Bewegungs- wahrnehmung Referentin: Nicola Désirée Schulte Dozent: Dr. Alexander Schütz Seminar:...

Bewegungs-wahrnehmung

Referentin: Nicola Désirée SchulteDozent: Dr. Alexander Schütz

Seminar: Visuelle Wahrnehmung Kurs ASS 2009

22. Juni 2009

Visuelle Bewegungswahrnehmung 2

Einstieg

Euklidische vs. projektive Geometrie

Zerlegung d. optischen Flusses

Übertragung auf biologische Bewegungen

Zusammen-fassung

1. Warum sehen wir die Welt nicht verschwommen?

Verschluss zu lange offen &

Kamera bewegt


Einstieg




Zusammen-fassung

2. Warum erkennen wir die Umwelt als statisch und andere(s) darin bewegt?


Einstieg




Zusammen-fassung

Gruppendiskussion

1. Warum sehen wir die Welt nicht ver-schwommen, obwohl das Auge keinen „Verschluss“ hat?

2. Warum erkennen wir aus dem Wirrwarr des optischen Flusses auf unserer Netzhaut, dass die Umwelt statisch ist und andere(s) sich darin bewegt?


Einstieg




Zusammen-fassung

Antwort zur ersten Frage

• Photorezeptoren arbeiten anders als Film

• Aufgabe von photographischem Film:– Festhalten eines statischen Bildes

• Aufgabe von Photorezeptoren:– Vermitteln von Veränderungen im Lichtfluss

• Experimentell belegt:– Keine Veränderung auf der Netzhaut

keine visuelle Wahrnehmung


Einstieg




Zusammen-fassung

Antwort zur 2. Frage

a) Warum wir den Raum statisch wahrnehmen:- Globaler Lichtfluss auf der Retina bei Fortbewegung- Lokaler Lichtfluss bei Objektbewegung- Reafferenzprinzip (Rückmeldung über

Augenbewegungen) Ergänzungen durch andere Sinnesorgane

b) Wie wir die einzelnen sich bewegenden Komponenten im optischen Fluss erkennen:

„Das visuelle System ist beim Entschlüsseln des optischen Flusses darauf aus, nach bestimmten Regeln Komponenten von projektiven Invarianzen zu extrahieren.“ (S. 173)


Einstieg




Zusammen-fassung

Weiter Gliederung

• Euklidische versus projektive Geometrie

• Zerlegung des optischen Flusses– 5 kurze Experimente

• Übertragung der experimentellen Erkenntnisse auf biologische Bewegungen

• Zusammenfassende Antwort auf die Frage nach dem Erkennen der Komponenten


Einstieg




Zusammen-fassung

Euklidische Geometrie

• Parallelenaxiom:Parallele Geraden schneiden einander NIE.

PARALLEL


Einstieg




Zusammen-fassung

Projektive Geometrie

– Geometrie desStrahlenganges

– Grundlage für das perspektivische Zeichnen

WICHTIG:– Parallelenaxiom

aufgehoben

– Konstante Verhältnisse zw. geometrischen Größen


Einstieg




Zusammen-fassung

Projektive Geometrie

• Beispiele für Invarianzen von Verhältnissen

Größe des Netzhaut-bildes verändert sich

Körperproportionen bleiben gleich

Bunte Flächen ≠ Quadrate

Form wird trotzdem als Würfel erkannt

Mäd

chen

ent

fern

t sic

h

Wür

fel w

ird g

edre

ht


Einstieg




Zusammen-fassung

Zerlegung des optischen Flusses

Das menschliche Sehsystem extrahiert aus der Umwelt spontan Invarianzen von Verhältnissen

und bildet daraus (euklidisch invariante) starre Objekte, die sich im dreidimensionalen Raum bewegen.


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 1

A

B

C


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 1

• Ergebnis:

– Nur A und C bewegen sich: unsichtbare Verbindung zw. Punkt A und C

– Nur Punkt B bewegt sich Diagonale Bewegung

– Alle drei Punkte zusammen bewegen sich:B bewegt sich auf einer Senkrechten mit den Punkten A und C hin und her


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 1

• Erklärung:– A und C bilden ein bewegtes Bezugssystem für B

A, B und C bilden eine Bewegungseinheit

– Bewegung von B wird in 2 vektorielle Komponenten zerlegt:eine relative Bewegung zu A und eine zu C


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 1

• Bezug zur Frage nach dem Erkennen von Bewegungskomponenten:

Gleiche Bewegungskomponenten (A und C ODER der Körper des Kindes)

bilden ein bewegtes Bezugssystem

für andere Bewegungskomponenten (B ODER Hand des Kindes oder Marienkäfer)


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 1

Das visuelle System zerlegt den optischen Fluss in eine hierarchisch geordnete Reihe von bewegten Bezugssystemen

und relativen Bewegungen zu jedem davon.


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 2

• Ergebnisse:– Statt zwei Punkten, die sich auf einer Ellipse

bewegen, nimmt man eine starre Verbindung zw. den Punkten wahr, die sich auf einem gekippten Kreis bewegen.

Wahrnehmungsanalyse erfolgt spontan nach den Prinzipien der projektiven Geometrie.


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 3

• Ergebnis:– Statt einer Formveränderung bevorzugt das visuelle

System automatisch die Wahrnehmung einer Vor- und Zurückbewegung eines Quadrates mit invarianter Größe.


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 4

• Ergebnis:– Wahrnehmung einer Formveränderung bei

gleichzeitiger Wahrnehmung einer Bewegung ist natürlich trotzdem möglich.

– Bsp.: Wolken o.ä.


Einstieg




Zusammen-fassung

Experiment 5

• Ergebnis:– Zur Interpretation der Veränderung einer Figur als

kontinuierliche, perspektivische Transformation entsteht sogar der Eindruck, dass eine Fläche biegsam ist.


Einstieg




Zusammen-fassung

Fazit der Experimente

Der Betrachter ist nicht fähig, frei zu wählen

zw. der euklidischen Interpretation einer sich verändernden Geometrie einer Figur

und einer projektiven Interpretation.


Einstieg




Zusammen-fassung


• Bewegte Endpunkte ansonsten unsichtbarer Linien genügen, um eine starre Linie wahrzunehmen, die sich im dreidimensionalen Raum bewegt.

12 bewegte Lichtpunkte können innerhalb 1/10 Sek. als menschliche Bewegung wahr-genommen werden.

Annahme:

Erkennung von Invarianzen = Produkt „fest verdrahteter“ Nerven von Retina zum Cortex (S. 176)


Einstieg




Zusammen-fassung

Fazit

• Das visuelle System abstrahiert aus den sich bewegenden Lichtpunkten Invarianzen von Verhältnissen, die es ermöglichen die menschliche Bewegung wahrzunehmen.

Lichtspuren einer gehenden Person

Point-Light-Walker:Person mit Lichtern an12 wichtigen Gelenken


Einstieg




Zusammen-fassung

Antwort auf die Frage 2

Wahrnehmen verschiedenerBewegungen

VisuellerFluss

Zerlegung in Vektoren

Zusammen-setzen zu bewegten Bezugssystemen

Erkennen von projektivenInvarianzen

Alles verstanden?

Vielen Dank für Eure Mitarbeit

und Aufmerksamkeit!

Beispielfragen für die Klausur

• Wieso sehen wir die Welt nicht verschwommen?Antwort: s. Folie 5

• Erkläre anhand eines Beispiels die Zerlegung des optischen Flusses!

Antwort: s. Folien 13 und 14

• Wie ist es zu erklären, dass wir 12 bewegte Punkte innerhalb kürzester Zeit als menschliche Bewegung erkennen?

Antwort: s. Folien 22 und 23

Quellen• Textgrundlage:

G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986)• Bilder (Stand: 14 Juni 2009):

– Auge: http://www.scharfe-preise.net/Home/Infos/Auge.png– Kamera: http://www.u-steinke.de/Cameras/JPG-www/Canon_EOS.jpg– Kamera, graphisch:http://www.openfoto.de/wp-content/uploads

/2009/01/grafik_3a.gif– Bild, verwackelt::

http://www.theartcompany.de/content/de/K1SPaCE1DCNSTLER/ULRICH1SPaCE120STAEGE/05_lichtfluss170.jpg

– Mann am Tisch: https://www.mev.de/imagedb/LAYOUT_WZ/ART/VOL_01/AC0010216.jpg

– Mädchen: http://www.schulbilder.org/schlafen-gehen-t7310.jpg– Regal: http://www.buecher-regalsystem.de/buecher-max/buecher-

regal_c_36.jpg– Fluchtpunkt: http://www.kunstkurs-online.de/Seiten/perspektivisch-

zeichnen/perspektive-malen.jpg– Fragen: http://p3.focus.de/img/gen/S/6/HBS6h0y6_Pxgen_r_220xA.jpg– Restliche Bilder aus: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986)

http://www.scharfe-preise.net/Home/Infos/Auge.png

http://www.u-steinke.de/Cameras/JPG-www/Canon_EOS.jpg

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