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
27 июля 2022
Вирус гепатита Е поражает эндотелиальные клетки микрососудов головного мозга

Ученые обнаружили, что как квазиоболочечные, так и необолочечные HEV могут аналогичным образом проникать через гематоэнцефалический барьер.

23 июля 2022
Усы как гидродинамические датчики добычи у кормящихся тюленей

Недавно ученые отметили замечательный случай, когда усы способствовали добыванию пищи млекопитающими в экстремальных подводных условиях: глубоком, темном океане.

20 июля 2022
Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия выявляет активность мозга в движении

Метод fNIRS продвинулся от относительно простых измерений изменений содержания кислорода в крови к сложному методу регистрации реакций мозга в реальном времени, связанных с широким спектром действий и когнитивных задач.

16 июля 2022
Инъекция шванномы с ослабленным штаммом сальмонеллы индуцирует противоопухолевый иммунитет

Поскольку бактериальная иммунотерапия использовалась при лечении некоторых злокачественных новообразований, ученые оценили ослабленный штамм сальмонеллы в качестве иммунотерапии доброкачественной мышиной шванномы.

13 июля 2022
Изучен высоко обратимый металлический цинковый анод

Перезаряжаемая металлическая цинковая батарея на сегодняшний день считается важной технологией, которая может устранить цепочку поставок и экономический кризис, вызванный химией на основе лития.

Вся информация


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