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Ilconcetto dalla percezione visiva Ignazio Infantino ICAR-CNR 7 dicembre 2011.

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Presentazione sul tema: "Ilconcetto dalla percezione visiva Ignazio Infantino ICAR-CNR 7 dicembre 2011."— Transcript della presentazione:

1 Ilconcetto dalla percezione visiva Ignazio Infantino ICAR-CNR 7 dicembre 2011

2 Argomenti trattati Percezione visiva e mente Paradigmi della percezione Computer Vision - Visione Artificiale Fuoco dellattenzione Memoria visuale Anomalie delle percezioni visuali Classificazione e riconoscimento Estrarre e classificare il contenuto visuale Concetti e percezione visiva Esempi costruire immagini/percezioni sintetiche

3 Conoscenza dallintelletto Ragionamento Concetto Categoria Giudizio sintetico Giudizio: operazione mentale che unisce soggetti a predicati gnoseologicamente significativi Giudizi analitici a priori predicati ovvi Giudizi sintetici a posteriori non hanno valore universale derivano dallesperienza personale Giudizi sintetici a priori basati su calcoli oggettivi p.e. giudizi matematici

4 Conoscenza dalla visione e ragione La ragione umana consiste di diverse facoltà tra le quali abbiamo: 1. La facoltà rappresentativa o immaginazione ci fornisce i dati sui quali si basa tra laltro la nostra esperienza 2. Lintelletto produce conoscenza per mezzo della formulazione e giustificazione di giudizi Come interagisce con queste facoltà la percezione visiva? Quale è lo stato dellarte della visione artificiale? Come si origina della conoscenza a partire da quello che vediamo?

5 Paradigmi della percezione Approccio classico strutturalismo, atomismo, elementarismo, sensazione Comportamentismo la risposta è una conseguenza automatica dello stimolo mediata da una catena di riflessi Approccio fenomenologico psicologia della Gestalt, percezione diretta e passiva delle configurazioni, gli oggetti non sono riducibili alle parti che li compongono Approccio ecologico di J. Gibson realismo, percezione diretta e passiva Approccio inferenziale o costruttivista percezione indiretta e attiva, la percezione si bassa su ipotesi (processi decisionali probabilistici analoghi ai processi di pensiero) Teorie computazionali cognitivismo, David Marr ( )

6 Paradigma classico (Strutturalismo) La percezione di un oggetto è il risultato della combinazione di sensazioni elementari attraverso leggi di tipo associativo distinzione fra sensazione e percezione (psicologia di fine ottocento) La sensazione si riferiva ad un esperienza sensoriale elementare come ad esempio un colore, un suono, il caldo o il freddo, una leggera puntura Il termine percezione si riferiva alla complessità della nostra esperienza costituita da oggetti e da eventi Lassociazionismo è lindirizzo filosofico e psicologico che assume come principio esplicativo del funzionamento della nostra mente lassociazione delle idee. Le idee sono definite come eventi mentali (percezione, immagine, ricordo, pensiero, emozione).

7 Comportamentismo Il comportamentismo non studia la mente, ma il comportamento osservabile (e quindi suscettibile di indagine e misura oggettiva come in tutte le altre scienze naturali) 1913 Il comportamentismo considera al posto delle sensazioni i riflessi che vengono concatenati secondo le leggi associazionistiche Pavlov ( ): riflessi condizionati, condizionamento classico, riflessologia

8 Paradigma Fenomenologico la scuola della Gestalt (Wertheimer , Koffka ( )e Köhler ( ) il tutto è più della somma delle sue parti come la nostra esperienza si organizza unanalogia tra le Gestalten e i campi elettrici alla percezione di un oggetto corrisponde una distribuzione di attività elettrica nella corteccia che ha le stesse proprietà delloggetto percepito (ad un quadrato percepito corrisponde unattivazione quadrata nel cervello). Isomorfismo tra mente e cervello

9 Approccio ecologico Gibson (1979) invarianti visivi Linee, punti, contorni, proprità della tessitura, flusso ottico, coerenza temporale e spaziale della struttura del percepito tra istanti successivi, … Affordance (???) il significato che gli oggetti hanno per losservatore (p.e. una sedia implica il sedersi,…) È soggettiva e dipende dallapprendimento Alcune qualità dello spazio sono percepite direttamente senza intervento di processi mentali (esistenza di correlati neurali dedicati a particolari funzioni visive)

10 Approccio computazionale Un sistema di elaborazione dellinformazione deve possedere tre livelli funzionali (Marr): Implementazione La realizzazione fisica del sistema (nervi, muscoli, articolazioni, strutture anatomiche, ottica, muscoli oculari, nervi) Rappresentazione e Algoritmi Il termine rappresentazione è abusato nelle scienze cognitive. Sono descrizioni di eventi percettivi, di ricordi, di azioni intenzionali. Lidea di partenza è quella di corrispondenza o mapping tra insiemi (corrispondenza biunivoca, funzione) Gli algoritmi sono le procedure (i cognitivisti preferiscono il termine processi) che permettono di generare e trasformare le rappresentazioni (operare sulle descrizioni). Livello computazionale determina quali problemi possono essere risoltida un sistema intelligente e quale deve essere la logica della soluzione (volare è ben diverso dal librarsi in aria).

11 Computer Vision - Visione artificiale Algoritmi veloci e robusti per Ricostruzione 3D della scena Rilevamento di particolari oggetti o persone Tracking mediante stimatori probabilistici che permettono di seguire più oggetti o persone in movimento e gestire le occlusioni … Aree di ricerca strettamente affini Visione delle macchine Elaborazione delle immagini

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13 Fuoco dellattenzione Punti salienti, punti caratteristici Harris corner detector SIFT/PCA-SIFT/SURF Similarità Colore, forma, tessitura Attenzione visuale Fissazione Movimenti saccadici Memoria visuale

14 Memoria Visuale Relazione tra lelaborazione delle percezioni e la loro codifica limmagazzinamento il recupero Determina lesperienza visuale Informazioni visuali sotto forma di immagini mentali di oggetti posti esseri viventi

15 Anomalie della percezioni visuale Illusioni ottiche Blindness

16 Classificazione e riconoscimento Apparenza globale o locale Individuazione di oggetti Rilevamento del contesto Comprensione delle azioni Es. CBIR (Content Based Image Retrieval) possibili query: Livello 1:ritrovare caratteristiche primitive (colore, tessitura, forma, posizione spaziale di alcuni elementi) Livello 2: ritrovare oggetti Livello 3: ritrovare immagini simili per attributi astratti (eventi, situazioni emozionali,…) Tra 1 e 2 il cosiddetto semantic gap

17 Ilconcetto dalla percezione visiva (parte II) 21 dicembre 2011

18 Contenuto informativo dalla visione Enorme mole di dati visuali da elaborare Complessità computazionale Gap Semantico …… Classificazione, Riconoscimento

19 Un immagine vale più di mille parole….

20 Estrarre e classificare il contenuto visuale Approcci simili alla classificazione testuale Visual-word/visual-term, bag-of-words I termini visuali possono essere associati a dei pesi normalizzati Filtrati delle visual-stop-word selezionati in base a caratteristiche e rispetto ad un dato modello di rappresentazione della scena Tecniche di apprendimento del machine learning SVM, k-Nearest Neighbor, Naive Bayes, Linear Least Square Fit, etc.

21 Parallelo tra Concetti e Percezione Visiva Concetti primitivi: visual term Overruling: predominanza di determinate caratteristiche visuali a seconda di cosa si ricerca nellimmagine Composizionalità dei concetti: visual sentences Immaginazione ed aspettativa Costruzioni di immagini/percezioni sintetiche per simulare meccanismi di aspettativa

22 Esempi Sistema intelligente per la percezione delle intenzioni ( ) Vision and emotional flow in a cognitive architecture for human-machine interaction (BICA 2011)

23 Sistema intelligente per la percezione delle intenzioni ( ) happy Mappa dellambiente osservato Robot umanoide NAO Sistema Intelligente distribuito Area di lavoro monitorata dove un umano esegue azioni che coinvolgono oggetti Videocamere Kinect Sensori wireless Personal Computer Rete Wifi/LAN Osservazione ed analisi del volto e delle posture Ambiente esterno Sistema Intelligente Ambiente Percepito

24 Struttura Semantica di Dati Percettuali Visuali Ontologia OWL-DL per il framework SeARCH In – Sensing, Acting, Reasoning: Computer understands Human Intentions) Motore inferenziale di ragionamento Fact++ Interrogazioni mediante API Sistema intelligente per la percezione delle intenzioni ( )

25 Vision and emotional flow in a cognitive architecture for HMI (2011)


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