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Sensazione e Percezione Eleonora Bilotta. Sommario In questa lezione si affronteranno i seguenti argomenti: I processi sensoriali Introduzione alla psicofisica.

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1 Sensazione e Percezione Eleonora Bilotta

2 Sommario In questa lezione si affronteranno i seguenti argomenti: I processi sensoriali Introduzione alla psicofisica Il riconoscimento degli oggetti Le leggi dellorganizzazione percettiva

3 La sensazione La funzione degli organi di senso è registrare i cambiamenti che avvengono nellambiente e trasmetterli al cervello. Per esempio il sistema visivo è sensibile alla luce riflessa da un oggetto (energia elettromagnetica) e, quindi i diversi sistemi sensoriali devono tradurre in impulsi nervosi.

4 La trasduzione sensoriale Ogni senso comporta la trasduzione, o modificazione di stato, di un tipo di energia presente nel mondo esterno (onde luminose o sonore, ad esempio) in segnali neuronali, un altro tipo di energia.

5 Accessory structure modifies energy Receptor transduces energy into a neural response Sensory nerve transfers the coded activity to the central nervous system Thalamus processes and relays the neural response Cerebral cortex receives input and produces the sensation and perception Energy contains information about the world

6 Il processo di trasduzione I sensi non devono rispondere solo alla stimolazione di una particolare forma di energia, ma devono anche rispondere in modo differenziato alle variazioni di tale energia. Ogni forma di energia può variare secondo due dimensioni: quantitativa e qualitativa. Per tutti i sensi il processo di trasduzione avviene in modo tale che linformazione relativa alla quantità e alla qualità dellenergia si conserva nel pattern dei potenziali dazione inviati al cervello (codificazione).

7 La relazione psicofisica Essa rappresenta la relazione tra lo stimolo fisico esterno che questo provoca. Lo studio delle relazioni che si instaurano fra l'intensità dell'energia che colpisce gli organi di senso e l'intensità dell'esperienza sensoriale del percipiente, cioè "il rapporto fra il mondo degli stimoli fisici e quello delle esperienze psicologiche da essi prodotte" (Fechner, ).

8 Limiti degli organi di senso Nella fase di registrazione i nostri organi di senso vincolati da alcuni limiti. Il primo è legato al fatto che ogni sistema è sensibile solo ad un particolare tipo di energia. Ciò comporta che molti altri stimoli sono presente nellambiente ma noi non possiamo avvertirli, perché il nostro sistema sensoriale non è capace di rilevarli.

9 Le soglie Un altro limite è lintensità dello stimolo. Questo vuol dire che qualsiasi stimolo fisico deve raggiungere un livello minimo per suscitare una sensazione. Questo livello, chiamato soglia assoluta, segna il confine fra gli stimoli che vengono recepiti dallorganismo (stimoli sovraliminari) e gli stimoli che, pur essendo presenti, non sono avvertiti dallorganismo (stimoli infraliminari).

10 La soglia assoluta

11 La soglia differenziale La soglia differenziale è la minima differenza tra due stimoli che possa essere colta. La differenza minima di intensità che due stimoli devono avere per essere avvertita nel 50% dei casi.

12 Misurazione della soglia differenziale Come per la soglia assoluta ma presentando ogni volta due stimoli: Stimolo standard – costante. Stimolo di confronto – variabile. La risposta consiste nel segnalare quando si sente la differenza. La soglia differenziale si ha quando il soggetto capta la differenza nel 50% dei casi.

13 Legge di Weber e di Fechner La differenza appena percepibile è una costante, che ha un valore specifico per ogni modalità sensoriale (Costante di Weber), e che misura l'intensità di uno stimolo dicendoci di quanto esso deve variare per essere percepito come diverso da un altro. Ad esempio per la pesantezza è Se il peso iniziale è gr.40 la differenza appena percepibile sarà di 0.02X40, cioè 0.8 gr., se il peso iniziale è gr.400, la differenza appena percepibile sarà di 0.02X400, cioè 8gr.

14 Legge di Weber e di Fechner Fechner scoprì che tra l'intensità dello stimolo e quella della sensazione vi è una relazione per cui dall'una si può ricavare l'altra. Perché l'intensità di una sensazione cresca in progressione aritmetica, lo stimolo deve accrescersi in progressione geometrica (Fechner, ). Relazione espressa dalla formula: S = k logI (S= sensazione; k costante specifica per modalità sensoriale; log, logaritmo; I intensità dello stimolo).

15 Legge di Weber e di Fechner

16 Introduzione alla percezione Gli organi di senso rappresentano la base biologica della percezione. Nelluomo concludono la loro maturazione entro i primi 4-5 mesi di vita. Le informazioni registrate dagli organi di senso, specie-specifiche, vengono integrate attraverso il processo percettivo, che a sua volta funziona in modo pre-programmato in base alle sue caratteristiche biologiche.

17 Problema Quale fiducia dare agli organi di senso e alla percezione, che si fonda sui dati da essi rilevati? Sappiamo che i dati sensoriali non sono sempre veridici, ci sono infedeltà percettive, distorsioni, mancate corrispondenze. Questa constatazione può condurre ad una svalutazione dell'attività percettiva a causa di una falsa impostazione del problema: ritenere cioè che lo scopo della percezione sia la registrazione accurata di ciò che è presente nel mondo.

18 Risoluzione del problema Il problema si risolve a favore della fiducia nella percezione (specie-specifica) se la si considera come un complesso meccanismo, preposto alla raccolta ed elaborazione, in tempi molto brevi, di una grande quantità di informazioni utili e/o necessarie al sistema cognitivo e a quello motorio per raggiungere i loro obiettivi, prima di tutto quello della sopravvivenza.

19 La percezione La percezione visiva ha come oggetto di studio l'esperienza percettiva, ovvero ciò che noi vediamo, così come lo vediamo. Ciò che noi vediamo, così come lo vediamo, può essere chiamato fenomeno. Detto altrimenti, la percezione visiva studia l'organizzazione dello spazio percettivo, data una certa configurazione di stimoli limitata nel tempo e nello spazio.

20 Realismo ingenuo e percezione Realismo ingenuo: la percezione è una fotocopia della realtà: quello che percepiamo nel mondo fisico (percetto) corrisponde alla realtà percepita (fenomenico). NON E PROPRIO COSI Si può verificare il fenomeno dellassenza delloggetto fenomenico: quello che esiste nel mondo fisico non compare a livello percettivo (figure mascherate o nascoste: mimetismo) Si può verificare il fenomeno dellassenza delloggetto fisico: quello che percepiamo sul piano fenomenico non esiste sul piano fisico (figure anomale). Si può verificare una discrepanza fra oggetto fisico e fenomenico (illusioni ottiche).

21 Elaborazione dellinformazione che si conclude con la percezione Input Ambientale (Stimolo Distale) Registro Sensoriale (Stimolo Prossimale, Organi di Senso) Selezione Tramite Attenzione Selettiva dellinput Interessante Percezione-Riconoscimento

22 La catena psicofisica Perché abbia luogo una percezione si devono dare 3 condizioni: un pezzo di mondo che emetta e/o rifletta qualche tipo di energia (stimolo distale). un tipo di energia (fisica, chimica, meccanica ecc.) che sia in grado di modificare gli organi sensoriali (questa stimolazione che ricevono gli organi di senso viene detta stimolo prossimale). un sistema di elaborazione che sia in grado di decodificare e interpretare le modificazioni che l'energia ha prodotto negli organi di senso (dà luogo al percetto).

23 La catena psicofisica 1 2, La luce che viene riflessa dalloggetto arriva allocchio dellosservatore, 2 - forma unimmagine sulla retina 3 - e genera impulsi elettrici nei recettori; 4 - gli impulsi nervosi viaggiano attraverso le fibre nervose, 5 - raggiungono il cervello 6 - dove vengono elaborati 7 - e il percettore vede loggetto

24 Catena psicofisica: lesempio della vista Trasmissione neurale: vie tra la retina e il cervello. Linformazione visiva si dirige verso la corteccia visiva (lobo occipitale). Incrocio nel chiasma ottico: la metà destra del campo visivo si proietta sulla metà sinistra di ogni retina. Occhi frontali, con buona visione stereoscopica (profondità).

25 Le aree della corteccia occipitale

26 Esperimento Coprite locchio sinistro e, tenendo il foglio alla distanza di 30 cm circa dagli occhi, fissate la croce e contemporaneamente avvicinate lentamente il foglio al viso finché limmagine del punto scomparirà. Ripetete la prova con locchio destro coperto: fissando il punto nero scomparirà la croce.

27 Esperimento In questo caso la x viene sostituita dalla barra nera.

28 Elaborazione bottom-up e top- down La prima prospettiva ipotizza una modalità di elaborazione guidata dai dati sensoriali, ossia dalle singole parti dello stimolo. La seconda ipotizza che la percezione sia guidata dalla conoscenza o guidata dai concetti cioè basata sulle rappresentazioni contenute in memoria. Es.: possiamo riconosciamo unautomobile a partire dalla proprietà fisiche oppure partendo dal concetto di automobile.

29 Elaborazione bottom-up e top- down Il problema top-down o bottom-up o entrambi nasce quando si desidera assegnare una struttura a dei dati secondo qualche principio top-down: si usano i principi per predire i dettagli dei dati (struttura degli oggetti per predire le disparità retiniche) bottom-up: si usano i dati per predire le strutture a livello più alto (disparità retiniche per struttura oggetti) Differenti modalità di predizione: qual è la migliore? le sole considerazioni computazionali non permettono di decidere quale modalità adotta un sistema cognitivo necessità di prove empiriche bottom-up: il sistema funziona senza conoscenze di alto livello top-down: il sistema funziona quando i dati sono degradati

30 La teoria della percezione di Gibson Rifiuto della teoria cognitivista dellelaborazione delle informazioni: le informazioni sono già presenti nella stimolazione e possono essere colte direttamente. Teoria della percezione diretta. Sensi = sistemi percettivi diretti con la funzione di cogliere le invarianti strutturali disponibili nellambiente. Ad esempio, linformazione raccolta dallocchio è quella necessaria per la percezione visiva.

31 La teoria della percezione di Gibson Ask not what is inside the observers head, but what the observers head is inside of. È impossibile studiare processi percettivi e cognitivi indipendentemente dal contesto e dal tipo di implementazione. Nesso organismo-ambiente (= ciò che circonda lorganismo). Ambiente non corrispondente allambiente fisico. Nellambiente cè: un mezzo (atmosfera) che ci permette di spostarci e di percepire le sostanze, delle sostanze (rocce, suolo, minerali, piante, animali, ecc.), delle superfici che riflettono la luce, hanno una forma, una tessitura, variano.

32 La teoria della percezione di Gibson Quando ci muoviamo in un ambiente statico, la luce entra nellocchio in movimento dellosservatore, subendo modificazioni continue e sistematiche: il flusso ottico. Da assetto ottico, statico -> a flusso ottico, dinamico. Nel mutamento aspetti che restano invarianti: es. rigidità degli oggetti. Il movimento è essenziale per la visione. Il movimento dellosservatore nel flusso produce trasformazioni nel flusso ottico.

33 La teoria della percezione di Gibson: le affordances Per Gibson, le informazioni hanno senso per lorganismo che le coglie direttamente dalla stimolazione in quanto affordances presentate dallambiente in relazione al valore evolutivo che hanno per lorganismo.

34 La teoria della percezione di Gibson: le affordances Lambiente si offre al soggetto. Es. mela. Le affordances riguardano SIAla percezione che lazione. Le affordances sono SIA soggettive che oggettive Le affordances riguardano SIA lambiente che gli individui.

35 La teoria della percezione di Gibson: le affordances Le affordances sono variabili. Variabilità e soggettività della affordances sono rapportate alle dimensioni degli individui. Artefatti: abbiamo modificato lambiente per modificare quello che ci offre.

36 La posizione di Neisser Lindividuo possiede degli schemi cognitivi che lo orientano e lo guidano nella esplorazione percettiva (e selezione) degli stimoli, attraverso un meccanismo di assimilazione. Nel caso in cui gli elementi ambientali siano incongruenti (o nuovi e sconosciuti) rispetto agli schemi posseduti dal soggetto, gli schemi stessi verranno modificati (accomodati) in funzione dei feedback ambientali.

37 Ciclo percezione-azione di Neisser

38 La teoria di Marr Marr (1982): "Vision is a process that produces from images of the external world a description that is useful to the viewer". Elementari: distribuzione nello spazio dellintensità della luce che colpisce la retina. Strutturali: legate alle relazioni tra le parti consentono di riconoscere lo stimolo. Anche se variazioni delle proiezioni retiniche, ricostruiamo la stessa struttura delloggetto.

39 La teoria di Marr Marr(1982) propone 4 livelli di rappresentazione: Immagine Sketch primario Sketch a 2 ½D Sketch a 3D Ogni forma di rappresentazione ha un insieme di primitivi-

40 La teoria di Marr Immagine – rappresenta lintensità della luce Abbozzo (sketch) Primario. Rappresenta i cambiamenti di intensità. Primitivi: linee, contorni, angoli. Abbozzo a 2D Rappresenta le superfici visibili.½. Primitivi: superfici con diverso orientamento.

41 La teoria di Marr Modello a 3D rappresenta la struttura 3D – Primitivi: cilindri con orientamento – Risolve il problema della visione di livello alto: riconoscimento degli oggetti. Costanza delloggetto: non cambia con il punto di vista. Implica un quadro di riferimento basato sulloggetto

42 Riconoscere gli oggetti Partiamo dalla seguente domanda: come facciamo a riconoscere una lettera o una parola nonostante le diverse forme nelle può essere scritta? Riconoscere una configurazione visiva significa fare un confronto tra gli stimoli in arrivo e le informazioni presenti in memoria.

43 Comparazione tra sagome Questa teoria parte dal presupposto che nella nostra memoria sarebbe archiviato un numero enorme di sagome, ossia tutte quelle forme di oggetti che possiamo riconoscere. Oggetto = comparazione tra le sagome presenti in memoria e quelle presenti nellambiente. Il risultato di questo processo è il riconoscimento delloggetto.

44 Comparazione tra sagome Mentre nella realtà esistono strumenti in grado di utilizzare questi sistemi di confronto (es. codici a barre). Ogni oggetto è caratterizzato da un particolare codice. La nostra memoria non può contenere un archivio con un enorme numero di configurazioni tali da permetterne il riconoscimento.

45 Teoria dei prototipi Questa teoria prevede che il confronto avvenga tra lo stimolo esterno ed un prototipo interno che contiene le proprietà più frequenti e più tipiche di un certo insieme di oggetti. Un prototipo non ha le proprietà di una sagoma, ma è una rappresentazione astratta della configurazione. In sostanza non deve essere identico ma occorre solo che condivida alcune delle proprietà della configurazione.

46 Teoria dei prototipi Questo significa che saremo in grado di conoscere il nostro amico anche se ha la barba più lunga. Oltretutto noi siamo in grado di formarci dei nuovi prototipi di oggetti pur non avendoli mai visti prima, integrando le caratteristiche di una determinata configurazione. Il problema è che questa teoria non spiega come si formano nella nostra memoria i prototipi e le modalità secondo le quali sono archiviati.

47 Teoria delle caratteristiche Secondo questa teoria il confronto avverrebbe tra alcune caratteristiche delle stimolo esterno e le proprietà archiviate in memoria. Il riconoscimento avverrebbe per stadi successivi, ossia: Rilevata così come appare sulla retina. La configurazione sarebbe sezionata analizzandone le proprietà che la costituiscono. Lassemblaggio delle proprietà dello stadio precedente darebbe vita al riconoscimento cognitivo.

48 Teoria delle caratteristiche Gli stimoli visivi sono riconosciuti comparando le proprietà che contengono con le caratteristiche presenti in memoria. Siamo in grado di riconoscere gli stimoli che contengono il maggior numero di caratteristiche contenute anche in memoria. Rispetto alle altre teoria questa è supportata da evidenze empiriche.

49 Il completamento amodale La percezione costruisce la realtà di cui abbiamo esperienza. Nella figura la parte nascosta della striscia nera è presente nella nostra coscienza anche se non è fisicamente visibile.

50 Larticolazione figura-sfondo (Rubin, 1915) È la prima segmentazione del flusso delle stimolazioni: non cè figura senza sfondo e viceversa. Nella figura a lato riusciamo a riconoscere uno sfondo come figura allinterno della configurazione in cui la figura ha una sua forma mentre lo sfondo ne è privo? Sagome incluse Area minore Assi cartesiani

51 Larticolazione figura-sfondo Nella comune osservazione visiva, gli spazi vuoti tra gli oggetti non vengono notati. Noi vediamo gli oggetti come entità dotate di forma, mentre gli spazi intermedi ne sono privi, salvo quando esercitiamo un certo sforzo e riusciamo a vedere i vuoti come figure.

52 Larticolazione figura-sfondo Larea minore è percepita come figura Diventa figura la regione con gli assi orientati secondo le direzioni principali dello spazio percettivo, verticale e orizzontale

53 Larticolazione figura-sfondo La regione inclusa-circoscritta è percepita come figura Diventa figura la regione convessa (favorisce lemergere della figura), rispetto a quella concava (tende a provocare la percezione di sfondo)

54 Esempio di loghi che usano lorganizzazione figura-sfondo

55 Dalla figura-sfondo alle figure reversibili Non sempre, la relazione figura-sfondo risulta completamente determinata dalle caratteristiche dello stimolo visivo. Quando gli indizi presenti nella scena sono scarsi oppure ambigui, incontriamo delle difficoltà nel decidere a quale forma attribuire il significato di figura e a quale il significato di sfondo. Questo fenomeno è detto figura reversibile, vale a dire figure nelle quali si ha una inversione tra la figura e lo sfondo.

56 Figure reversibili o instabili Quando nessuna di queste condizioni privilegia una parte del campo visivo rispetto alle altre, si ha una situazione di instabilità e una continua reversibilità del rapporto figura/sfondo.

57 Figure bistabili Nel caso delle figure bistabili assume rilevanza anche limpostazione soggettiva dellosservatore, che determina la segregazione figura/sfondo sulla base di uno spostamento dellattenzione (Kanizsa, 1975).

58 La Psicologia della Gestalt: i principi dellorganizzazione percettiva Linformazione che noi percepiamo sta in questa organizzazione. Di fatto, Gestalt in tedesco significa insieme organizzato, configurazione armonica e secondo i fautori di questo approccio, la vera unità fondamentale per lo studio della percezione sta nella Gestalt dello stimolo sensoriale, non nei singoli elementi che lo compongono.

59 La Psicologia della Gestalt: i principi dellorganizzazione percettiva Questo processo di organizzazione intrinseca è regolato da alcuni fattori o leggi gestaltiche. Grazie a questi fattori le parti di un campo percettivo vengono a costituire delle totalità coerenti e strutturate (Gestalten) come figure sullo sfondo, come oggetti dotati di proprie caratteristiche (colore, movimento, ecc.). In questa prospettiva la percezione costituisce un processo primario che conduce alla segmentazione del campo fenomenico in unità distinte con le loro proprietà e relazioni immediate ed evidenti (Kanizsa, 1980).

60 La Psicologia della Gestalt: i principi dellorganizzazione percettiva Nella teoria formulata dalla Gestalt il sistema nervoso è predisposto a rispondere ai pattern degli stimoli sensoriali con meccanismi innati, che agiscono in base ad alcune regole fondamentali, definite principi dellorganizzazione percettiva: (Koffka, 1935; Wertheimer, 1923): Vicinanza, somiglianza, chiusura, continuità, movimento comune, simmetria, esperienza passata.

61 Vicinanza Tendiamo a vedere gli elementi di uno stimolo visivo tra loro vicini come parti dello stesso oggetto, e quelli distanti come parti di oggetti differenti. Questo ci permette di separare un vasto insieme di elementi in un insieme meno numeroso di oggetti.

62 Somiglianza Tendiamo a vedere gli elementi di uno stimolo fisicamente simili come parti dello stesso oggetto, e gli elementi diversi come parte di oggetti differenti. Siamo in grado di distinguere tra due oggetti diversi in base alle differenze visive.

63 Somiglianza dovute al colore La similarità del colore fa sì che una serie di punti neri e grigi venga percepita come una serie di quadrati neri che si alternano a quadrati grigi.

64 Chiusura Tendiamo a vedere le forme come delimitate da un contorno continuo e a ignorare le eventuali interruzioni di tale continuità. Questo ci aiuta a percepire le forme come complete anche quando sono parzialmente nascoste da altri oggetti.

65 Continuità Quando varie linee si intersecano, tendiamo a riunire i segmenti in modo da formare linee il più possibile continue, col minimo cambiamento di direzione. Questo ci permette di attribuire una certa linea a un particolare oggetto quando due o più oggetti si sovrappongono.

66 Movimento comune Quando gli elementi di uno stimolo si muovono nella stessa direzione e alla stessa velocità, tendiamo a vederli come parti di un unico oggetto. Questo ci aiuta a distinguere un oggetto in movimento dallo sfondo.

67 Simmetria Il sistema percettivo cerca di produrre percezioni il più possibile eleganti: semplici, ordinate, simmetriche, regolari e prevedibili. Il nostro sistema percettivo organizza gli stimoli nella forma più semplice possibile.

68 Esperienza passata Wertheimer ha aggiunto anche un fattore empirico: la segmentazione del campo avverrebbe, a parità delle altre condizioni, anche in funzione delle nostre esperienze passate, in modo che sarebbe favorita la costituzione di oggetti con i quali abbiamo più familiarità, che abbiamo già visto, piuttosto che di forme sconosciute o poco familiari. In unaccezione più moderata, i gestaltisti consideravano che lesperienza passata non influisse sui processi di base ma che influisse sullorientare tali processi in particolari direzioni rispetto ad altre.

69 Le illusioni ottiche A volte i nostri processi percettivi, a causa di condizioni visive inadeguate, possono indurci in errore. La tendenza a percepire i pattern visivi e gli oggetti come insiemi organizzati è così forte che in alcuni casi il sistema percettivo aggiunge elementi mancanti, creando delle vere illusioni ottiche (percezione falsa o distorta della realtà).

70 Le illusioni ottiche Nel campo delle illusioni, possiamo distinguere quattro differenti tipi di illusioni visive: figure ambigue figure paradossali figure fittizie distorsioni

71 Le illusioni ottiche: figure paradossali Se osserviamo attentamente la figura notiamo che non può esistere come oggetto tridimensionale. Il nostro sguardo ripercorre incessantemente la figura, come se andasse alla ricerca di una chiave di soluzione, di un indizio di stabilità, ma è uno sforzo vano perché è impossibile trovare una soluzione.

72 Le illusioni ottiche: figure fittizie I contorni del triangolo non sono fisicamente presenti, pur essendo percettivamente colti. Si tratta di contorni anomali e illusori, generati dalla distribuzione e dallorganizzazione degli elementi della stimolazione.

73 Le illusioni ottiche: distorsioni Illusione di Ponzo Illusione di Müller-Lyer

74 Le illusioni ottiche: distorsioni Lillusione di Müller-Lyer è stata spiegata nel modo seguente: quando i segmenti che si trovano alle estremità della linea convergono, la linea viene percepita come più corta rispetto a quando divergono. I segmenti convergenti ci dicono che la linea è più vicina a noi, quelli divergenti che è più lontana. Questa stessa spiegazione è stata applicata per spiegare anche lillusione di Ponzo.

75 Movimento apparente Grazie a Wertheimer si è saputo molto del perché percepiamo immagini in movimento quando guardiamo un film, ad esempio Egli scoprì che alternando il tempo di illuminazione fra due fonti luminose vicine era possibile dare la sensazione di movimento Con intervalli di 50/100 ms si produceva un movimento apparente Con intervalli maggiori si aveva la sensazioni di vedere due stimoli stazionari

76 beta Movimento stroboscopico (Wertheimer 1912)

77 phi puro Movimento stroboscopico (Wertheimer 1912)

78 I meccanismi percettivi I meccanismi delle illusioni percettive sono vari e vanno esaminati caso per caso. Il più delle volte si tratta di errori o disfunzioni nei meccanismi correttivi che il cervello mette in atto (come ad esempio nelle costanze) e che di solito hanno leffetto di migliorare il processo percettivo. Nel caso del movimento apparente, invece, abbiamo a che fare con situazioni esterne che vanno oltre i limiti delle capacità percettive del sistema nervoso.

79 Percezione della lettura La lettura è una complessa attività in cui entra in gioco la percezione, delle singole lettere, delle parole e delle frasi, ma la parte principale spetta alle funzioni superiori, in particolare al linguaggio. Il testo è esplorato a scatti, come limmagine. In ogni fissazione si vede bene solo un piccolo tratto di riga (span percettivo). La percezione del testo è discontinua (lesplorazione è a salti), selettiva (non tutto il materiale di una riga viene visto) e guidata dal cervello che si basa soprattutto sullesigenza di acquisire significati. Il cervello integra i dati frammentari raccolti nellesplorazione del testo basandosi essenzialmente sui significati.

80 Processamento umano dellinformazione Nel processamento delle informazioni, possiamo identificare almeno sei importanti unità che sono attive mentre un individuo umano osserva un oggetto: recettori sensoriali, registri sensoriali, memoria permanente, processi di riconoscimento di configurazioni, attenzione e memoria di servizio. I recettori sensoriali nel processo visivo sono composti da milioni di cellule specializzate che rispondono per prime agli input ambientali. Essi rappresentano il primo gradino nel processamento di tutte le immagini provenienti dal mondo esterno.

81 I processi più importanti Sono molti i processi che devono essere condotti sugli stimoli ambientali, per poterne derivare un significato. Ogni processo richiede del tempo. Poiché lambiente può cambiare rapidamente, e dato che uno stimolo può terminare prima del completamento del processo percettivo, potremmo attenderci che l'analisi di molti stimoli termini a metà, prima che ne sia determinato il significato.

82 I processi più importanti Nei fatti la cosa non è frequente, in quanto noi siamo dotati di sistemi che trattengono per breve tempo una rappresentazione abbastanza completa degli stimoli, e così lanalisi percettiva può essere condotta a termine. Sono questi sistemi che costituiscono i registri sensoriali e sono la seconda componente importante di processamento delle informazioni (immagini).

83 Pattern recognition Dire che la percezione implica la determinazione del significato degli stimoli implica che gli individui abbiano un repertorio permanente di conoscenze sul loro mondo. E questo deposito che va consultato per determinare il senso di un dato evento. Nel modello presentato tale componente ha preso il nome di memoria permanente. E improbabile che gli stimoli esistenti nel nostro ambiente abbiano esattamente la stessa forma della conoscenza che possediamo del mondo e che abbiamo immagazzinato nella memoria permanente. Entrano allora in gioco numerosi processi di riconoscimento di configurazioni (pattern recognition).

84 Pattern recognition Le ricerche su questo tema indagano su come lindividuo riesce a determinare che un particolare insieme di linee e dangoli è, per esempio, la lettera A, o un particolare insieme di linee curve rappresenti una certa immagine. In sostanza, il riconoscimento di configurazioni si occupa di come gli stimoli ambientali sono identificati con qualcosa già immagazzinato nella memoria dellindividuo. Per capire in poche parole cosa accade bisogna specificare cosa sintende per concetto o schema. Questi termini si riferiscono a strutture mentali, ad unità organizzate delle conoscenze che lindividuo ha del mondo. Noi possediamo un ampio numero di schemi di questo tipo, per quel che sappiamo sui libri, fiori, gli alberi, ecc. Essi possono avere vari livelli di generalità, e possono essere legati ad altri schemi.

85 La memoria di servizio Il numero di stimolazioni ambientali ai quali un individuo potrebbe prestare attenzione è illimitato. Per esempio, abbiamo visto che vi sono milioni di sfumature di colore, deffetti di contrasto, di forme che egli potrebbe analizzare e percepire. Ma poiché lindividuo ha limitate capacità di processamento allora egli deve decidere come distribuirle tra i vari compiti che potrebbe seguire. E questo il processo dellattenzione. Un aspetto cruciale della capacità di processare informazioni risiede nella capacità dellindividuo di porre in una memoria di servizio alcuni aspetti delle funzioni cognitive.

86 La memoria di servizio Questo tipo di memoria è legato a quel che comunemente è detto consapevolezza. Lindividuo diventa così capace di controllare o modificare alcuni processamenti che sta compiendo. Questaspetto consente anche di pianificare o di generare delle condizioni uniche dinformazioni in cui non si è mai imbattuto in precedenza (Moates & Schumacher, 1983). Le sei componenti costituiscono il fondamento in base al quale si può spiegare come un individuo faccia a trarre significati dalle immagini visive, a prestar loro attenzione ed a ricordarle.

87 La Computer vision La vista è il più importante sistema sensoriale delluomo, dal quale otteniamo il maggior numero dinformazioni sullambiente che ci circonda. Lo studio di questo settore rappresenta uno degli argomenti più importanti delle Scienze Cognitive e dellIntelligenza Artificiale in quanto, per poter costruire macchine artificiali capaci di eseguire compiti adattivi complessi, in ambienti in continuo mutamento, sicuramente devono essere dotate di capacità visive. Il sistema visivo umano è molto complesso dal punto di vista neurofisiologico (Oatley, 1982), anche se il comportamento visivo è attuato in modo completamente automatico nei soggetti umani.

88 La Computer vision Infatti, lazione del vedere non è soltanto una trasduzione di segnale, ma include anche linterpretazione dellimmagine. Tale processo presuppone: lestrazione dinformazioni parziali che riguardano lindividuazione di tutti gli oggetti presenti nellimmagine; la determinazione delle posizioni spaziali degli oggetti e delle loro dimensioni; la costruzione di una rappresentazione sintetica della scena a partire dallimmagine stessa.

89 I sistemi di visione artificiale Il processo visivo, sia naturale sia artificiale, gestisce una rilevante quantità dinformazioni. Tale informazione sono codificate in una matrice bidimensionale, limmagine, che rappresenta le misure della quantità di luce riflessa nellocchio, o, per il sistema artificiale nella telecamera, da ogni punto della superficie degli oggetti tridimensionali presenti nella scena. Questo lavoro di registrazione dellimmagine nellocchio umano è svolto da più di 100 milioni di recettori, presenti nelle due retine. Nel caso del sistema di visione artificiale, nella telecamera il numero delementi recettori è cento volte inferiore rispetto allocchio umano.

90 I sistemi di visione artificiale Tuttavia, poiché ogni punto dellimmagine è codificato con un numero dotto cifre, la quantità dinformazioni presenti in ogni immagine è veramente imponente. Per imitare locchio umano è necessario che il sistema visivo artificiale sia in grado di processare almeno alcune immagini il secondo. Per cui, nella progettazione di tali sistemi è necessario prevedere la disponibilità di calcolatori con enorme capacità computazionale e di dispositivi dedicati per compiere il calcolo ad altissima velocità o in tempo reale. Nonostante tutta linformazione che un calcolatore può stivare e computare per unimmagine, essa risulta insufficiente per il problema della proiezione del mondo tridimensionale sulla superficie bidimensionale dellimmagine, che determina una perdita dinformazione sulla profondità con la comparsa dambiguità interpretative.

91 La tridimensionalità Come si passa dalla realtà tridimensionale della scena al mondo bidimensionale dellimmagine è un argomento che fu affrontato per la prima volta dagli artisti del Rinascimento, che, per superare il problema della realizzazione dopere pittoriche realistiche, inventarono un modello prospettico di formazione dellimmagine, attualmente utilizzato anche per la visione artificiale (Kruger, 1990). Secondo tale modello, limmagine di una scena tridimensionale, vista dallangolazione dellosservatore, si ottiene come intersezione con un piano dei raggi luminosi congiungenti i punti della scena con il punto di vista scelto (Mangili e Musso, 1992)

92 La visione artificiale Analizzando invece alcuni processi della visione artificiale, ci si rende conto che il compito che deve svolgere la macchina è rovesciato, rispetto agli artisti rinascimentali: mentre lartista ha lobiettivo di costruire unimmagine, a partire dal mondo reale, il sistema di visione artificiale deve invece, partendo dallimmagine, ricostruire o interpretare il modello tridimensionale. Le metodologie studiate per affrontare questo problema sono di due tipi: lapproccio monoculare e quello binoculare.

93 La visione artificiale Il primo approccio analizza le scene basandosi su immagini singole, mentre il secondo seguendo una strategia di tipo umano, sfrutta la cooperazione e la concatenazione di più immagini di una scena ripresa da più punti di vista, per ricostruire la stessa scena. La differenza tra le due alternative si coglie se si fa il paragone con la visione umana, quando si utilizza un solo occhio e quando si utilizzano due occhi. Nel primo caso, visione con un solo occhio, sia la profondità sia le proporzioni fra gli oggetti presenti in una scena sono molto difficili da percepire.

94 Conclusioni Il nostro sistema visivo opera continuamente confronti e mette in relazione gli stimoli percepiti in modo da riconoscerli e semmai dargli un significato Ogni cosa quindi ha una funzione: il colore, il movimento, gli indici propriocettivi, gli indici di profondità, la relazione fra gli elementi, la segmentazione figura sfondo, ecc. Queste informazioni (parallele) che vengono continuamente integrate ci permettono di vivere in un ambiente, anche a costo di interpretare lambiente come in realtà non è.

95 Le informazioni vengono continuamente integrate in base a quello che noi già sappiamo del mondo (top-down) e a quello che recepiamo (bottom-up), in modo da rientrare comunque in uno schema. Lintegrazione di questi elementi e delle nostre conoscenze apprese e ri-elaborate ci permettono di dare un senso ai pattern visivi, come quello della figura. c Conclusioni c

96 Percorso di autoverifica La sensazione La psicofisica Elaborazione delle informazioni e riconoscimento degli oggetti Cosa si intende per percezione e le principali teorie Larticolazione figura-sfondo La teoria della Gestalt Figure reversibili e bistabili Le leggi o principi dellorganizzazione percettiva


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