Sistema Visual Humano. Carlos Alexandre Mello. Pós-Graduação em Ciência da Computação. Carlos Alexandre Mello 1

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1 Carlos Alexandre Mello Pós-Graduação em Ciência da Computação Carlos Alexandre Mello 1

2 Nós somos criaturas visuais A maior parte das informações que adquirimos vem dos nossos olhos Cerca de 90 a 95% da informação que usamos no dia-a-dia vem do sistema visual Observe que, além da visão e da audição, não temos nenhuma outra forma de correção de problemas nos outros sentidos Carlos Alexandre Mello 2

3 Essa não é a realidade de outros animais Morcegos e golfinhos Sonares Toupeiras Sensores de tato no nariz Tubarões Sensores elétricos na ponta da cabeça Cachorros Olfato Borboletas Paladar Carlos Alexandre Mello 3

4 Nossa visão depende de dois olhos frontais que detectam luz dentro de um conjunto específico de comprimentos de onda Azul ao vermelho Derivado dos primatas Carlos Alexandre Mello 4

5 Camaleão Olhos nos dois lados da cabeça movem-se de forma independente para poderem acompanhar diferentes alvos Águias Conseguem ver um rato a 1,6 Km de distância Carlos Alexandre Mello 5

6 Mas como imaginar uma percepção não baseada na visão? Aliás, a palavra imaginar já nos remete a idéia de uma imagem ou cena Mesmo entre nós mesmos, a imagem percebida é diferente para cada um Sem considerar as diferenças de percepção de cores A cena pode ser a mesma... Carlos Alexandre Mello 6

7 Algumas culturas fixam sua atenção em um (ou poucos) objetos que estão no primeiro plano, ignorando os arredores Outras prestam mais atenção na cena completa e nos detalhes do background, notando a presença de objetos no primeiro plano, mas sem devotar muita atenção em seus detalhes Também o reconhecimento de um objeto em uma cena diminui (ou aumenta) nossa atenção (ou foco) Carlos Alexandre Mello 7

8 Reconhecimento O objetivo principal da percepção visual é o reconhecimento Para ser reconhecido, um objeto deve ter um nome Uma legenda atribuída por nossa consciência Junto com essa legenda vem um modelo mental do objeto que pode ser expresso em palavras, imagens, memórias de eventos associado ou de outras formas Esse modelo captura as características mais importantes (para nós) do objeto Carlos Alexandre Mello 8

9 Reconhecimento O que é isso? Carlos Alexandre Mello 9

10 Reconhecimento A técnica básica que está na raiz da visão humana é a comparação Não temos régua para medir tamanho ou espectrofotômetros para cor ou luz Características que podem ser vistas próximas uma das outras como orientação similar, iluminação, objetos ao redor, podem ser comparados mais facilmente Os que precisam ser rotacionados, etc, são mais difíceis de reconhecer Carlos Alexandre Mello 10

11 Reconhecimento Alguns desses objetos são idênticos e outros estão espelhados. Observe o esforço de virar cada objeto na cabeça para fazer a comparação. Carlos Alexandre Mello 11

12 Reconhecimento Se o objeto percebido não é familiar e não tem uma legenda ou modelo, então a comparação depende da lembrança das características Does anything ring a bell about this object? Diferentes observadores selecionam diferentes atributos dos objetos Carlos Alexandre Mello 12

13 Reconhecimento Às vezes, achamos que conhecemos uma pessoa, mas, quando chegamos mais perto, vemos que não era a pessoa que achávamos Havia mais pistas positivas do que negativas para o reconhecimento Talvez de um ponto de vista diferente não tivéssemos cometido o erro Mas outras vezes as coisas não são tão simples... Carlos Alexandre Mello 13

14 Reconhecimento Clinton / Gore Carlos Alexandre Mello 14

15 O olho humano é um mecanismo complexo composto basicamente por uma lente e uma superfície foto-sensível, a retina, dentro de uma câmara Carlos Alexandre Mello 15

16 Células Foto-receptoras A retina é composta por 2 tipos de células fotosensíveis que captam e processam informação visual: Bastonetes Adaptados à luz noturna e à penumbra Cones Responsáveis pela captação da informação luminosa vinda da luz do dia, das cores e do contraste A fóvea, no centro visual do olho, é rica em cones enquanto os bastonetes se espalham pelo resto da retina Carlos Alexandre Mello 16

17 Existe um ponto cego na retina que não tem sensores que é onde o nervo óptico conecta Nós não notamos esse ponto cego porque o cérebro preenche essa parte com pedaços interpolados da vizinhança da imagem ou de imagens prévias Experimentos mostraram que nós não adquirimos nenhuma informação dessa região Carlos Alexandre Mello 17

18 O olho consegue capturar imagens sob diversos níveis de iluminação Alguma adaptações vêm da mudança de abertura da íris, mas a maior parte depende de processamento na retina Adaptação para mudanças de iluminação levam certo tempo Em ambientes mais escuros, nós perdemos a sensibilidade à cor e usamos apenas os bastonetes Como a fóvea é rica em cones, mas tem poucos bastonetes, enxergamos melhor um objeto no escuro ao nos aproximarmos dele Carlos Alexandre Mello 18

19 Percepção Carlos Alexandre Mello 19

20 O Universo de Representação de Cor Curvas de resposta espectral do olho humano: Carlos Alexandre Mello 20

21 Luminância e Crominância Atualmente, a teoria da percepção de cor faz uma combinação dos modelos de Young- Helmholtz (tricromático) e Hering O processo de percepção de cor se realiza em duas etapas: Primeiro, as frequências nas faixas baixa (L), média (M) e alta (H) são captadas pelas moléculas fotossensíveis Em seguida, os sinais são combinados Carlos Alexandre Mello 21

22 Luminância e Crominância A combinação das frequências é feita no cérebro da seguinte forma: L - M H - (L + M) L + M Considerando e H = B, M = G, L = R R + G = Y (amarelo) a combinação enviada ao cérebro é: R - G B - Y R + G Crominância Luminância Carlos Alexandre Mello 22

23 Acuidade Podemos entender a acuidade como a capacidade do sistema visual humano perceber detalhes É propriedade dos cones A visão humana atinge sua mais alta resolução espacial em uma pequena área no centro do campo de visão (fóvea) onde a densidade dos cones é maior Carlos Alexandre Mello 23

24 Acuidade Acuidade é medida em ciclos por grau (CPD cycles per degree) É uma resolução angular O quanto um olho consegue diferenciar um objeto de outro em termos de ângulos visuais Carlos Alexandre Mello 24

25 Acuidade Resolução em CPD pode ser medida por um conjunto de barras de diferentes números de listras preto/branco Por exemplo, se cada padrão tem 1,75 cm de largura e é colocado a 1m de distância do olho, ele irá conter um ângulo de 1 grau, assim o número de pares de barras preto e branco será uma medida de ciclos por grau daquele padrão Quanto maior o número de listras que o olho consegue ver ou distinguir de um bloco cinza, é a medida de acuidade visual do olho Carlos Alexandre Mello 25

26 Acuidade O limite superior visível com o olho humano é de cerca de 50 ciclos por grau Isso significaria um par de linhas de 0,35 mm de largura a 1 m de distância A acuidade visual depende em como a luz é focada na retina (a região macular), a integridade dos elementos neurais do olho e a capacidade interpretativa do cérebro Carlos Alexandre Mello 26

27 Acuidade Teste de acuidade visual de Snellen O teste de Snellen e a necessidade de criar padrões de visão para os militares na WWI são responsáveis pela noção contemporânea que um resultado 20/20 com o teste de Snellen indica boa visão. Essa é uma medida aceitável da qualidade óptica da visão no sentido de quão bem uma imagem é focada. É uma medida de capacidade visual quantitativa e não qualitativa. Carlos Alexandre Mello 27

28 Acuidade Teste de acuidade visual de Snellen O teste é organizado segundo certos critérios: Existe um diferente número de letras por linha. Um ou dois erros por linha tem significado diferente para diferentes níveis de acuidade visual Não há uma diminuição regular no tamanho das letras Diferentes linhas não têm letras de iguais dificuldades A ou L é mais fácil de perceber que um E As condições de iluminação no teste não são padronizadas para seu uso Carlos Alexandre Mello 28

29 Acuidade Teste de acuidade visual de Snellen No termo visão 20/20, o numerador refere-se à distância (em pés) entre o observador e o quadro Equivalente a 6/6 em metros O denominador é a distância a qual as linhas que compõem as letras deveriam ser separadas por um ângulo visual de 1 arco de minuto, o que, para a linha mais baixa lida, é normalmente 20 pés 1 arco de minuto = 1/60 de um grau Carlos Alexandre Mello 29

30 Acuidade Teste de acuidade visual de Snellen Um visão 20/20 pode ser considerada uma visão de desempenho normal Visão 20/40 pode ser considerada uma acuidade 85% eficiente Se uma pessoa vê a 20/40, a 20 pés (6 m) do teste, a pessoa lê o que uma pessoa 20/20 poderia ler a 40 pés (12 m) Visão 20/10 seria acuidade maior que a normal Visão 20/200 é considerada cegueira Um exame oftalmológico procura prescrever uma lente que consiga uma visão 20/20 Carlos Alexandre Mello 30

31 Acuidade Teste de acuidade visual de Snellen A acuidade visual de recém-nascidos é de 20/400, desenvolvendo para 20/20 até a idade de 6 anos na maioria das crianças* Obviamente, o teste não é feito com quadros com letras, mas esperando respostas a estímulos visuais *Y.Pan et al, Visual acuity norms in pre-school children: the Multi-Ethnic Pediatric Eye Disease Study, Optometry and Vision Science, Junho, Carlos Alexandre Mello 31

32 Acuidade Teste de acuidade visual de Snellen Algumas pessoas podem sofrer de outros problemas visuais como daltonismo,contraste reduzido, ou incapacidade de seguir objetos se movendo rapidamente e mesmo assim terem acuidade visual normal Assim, acuidade normal não significa visão normal A razão pela qual testes de acuidade visual são muito usados é que o teste corresponde a uma avaliação suficiente para as atividades normais que uma pessoa desempenha Carlos Alexandre Mello 32

33 Acuidade Outro teste Teste de acuidade de Vernier Mede se linhas estão alinhadas ou não Carlos Alexandre Mello 33

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