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
28 октября 2021
Байесовская нейронная сеть предсказывает распад компактных планетных систем

Чтобы решить проблему прогнозирования нестабильности компактных систем, современные ученые решили внедрить архитектуру глубокого машинного обучения.

25 октября 2021
Ледяные иглы сплетают узоры из камней в замерзающих пейзажах

Узорчатая почва, определяемая сегрегацией камней в зависимости от их размера, является одной из наиболее поразительно самоорганизующихся характеристик полярных и высокогорных ландшафтов.

21 октября 2021
Экологические кризисы привели к формированию новой геологической эпохи — антропоцен

Эта эпоха стартовала в середине 20-го века и наглядно отражает то большое ускорение, которое началось со времен индустриализации в Европе.

18 октября 2021
Тусклый свет по вечерам искусственно продлевает солнечный день

Ранее высказывались опасения, что воздействие тусклого искусственного освещения в вечернее время может нарушать циркадные ритмы и режим сна. Что на деле?

14 октября 2021
Исследованы наноразмерные детали смачивания нанопокрытых поверхностей

Ученые, используя комбинацию передовых нанотехнологий и жидкофазную просвечивающую электронную микроскопию, смогли изобразить смачивание плотных массивов узорчатых вертикальных нанопилляров.

Вся информация


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