены векторы C2 для тестового набора изображений, которые затем были классифицированы с помощью SVM.

Для обучения использовались изображения

Cross Fin (XF) (рис. 3, столбец 1), поскольку они содержат особенности, присутствующие как в контрольных, так и в тестовых стимулах, и не вызывают каких-либо иллюзорных эффектов. Длины ребер были рандомизированы от 15 до 40 пикселей (измеренные от конца стержня до кончика ребра).Углы ребер были рандомизированы от 10 до 90 градусов как для верхней, так и для нижней линии. Это было сделано для того, чтобы классификатор не полагался на конечные положения ребер или на информацию ограничивающего прямоугольника при оценке длины. По сути, мы хотели подтвердить, что машинное обучение принимало решение, основываясь только на длине внутренних линий (валов), а также позволяло подвергать его другим нерелевантным функциям.

Результаты

Эксперимент I: Контроль

Первый эксперимент, который мы провели, состоял в том, чтобы убедиться, что классификатор может отличать длинные изображения от коротких с приемлемым уровнем точности и точности для набора контрольных стимулов.Используемые нами контрольные стимулы показаны на рис. 3, столбец 2, где в верхней строке есть стрелки, указывающие влево, а в нижней строке — стрелки, указывающие вправо. Углы ребра были рандомизированы от 10 до 70 градусов. Мы выбрали эти контрольные стимулы (аннотированные LR), потому что они содержат такое же количество функций, что и те, которые присутствуют в наших тестовых стимулах иллюзий.

Как и ожидалось, на результаты эксперимента повлиял размер сети. Мы варьировали количество блоков S2 (в соответствии с количеством изученных функций) и измеряли точность классификации как среднее значение производительности (% правильных ответов) в каждом из 10 прогонов со 150 тестовыми изображениями на категорию.Рисунок 4 иллюстрирует эти результаты, при этом столбцы ошибок обозначают стандартную ошибку среднего значения между прогонами. Когда размер сети достиг 1000 ячеек S2, производительность превысила 90%. При размерах сети более 1000 производительность существенно не улучшилась. Поэтому мы решили использовать этот размер сети для всех последующих экспериментов, чтобы достичь высокой точности при минимальных вычислительных затратах. Для наших следующих экспериментов критическое сравнение было между нашим контролем и условиями иллюзии.

Рис. 4. Эксперимент I: контрольные результаты.

Точность условия управления в зависимости от размера сети блоков S2. Показанные значения являются средними для 10 прогонов. Планки погрешностей показывают стандартную ошибку среднего.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g004

При размере сети в 1000 ячеек S2 мы достигли общей точности 90,3% для нашего контроля. Мы заметили небольшое расхождение между нашей ДЛИННОЙ категорией (89,2%) и нашей короткой категорией (91.47%), однако это не было статистически значимым (с использованием двустороннего парного t-критерия, p> 0,05).

Эксперимент II: Эффект иллюзии

Во втором эксперименте сравнивались результаты контрольного эксперимента с результатами, полученными с использованием иллюзорных изображений Мюллера-Лайера (ML). Протестированные нами ML-изображения показаны на рис. 2 в столбце 3, где в верхней строке всегда есть стрелки, а в нижней строке всегда есть стрелки. Длина и угол плавника варьировались так же, как и для контрольных изображений.Если в верхней строке всегда есть стрелки для каждого тестового изображения, верхняя линия будет казаться удлиненной для восприятия. Нижняя строка, всегда имеющая стрелки, будет выглядеть сжатой. Для человека-наблюдателя это означает, что, когда две линии объективно имеют одинаковую длину, верхняя линия будет казаться длиннее. Поэтому, когда людям показывают любое из этих изображений машинного обучения, они будут классифицировать их как «длинные» чаще, чем когда используются контрольные изображения.

Если модель не подвержена иллюзии, уровни точности должны быть аналогичны показанным в эксперименте I.Однако, если модель подвержена иллюзии, мы должны ожидать увидеть два эффекта. Во-первых, для категории LONG мы ожидаем увидеть модель, классифицирующую их выше уровня точности в контрольном условии (89,2%). Во-вторых, для категории КОРОТКИЕ мы ожидаем, что классификатор будет работать хуже, чем контрольное условие (91,47%). Из-за согласованной конфигурации тестовых изображений машинный обучающийся будет классифицировать изображения как «длинные» чаще, чем контрольное условие.Это приведет к чрезмерной классификации для ДЛИННОЙ категории и пониженной классификации в КРАТКОЙ категории.

На рисунке 5 показана точность (с точки зрения% правильности) классификации изображений ML, построенная рядом с контрольным условием из эксперимента I. Отображаемые значения представляют собой среднее значение 10 прогонов для 150 тестовых изображений на категорию, а полосы ошибок указывают на стандартную ошибку. Размер сети S2 был установлен на 1000, как в контрольном условии. Как видно из рисунка, условие ML показывает точность классификации выше контрольного условия для категории LONG, однако эта разница имеет тенденцию только к значимости (с использованием двухвыборочного t-критерия равной дисперсии, p = 0.0674). Обратный эффект показан в категории КОРОТКИЕ, где условие ML выполняется при точности классификации условия управления. Разница между условиями ML и контроля для категории SHORT была значительной (с использованием двухвыборочного t-критерия равной дисперсии, p = 0,000027). Это указывает на то, что модель действительно восприимчива к MLI.

Рис. 5. Эксперимент II: результаты контроля и иллюзии.

Точность (в процентах правильности) для контрольных изображений по сравнению с изображениями ML.Показанные значения являются средними для 10 прогонов. Планки погрешностей указывают стандартную ошибку среднего.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g005

Эксперимент III: Сила иллюзии под углом

Результаты, показанные в эксперименте II, демонстрируют ошибки, согласующиеся с иллюзорным эффектом; однако они не дают подробной картины эффективности классификации с использованием HMAX для контроля по сравнению с иллюзорными данными. Мы можем получить лучшую картину иллюзорного эффекта в HMAX, измеряя классификацию по возрастающей разнице в длине линий.Построив результаты классификации в виде психометрической функции, мы можем извлечь такую информацию, как Точка субъективного равенства (PSE) для иллюзорного стимула. Кроме того, мы можем выделить факторы, которые, как известно, влияют на силу иллюзии, такие как размер угла ребра или длина ребра, и наблюдать соответствующие изменения в PSE.

На рис. 6 показаны результаты для контрольного условия в сравнении с условиями иллюзии с тремя разными углами плавников, нанесенными на график в виде психометрических функций.Если смотреть по оси X, отрицательные значения слева указывают на КРАТКУЮ категорию, а положительные значения справа — на ДЛИННУЮ категорию. Ось Y показывает процент изображений, классифицированных как ДЛИННЫЕ. Если бы классификатор всегда мог правильно определять категории длины строки, мы бы увидели функцию резкого шага, которая принимает значение 0% слева и 100% справа, с резким переходом при разнице длины строки, равной нулю. Вместо этого мы видим серию сигмовидных функций, показывающих, что, когда разница в длине строки велика (в отрицательном или положительном направлении), системе легче сделать правильное классификационное суждение.Подобные сигмовидные кривые типичны при картировании психофизических реакций человека.

Рис. 6. Эксперимент III: Сила иллюзии под влиянием угла.

Результаты представлены в виде психометрических кривых, где значения слева представляют КОРОТКОЕ условие, а значения справа — ДЛИННОЕ состояние. Условие управления со свернутыми углами не показывает смещения. Для иллюзорных линий с ребрами 40 градусов мы видим PSE примерно в 12 пикселей. Иллюзорные линии с 20-градусными плавниками показывают большую PSE, соответствующую человеческим данным.Иллюзорные линии с плавниками под углом 60 градусов больше не демонстрируют иллюзорный эффект, обозначенный пересечением кривой через 50%, когда разница в длине линии равна нулю.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g006

Сначала мы построили контрольное условие со свернутыми углами. Когда наблюдались большие различия в длине линий (60 пикселей), HMAX смог классифицировать около потолка как для категории ДЛИННАЯ (крайняя правая), так и категории КОРОТКАЯ (крайняя левая).Когда классификация была на уровне 50%, что указывает на то, что верхняя и нижняя строки были оценены как имеющие одинаковую длину (то есть PSE), разница в длине строки была равна нулю, что указывает на отсутствие смещения. Однако фигуры ML с ребрами 40 градусов показали PSE -12,5 пикселей. Это означает, что для ребер с углом 40 градусов верхняя линия должна быть на 12,5 пикселей короче, чтобы HMAX считал две линии одинаковой длины. Иллюзорные линии с ребрами под углом 20 градусов продемонстрировали гораздо меньший PSE -41 пиксель. Учитывая человеческие данные, плавники под углом 20 градусов могут создать иллюзорную ошибку в 26% [24].Для наших строк от 120 до 240 пикселей это создаст среднее значение PSE в 46,8 пикселей. Следовательно, PSE для ребер с углом наклона 20 градусов в HMAX относительно согласуется с данными человека. Иллюзорные линии с ребрами под углом 60 градусов больше не демонстрировали иллюзорный эффект, обозначенный нулевым PSE.

Человеческие данные для иллюзии Мюллера-Лайера показывают меньшие эффекты при увеличении угла [24], что также было продемонстрировано HMAX. Для данных с углом 20 градусов производительность HMAX почти соответствовала характеристикам человека.Однако, когда углы плавников были увеличены, иллюзорный эффект уменьшился раньше в HMAX по сравнению с данными людей. Данные 40 градусов показали меньший эффект, чем ожидалось, тогда как данные 60 градусов не показали никакого эффекта, в то время как люди, как известно, испытывают эффект Мюллера-Лайера с углами до 80 градусов [18]. Таким образом, хотя мы наблюдали общий иллюзорный эффект и деградацию иллюзорной силы с увеличением углов плавников, иллюзорный эффект уменьшался для HMAX быстрее, чем у людей.

Обсуждение

В этой статье мы разработали серию экспериментов для измерения эффективности классификации для стимула ML по сравнению с контролем в биологически правдоподобной модели распознавания объектов. Задача заключалась в том, чтобы классифицировать изображения как КОРОТКИЕ или ДЛИННЫЕ в зависимости от относительной длины верхней и нижней линий изображения. Мы обучили модель, используя набор изображений поперечных плавников, которые не вызывают у людей каких-либо иллюзий и содержат все функции, присутствующие в тестовых стимулах. В эксперименте I мы исследовали различные размеры сетей, чтобы достичь общего уровня точности классификации 90% для нашего контрольного условия.Затем мы сравнили эти результаты с иллюзорным стимулом в эксперименте II, где мы наблюдали соответствующее увеличение и уменьшение точности классификации для длинных и коротких условий. Это указывает на то, что, как и для людей-наблюдателей, эта вычислительная модель распознавания объектов показывает искаженные уровни производительности при оценке относительной длины строки для стимулов Мюллера-Лайера. В эксперименте III мы дополнительно исследовали силу иллюзии в модели, изменяя угол плавника. Мы наблюдали меньший PSE для иллюзорных стимулов с более острыми углами плавников, что указывает на больший иллюзорный эффект.По мере увеличения углов плавников увеличивается PSE. Это говорит о том, что вычислительная модель распознавания объектов HMAX способна имитировать человеческий MLI двумя способами: 1) путем демонстрации общего отклонения в классификации длины строки с иллюзорными стимулами и 2) путем демонстрации большего эффекта Мюллера-Лайера с более острым плавником. углы.

Хотя HMAX может демонстрировать иллюзорный эффект, однако наши результаты не идентичны паттернам, наблюдаемым в человеческих данных. В частности, одна из возможных причин этого заключается в том, что даже несмотря на то, что HMAX является биологически правдоподобной моделью, она опускает ряд функций, присутствующих в зрительной системе человека, в первую очередь понятие обратной связи или повторяющихся связей.Поскольку HMAX, по сути, является моделью с прямой связью, чтобы провести справедливое сравнение между иллюзией в HMAX и иллюзией у людей, результаты этой модели следует сравнивать с результатами человека, полученными с использованием парадигмы обратной маскировки или повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (rTMS). . Психофизические эксперименты с людьми, проведенные на MLI, на сегодняшний день не включают методы, устраняющие обработку обратной связи, такие как обратное маскирование или rTMS. Мы планируем провести дальнейшие эксперименты с использованием обратной маскировки на людях, чтобы учесть это сравнение.

Тщательное внимание было уделено выбору наших контрольных тестовых стимулов. Мы исключили использование изображений прямых плавников (с крыльями, перпендикулярными стержню), потому что они содержат меньшее количество функций по сравнению с стимулами ML. Мы также исключили возможность использования различных комбинаций оконечных плавников, поскольку иллюзия Мюллера-Лайера существует во многих формах. Мы обнаружили, что лучшими контрольными стимулами были комбинации стрелок влево и вправо. Эти контрольные изображения не только содержат такое же количество функций, что и стимулы ML, но также позволяют нам напрямую сравнивать уровни точности при различных углах плавников и их длине.

Неправильная классификация изображений ML, как показано на рисунке 5, указывает на то, что эта вычислительная модель подвержена ошибкам восприятия, аналогичным тем, которые испытывают люди. Эти экспериментальные результаты добавляют правдоподобия к моделям, которые принимают простую и сложную архитектуру. Модель HMAX не только способна достичь уровней точности, сравнимых с человеческой при выполнении быстрой категоризации объектов [25], теперь мы показываем, что эта модель может имитировать аспекты деятельности человека при неправильной классификации иллюзорных стимулов.

Другой важный и, возможно, самый удивительный результат этих экспериментов заключается в том, что иллюзия была создана в модели, которая включает только обработку с прямой связью. В модели HMAX отсутствуют обратные связи, и кроме начального обучения функциям на этапе обучения модели, веса и связи фиксируются во время нормальной работы. Информация в системе течет в одном направлении, от начального слоя изображения через простые и сложные уровни к SVM. Это означает, что неверная оценка длины строки ML может произойти только из-за соединений с прямой связью.

Однако, поскольку мы не видим MLI в полной мере при всех угловых условиях, это означает, что у людей могут быть другие факторы. Разрыв между модельными и человеческими данными может быть вызван недостатками модели, такими как, например, отсутствие повторяющихся связей. Другой возможностью несоответствия между данными человека и модели является использование ограниченных обучающих изображений, состоящих полностью из тонких черных линий на белом фоне. Например, включение естественных сцен в обучающий набор может улучшить совпадение с данными человека.Каждую из этих точек можно решить отдельно, тестируя другие модели или обучая HMAX с другими наборами изображений. Наши результаты обеспечивают основу для дальнейших сравнений и анализа других возможных объяснений MLI.

Изображения, используемые для обучения модели, позволяют нам дополнительно оценить предлагаемые объяснения MLI. Набор изображений, который мы использовали для обучения, был по своей природе двумерным, состоящим только из прямых черных линий на белом фоне (см. Изображения XF на рисунке 3).Чтобы проверить неверно примененную теорию масштабирования постоянства размеров Грегори [13], нам необходимо обучить модель на изображениях, сделанных в 3D-сценах. Грегори утверждает, что иллюзорные фигуры — это «плоские проекции типичных видов объектов, лежащих в трехмерном пространстве» [13]. Учитывая, что наша модель показала иллюзорный эффект без обучения на каких-либо 3D-изображениях, мы можем быть уверены, что неправильно примененное масштабирование постоянства размера не является необходимым фактором, вызывающим MLI в нашей модели, и в той степени, в которой эта модель имитирует визуальную обработку машинного обучения человека. цифры, возможно, нет необходимости объяснять поведение людей.Наш набор обучающих образов также предполагает, что иллюзия машинного обучения может возникать при отсутствии статистики отношений между изображением и источником. Howe и Purves [26] предполагают, что иллюзия ML вызвана «статистической взаимосвязью между изображениями сетчатки и их реальными источниками». В наших экспериментах мы не тренировали HMAX на каких-либо естественных изображениях и поддерживали постоянное количество функций во всех наших обучающих изображениях. Наши результаты показывают, что иллюзия Мюллера-Лайера может быть вызвана даже без информации, встроенной в естественные изображения.

Гинзбург предположил, что у людей-наблюдателей MLI вызывается в первую очередь более сильным взвешиванием информации с низкой пространственной частотой [12], что позже было подтверждено результатами Карраско [11]. Когда фигуры Мюллера-Лайера подвергаются фильтрации нижних частот, проявляется физическая разница, удлиняющая фигуру с выступающими крыльями (см. Рисунок 7). Если бы HMAX придал больший вес информации, поступающей от единиц, представляющих более крупные пространственные масштабы, можно было бы ожидать, что это произведет аналогичный эффект. Чтобы исследовать эту возможность, мы провели апостериорный анализ одной из обученных сетей.Сначала мы извлекли, как информация взвешивается на уровне SVM модели, а затем сопоставили эти веса с пространственными частотами. В модели HMAX существует прямая взаимосвязь между информацией о пространственной частоте и размером воспринимающего поля [27]. Мы смогли построить график размеров ограничивающей рамки 20 самых важных функций, используемых SVM, чтобы принять решение о классификации (из 1000 доступных). На рисунке 8 показано, что большинство высоковзвешенных функций, передаваемых в SVM, содержат информацию с высокой пространственной частотой.Это несовместимо с потенциальным объяснением того, что информация с низкой пространственной частотой очень влияет на управление MLI у людей. Таким образом, мы можем исключить возможность того, что иллюзия в сети вызвана более сильным взвешиванием информации с низкой пространственной частотой.

Рис. 7. Изображение фильтра высоких и низких частот иллюзии Мюллера-Лайера.

A: исходное изображение B: изображение, прошедшее фильтрацию верхних частот с 5 циклами на изображение. C: изображение с фильтром нижних частот с 5 циклами на изображение.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g007

Рисунок 8. Двадцать наиболее важных функций, используемых уровнем SVM в репрезентативной обученной сети, упорядоченные по размеру ограничивающего прямоугольника.

Апостериорный анализ обученной сети показал 20 наиболее важных функций, используемых для принятия решения о классификации из 1000 доступных. Более сильный вес применяется к объектам, которые имеют небольшие ограничивающие рамки и, следовательно, содержат информацию с высокой пространственной частотой.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056126.g008

Мы продемонстрировали, что эффект Мюллера-Лайера может возникнуть в искусственной модели обработки нейронной информации. Это дает возможность проверить, в какой степени предполагаемые основные нейронные механизмы способствуют иллюзии. Например, латеральное торможение было предложено как объяснение MLI [10]. Первоначально мы исследовали, как изменение уровней бокового торможения в архитектуре HMAX влияет на эффективность классификации, но изменение уровней бокового торможения повлияло на точность классификации управляющих стимулов, которая была максимальной при настройках параметров по умолчанию.Поскольку мы измеряли эффект Мюллера-Лайера, сравнивая эффективность классификации иллюзорных изображений с контрольными изображениями, мы решили сохранить уровни бокового подавления по умолчанию, при которых точность контроля была самой высокой. Возможно, будет полезно продолжить изучение роли латерального торможения в будущем. Другие возможности включают изоляцию информации в различных ориентациях, чтобы оценить их относительный вклад в размер иллюзии. Хотя они выходят за рамки настоящего исследования, они потенциально могут быть полезными тестами механизмов, способствующих развитию.

На сегодняшний день было проведено относительно немного исследований, в которых искусственные нейронные сети или компьютерные модели использовались для изучения визуальных иллюзий [7], [28], [29]. В некоторых случаях эти искусственные нейронные сети были построены не для имитации нейронных вычислений, а для демонстрации статистических корреляций во входных данных [29]. Модель, использованная в [29], состояла только из одного скрытого слоя с четырьмя однородными нейронами, что немногие сочли бы даже грубым представлением зрительной коры.В работе, представленной в [28], использовалась сеть с тремя скрытыми слоями «ориентационных нейронов», «нейронов вращения» и «нейронов, объединяющих линии». Эта сеть может примерно соответствовать одному слою простых ячеек, которые обеспечивают фильтры ориентации, и одному слою сложных ячеек, которые обеспечивают свертку. Однако это исследование не представило каких-либо количественных данных и четко не указало детали их метода, такие как размер или возможности подключения их сети. В [7] Бертулис и Булатов создали компьютерную модель для воспроизведения свойств пространственной фильтрации простых клеток и свертки сложных клеток в зрительной коре головного мозга.Они сравнили человеческие и модельные данные для иллюзии Мюллера-Лайера, однако их модель была сосредоточена только на фильтрующих свойствах нейронов. Напротив, в нашем исследовании используются методы машинного обучения для обучения модели на нескольких изображениях перед запуском задачи классификации и сравнением интересующей задачи с элементом управления. Наше исследование позволяет нам отделить внутреннюю работу модели от вводимых в нее данных в виде обучающих изображений. Таким образом, хотя существуют исследования, моделирующие визуальные иллюзии в искусственных нейронных сетях, мы считаем, что текущее исследование представляет собой значительный прогресс, поскольку является первым исследованием, смоделировавшим визуальные иллюзии в «биологически вероятной» искусственной нейронной сети.

То, что HMAX может классифицировать объекты, задача, для которой он был первоначально разработан, можно считать впечатляющим, учитывая относительную простоту модели, которая не включает обратную связь. Тем не менее, в текущем исследовании мы представили доказательства того, что модель способна предсказать человеческую производительность в совершенно несвязанной задаче, связанной с распознаванием длины строки. Кроме того, соответствие характеристик человека и машины представляет собой не только степень точности классификации, но также фиксирует структуру ошибок, которые совершаются в зависимости от разницы в длине линии и углу ребра, и создает свидетельство иллюзии.Это были эмерджентные свойства, а не модель, специально созданная для создания этих свойств. Это может вызвать вопросы относительно других визуальных явлений, которые HMAX может объяснить, а также повышает вероятность того, что HMAX может предсказывать другие явления, которые еще предстоит наблюдать. Мы надеемся, что такое исследование будет проведено в ближайшем будущем.

Благодарности

Мы благодарим Джима Матча за то, что он сделал FHLib общедоступным через Стандартную общественную лицензию GNU, и Thorsten Joachims за создание пакета SVMLight, используемого в FHLib.Мы благодарим Макса Колтерта из факультета когнитивных наук Университета Маккуори за полезные обсуждения. Мы также хотели бы поблагодарить анонимного рецензента за полезные предложения.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: AZ ANR KRB OO. Проведены эксперименты: AZ. Проанализированы данные: AZ OO. Написал статью: AZ ANR KRB OO.

Ссылки

1. ФК Мюллер-Лайер (1889) Optische Urteilstäuschungen. Архив для анатомии и физиологии 2: 263–270.
2. Fellows BJ (1967) Отмена иллюзии Мюллера-Лайера с изменением длины линии между плавниками. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии 19: 208–214.
3. Бригелл М., Ухларик Дж. (1979) Относительное определение иллюзий длины и последствий длины. Восприятие 8: 187–197.
4. Дьюар Р. (1967) Стимульные детерминанты декремента практики иллюзии Мюллера-Лайера. Канадский журнал психологии 21: 504–520.
5. Coren S, Porac C (1984) Структурные и когнитивные компоненты в иллюзии Мюллера-Лайера, оцененные с помощью циклопической презентации. Восприятие и психофизика 35: 313–318.
6. Предебон Дж. (1997) Уменьшение иллюзии Брентано Мюллера-Лайера в зависимости от времени проверки. Иоанн Предебон 27: 183–192.
7. Бертулис А., Булатов А. (2001) Искажения восприятия длины человеческим зрением. Биомедицина 1: 3–26.
8. ФК Мюллер-Лайер (1896) Zur Lehre von den optischen Tauschungen über Kontrast und Konfluxion.Zeitschrift für Psychologie und Physiologie der Sinnesorgane 9: 1–16.
9. ФК Мюллер-Лайер (1896) Über Kontrast und Konfluxion. (Zweiter Artikel). Zeitschrift für Psychologie und Physiologie der Sinnesorgane 10: 421–431.
10. Coren S (1970) Боковое торможение и геометрические иллюзии. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии 22: 274–278.
11. Carrasco M, Figueroa JG, Willen JD (1986) Тест пространственно-частотного объяснения иллюзии Мюллера-Лайера.Восприятие 15: 553–562.
12. Гинзбург A (1978) Обработка визуальной информации на основе пространственных фильтров, ограниченных биологическими данными. Кандидат наук. кандидатская диссертация, Лаборатория аэрокосмических медицинских исследований, Аэрокосмический медицинский отдел, Командование систем ВВС.
13. Грегори Р.Л. (1963) Искажение зрительного пространства как несоответствующее масштабирование постоянства. Nature 199: 678–680.
14. Гудейл М.А., Милнер А.Д. (1992) Отдельные визуальные пути восприятия и действия.Тенденции в неврологии 15: 20–25.
15. Weidner R, Fink GR (2007) Нейронные механизмы, лежащие в основе иллюзии Мюллера-Лайера и ее взаимодействие с зрительно-пространственными суждениями. Кора головного мозга 17: 878–884.
16. Weidner R, Boers F, Mathiak K, Dammers J, Fink GR (2010) Временная динамика иллюзии Мюллера-Лайера. Кора головного мозга 20: 1586–1595.
17. Серр Т., Вольф Л., Поджио Т. (2005) Распознавание объектов с функциями, вдохновленными зрительной корой.В: Материалы конференции компьютерного общества IEEE 2005 года по компьютерному зрению и распознаванию образов (CVPR 2005). Сан-Диего: IEEE Computer Society Press, 886–893.
18. Фукусима К. (1980) Неокогнитрон: модель самоорганизующейся нейронной сети для механизма распознавания образов, на который не влияет изменение положения. Биологическая кибернетика 36: 193–202.
19. Cun YL, Jackel LD, Boser B, Denker JS, Graf HP и др. (1989) Распознавание рукописных цифр: применение микросхем нейронных сетей и автоматическое обучение.Журнал коммуникаций IEEE 27: 41–46.
20. LeCun Y, Bengio Y (1995) Сверточные сети для изображений, речи и временных рядов. В: Арбиб М.А., редактор, Справочник по теории мозга и нейронным сетям, MIT Press. 255–258.
21. Серр Т., Поджио Т. (2010) Нейроморфный подход к компьютерному зрению. Сообщения ACM 53: 54–61.
22. Mutch J, Lowe DG (2008) Распознавание и локализация классов объектов с использованием разреженных функций с ограниченными восприимчивыми полями.Международный журнал компьютерного зрения 80: 45–57.
23. Hubel DH, Wiesel TN (1959) Рецептивные поля отдельных нейронов в полосатой коре головного мозга кошки. Журнал физиологии 148: 574–591.
24. Рестл Ф, Деккер Дж. (1977) Размер иллюзии Мюллера-Лайера как функция ее размеров: теория и данные. Восприятие и психофизика 21: 489–503.
25. Серр Т., Олива А., Поджио Т. (2007) Архитектура с прямой связью учитывает быструю категоризацию.Труды Национальной академии наук 104: 6424–6429.
26. Howe CQ, Purves D (2005) Иллюзия Мюллера-Лайера, объясненная статистикой отношений между изображением и источником. Труды Национальной академии наук 102: 1234–1239.
27. Серр Т., Ризенхубер М. (2004) Реалистичное моделирование простой и сложной настройки клеток в модели hmax и последствия для распознавания инвариантных объектов в коре головного мозга. Памятка AI 2004–017, Массачусетский технологический институт, лаборатория компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL).
28. Огава Т., Минохара Т., Канака И., Косуги Ю. (1999) Модель нейронной сети для реализации геометрических иллюзий на основе остроугольного расширения. В: Материалы 6-й Международной конференции по обработке нейронной информации (ICONIP ’99). IEEE, том 2, 550–555.
29. Corney D, Lotto RB (2007) Что такое иллюзии легкости и почему мы их видим? PLoS Comput Biol 3: e180.

Оптические иллюзии — это культура? | Умные новости

Это одна из самых известных оптических иллюзий, иллюзия Мюллера-Лайера.Две линии, ограниченные стрелками. Простой. Из-за уловки человеческого зрительного восприятия линии одинаковой длины выглядят по-разному, когда стрелки, направленные в разные стороны, закрывают свои концы. По словам PopSci, более века успех иллюзии оставался непоколебимым:

исследователей ision предположили, что иллюзия рассказала нам нечто фундаментальное о человеческом зрении. Когда они показали иллюзию людям с нормальным зрением, они убедились, что линия со стрелками, направленными внутрь, будет казаться длиннее, чем линия со стрелками, направленными наружу.

Но затем, в 1960-х годах, возникла идея о том, что культурный опыт может сыграть роль. До этого момента, как пишет PopSci в отрывке из недавней книги профессора маркетинга и психологии Нью-Йоркского университета Адама Альтера, «почти каждый, кто видел эту иллюзию, был СТРАННЫМ — аббревиатурой, которую психологи культуры придумали для людей из западных образованных стран. , Индустриальные, богатые и демократические общества ».

Пройдя испытание по всему миру, живучесть иллюзии развалилась.В США и в отношении потомков европейцев в Южной Африке иллюзия сработала.

Затем исследователи отправились дальше, проверяя людей из нескольких африканских племен. Бушмены из южной части Африки вообще не смогли показать эту иллюзию, посчитав линии почти одинаковыми по длине. Небольшие выборки представителей племени суку из северной Анголы и племен бете из Кот-д’Ивуара также не смогли продемонстрировать иллюзию или увидели, что линия B лишь ненамного длиннее, чем линия A.Одноименная иллюзия Мюллера-Лайера на протяжении десятилетий обманывала тысячи людей из СТРАННЫХ обществ, но она не была универсальной.

Биологическая основа того, как эти разные группы людей видели иллюзию, идентична, но реакция была совершенно другой. Успех или неудача иллюзии — это культурный эффект. Но то, что движет этой разницей, является предметом постоянных дискуссий.

В своей книге Альтер предлагает теорию о том, что западные общества, привыкшие видеть прямые линии и геометрические формы в зданиях и домах, привыкают смотреть на линии как на трехмерные изображения пространства — обращенные наружу стрелки «длинного». линия и внутренние стрелки «короткой» линии вызывают это пространственное рассуждение и подкрепляют иллюзию.

Эти интуиции связаны с культурным опытом, и люди Буша, Суку и Бете не разделяли этих интуиций, потому что им редко приходилось сталкиваться с одними и теми же геометрическими конфигурациями.

Но недавнее исследование, как утверждает Чарльз К. Чой для LiveScience, предполагает, что этот аргумент о «геометрическом опыте» может потерпеть неудачу.

В ходе исследования ученые под руководством Астрид Земан из Университета Маккуори обнаружили, что компьютер, обученный имитировать восприятие человеческого глаза, также был подвержен иллюзии Мюллера-Лайера.

«В прошлом, — пишет Чой, — ученые предполагали, что эта иллюзия была вызвана тем, что человеческий мозг неверно интерпретировал наконечники стрел и хвосты стрел как сигналы глубины — в современных условиях комнаты, здания и дороги представляют квадратные сцены с множеством граней и т. Д. может заставить людей неосознанно делать прогнозы относительно глубины всякий раз, когда они пересекают углы и углы. Однако, поскольку эта компьютерная модель не была обучена с использованием трехмерных изображений, эти результаты могут исключить эту идею ».

«В последнее время многие компьютерные модели пытались имитировать, как мозг обрабатывает визуальную информацию, потому что он так хорош в этом», — сказал Земан.«Мы способны обрабатывать всевозможные изменения освещения и фона, и мы по-прежнему распознаем объекты, когда они были перемещены, повернуты или деформированы. Мне было любопытно узнать, может ли копирование всех хороших аспектов распознавания объектов также потенциально копировать аспекты визуальной обработки, которые могут привести к ошибочным суждениям ».
Ученые обнаружили, что эти искусственные имитации мозга могут быть обмануты иллюзией.

Компьютер, не прошедший тест Мюллера-Лайера, не устраняет культурные аспекты восприятия иллюзии, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях, но он действительно открывает вопрос о том, что движет различиями.

В целом, эти результаты показывают, что иллюзия не обязательно зависит от окружающей среды или каких-либо правил, которые люди узнают о мире. Скорее, это может быть результатом неотъемлемого свойства того, как визуальная система обрабатывает информацию, которая требует дальнейшего разъяснения.

Подробнее с сайта Smithsonian.com:

Изображение недели — оптическая иллюзия
Утонул Титаник из-за оптической иллюзии?

Иллюзия мюллера лайера картинки | Gadget-apple.ru

Что такое иллюзия Мюллера Лайера и как ее объяснить?

Принцип иллюзии Мюллера-Лайера

Механизм перспективы как объяснение обманного восприятия

Статистическое объяснение

Особенности оптического обмана

Иллюзия Мюллера-Лайера в одежде

Навигация

МИНИ ЧАТ

НАШ САЙТ РЕКОМЕНДУЕТ:

Иллюзия Мюллера-Лайера — это… Что такое Иллюзия Мюллера-Лайера?

Oбъяснения

Зависимость от культурных факторов

Ссылки

сеанс иллюзий с полным разоблачением / Блог компании Mail.ru Group / Хабр

Дикий, дикий мир

Иллюзия Мюллера-Лайера: классический обман

Иллюзия Пинны-Брелштаффа: баги мозга

Работа Ричарда Рассела: иллюзия половых различий

Иллюзия Коффера: долгие лаги

Оптические иллюзии в искусстве

Влияние нейропроцессов

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

Languages

Оптические иллюзии когнитивного восприятия и инновации. Часть 1

11 оптических иллюзий в визуальном дизайне | by Nancy Pong | Основы визуального дизайна

Иллюзия Мюллера-Лайера — Студопедия

Иллюзия Мюллера-Лайера, объясненная статистикой отношений между изображением и источником

Аннотация

Методы

Результаты

Обсуждение

Благодарности

Сноски

Иллюзия Мюллера-Лайера: оптические иллюзии в психологии

Что вы видите?

Как работает иллюзия Мюллера-Лайера

Объяснение постоянства размера

Описание метки глубины

Объяснение противоречивых сигналов

Оптическая иллюзия Мюллера-Лайера. Фотографии и описания. Пояснение

Иллюзия Мюллера-Лайера

Фон

Инструкции

Полноэкранный режим

Вкладка для иллюстраций

Настройки

Сброс

границ | Иллюзия Мюллера-Лайера в искусственной нейронной сети

Заявление о конфликте интересов

Благодарности

Список литературы

Иллюзия Мюллера-Лайера в вычислительной модели распознавания биологических объектов

Abstract

Введение

Методы

Описание уровня HMAX

Описание задачи

Экспериментальная установка

Результаты

Эксперимент I: Контроль

Эксперимент II: Эффект иллюзии

Эксперимент III: Сила иллюзии под углом

Обсуждение

Благодарности

Вклад авторов

Ссылки

Оптические иллюзии — это культура? | Умные новости

Добавить комментарий Отменить ответ