Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Ученые объяснили, как зрительный аппарат воспринимает 3D-форму и материал поверхностей

Ученые объяснили, как зрительный аппарат воспринимает 3D-форму и материал поверхностей

17 июня 2021


Одной из самых давних проблем в науке о зрении является понимание того, как изображения, которые воспроизводятся нашим зрительным аппаратом, несут информацию о форме и материале различных поверхностей. Предыдущие работы ученых рассматривали форму и восприятие материала как вычислительно некорректные: по ранним исследованиям считалось, что либо материал должен быть известен для вывода формы, либо форма должна быть известна для вывода материала. Именно поэтому задача извлечения трехмерной формы и материальных свойств поверхностей из изображений считается изначально некорректной.

В своем новом исследовании ученые предложили объяснение того, как зрительная система человека одновременно корректно передает и трехмерную форму, и материал. Они показали, что существуют пересекающиеся физические ограничения, обусловленные кривизной поверхности, на различные «виды» структуры изображения — подповерхностное рассеяние, зеркальные отражения и самозакрывающиеся контуры. Пересекающиеся ограничения вызывают специфические паттерны ковариации, характерные для полупрозрачных материалов, а также являются мощными сигналами для определения трехмерной формы. Так ученые решили показать, что в изображениях содержится информация, которая определяет состав материала и трехмерную форму светопроницаемых или полупрозрачных материалов.

В частности, в новой работе учеными было показано, что градиенты интенсивности, генерируемые подповерхностным рассеянием, формой самозакрывающихся контуров и распределением зеркальных отражений, ковариируют систематическими способами. Именно по этому принципу зрительному аппарату удается диагностировать как трехмерную форму поверхности, так и ее материальные свойства.

Эти источники ковариации изображений возникают из причинно-следственной связи с общим источником окружающей среды: кривизной трехмерной поверхности. Согласно данным, полученным с помощью аналитического оборудования, эти источники ковариации принимают форму «фотогеометрических ограничений», которые связывают изменения интенсивности, или так называемые фотометрические ограничения со знаком и направлением кривизны трехмерной поверхности, или с геометрическими ограничениями.

Ученые экспериментально продемонстрировали, используя контрольно-измерительное оборудование, что эта ковариация генерирует эмерджентные сигналы, которые визуальная система использует для получения трехмерной формы и материальных свойств полупрозрачных поверхностей, и демонстрирует эффективность этих сигналов, создавая поддельные изображения, которые вызывают яркие восприятия трехмерной формы и полупрозрачности. Сформулированные здесь концепции ковариации и коспецификации предлагают принципиальный концептуальный путь для выявления эмерджентных сигналов, которые могут быть использованы для решения проблем видения, которые исторически считались некорректными.

DDNDNDNNDD_N1000

Другая информация
29 июля 2021
Ученые выяснили, почему сияет горный лак

Во время своих экспедиций на корабле HMS Beagle с 1832 по 1836 год молодой Чарльз Дарвин описал конкретные скальные образования у берегов Южной Америки как «черную сверкающую скалу», которая «блестит ярче всего, когда поворачивается к свету».

26 июля 2021
Создана новая платформа для медицинской визуализации на основе ультразвука

Ученые создали новую платформу для развития диагностической помощи, состоящую из ультразвукового зонда на кристалле в паре с мобильным устройством и интерпретацией изображений под управлением искусственного интеллекта и облачным взаимодействием.

22 июля 2021
Представлен новый статистический анализ спектров ДЭЯР (ENDOR)

Статистический анализ спектров/сигналов ДЭЯР долгое время был мало изучен, возможно, из-за высокой частоты систематических ошибок, которые трудно моделировать.

19 июля 2021
Ученые говорят об антигенных волнах вирусно-иммунной коэволюции

Ученые решили сформулировать подобный процесс выхода вируса в терминах низкоразмерной волны, движущейся в антигенном пространстве.

15 июля 2021
Большие лесные пожары мобилизуют ртуть

Огонь может улетучивать до 99% ртути, содержащейся в растительности и почве. Газообразная ртуть может оставаться в атмосфере в течение многих лет и перемещаться вокруг планеты.

Вся информация


Сайт использует файлы cookies. Продолжая просматривать сайт Вы соглашаетесь с использованием cookies. Хорошо!