智能科学技术导论-周乐昌-第讲 视觉感知

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1、精品文档--------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第05讲视觉感知导语在人类心智的机器模似研究中，恐怕没有那个方面像在视觉上那样取得如此巨大的实际应用性成功了。不仅如此，视觉感知能力是人类获

2、取环境信息的主要渠道，在人类感知外部世界中起者举足轻重的作用。因此，作为对人类心智模拟的首要方面，也作为机器感知的典型代表，我们就从机器视觉方面来还是我们智能科学研究的讲述。为此，首先还是让我们具体先来看一看人类丰富的视觉现象吧！第5.1节视觉机制在漫长的进化历程中，我们发展了精妙的视觉系统，使得我们的视觉能力适应在复杂环境中获取有益于更好生存的视觉信息。因此，对于视觉而言，捕捉环境变化中的意义是第一位的，而没有意义的视觉信息是可以被忽略的，事实上也确实被忽略了。英国心理学家Gregrory在《eyesandBrains》一书中指出：“感官接受的是生动的图案，但是我们很少看图案，我们看的是

3、事物。相对来说，图案是无意义的标记的组合，而事物除了具有感官特征以外，还有许多其它特征。”对于人类视觉系统这种关注事物意义而忽略无意义的视觉信息的功能，几乎发展到了无以复加的地步。美国心理学家卡洛琳·布鲁墨在《视觉原理》一书的开头就强调指出：“人的头脑从外来的刺激中“毫无节制”地产生着含意。这是一个事实，你所无法逃脱的过程，不管你愿意或不愿意都在发生着的活动。你的头脑不断赋予外界事物以含意——以致有时候这些含意本不存在，完全是你的幻想创造出来的。”坐在长椅上的男人一条觅食的鬣狗说明这种“无中生意”的极好例子是“坐在长椅上的男人”幻像。如图所示，除了一些在黑背景中的白斑块外，原本什么也没有画

4、，但您却能从这幅图中看出意义来：一位坐在长椅上的男人形象。其实这也不是什么新鲜事，读者或许在生活中早有这样的经验：从天上的飘云中看出各种你所熟悉的造形；在斑驳的墙上看到了人物肖像、各种动作各异的动物形体；甚至还会为自然界形成的奇石怪峰，牵强附会地来冠以石猴、石龟、二郎探母等名号，等等。无中生有的视觉示例不仅如此，对于一幅视觉图案，含义的理解还存在着画面意义和画外之音的区分。例如就以右图而言，光凭图案本身的识别并不能得出其所要发生的一切内容，只有根据知识和经验并加以推断，才能获得更全面的意义领会，其中包括那只鸬鹚随时将会捕捉水中小鱼的预期意义。正在捕鱼的鸬鹚有时，视觉图案的意义往往存在多重选

5、择性，对其含义的确切把握不仅依赖于主观心理定势，而且也依赖于图案本身所提供视觉刺激的微小变化。例如对于图右，你可以看作是一位标致的年轻女子微微转过脸去的侧身像，又可以看作是一位老妇人的侧身像。精品文档--------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6、--------------------------少女与老妇但如果给图案稍稍改变；那么你就不再会有这种二难选择的困难了，参下面的兔鸭图（b）。此时图（a）只能被理解为鸭子而图（ｃ）也只能被理解为兔子。abc兔鸭图当然，对于有多种理解的情形，有时主观意向或意念也会起到重要作用。只有当一个意念，在一定的环境因素触动之下，被动的图案及其环境与其发生关系时，才会突现出来，成为最终理解的结果含义。环带上凹凸的小球遗憾的是，我们对人类的这种视觉理解的发生机制的规律还知之不多，但有一点可以肯定的，这其中包含了非线性突变的因素，即微小的扰动可以引起完全不同的理解结果。这种现象我们也称之为蝴蝶效应，指的是

7、对初始条件的敏感依赖性，是不可预测性的。所谓“差之毫厘，失之千里”指的就是这种效应。西方有一首民谣唱到：钉子缺，蹄铁卸；蹄铁卸，战马蹶；战马蹶，骑士绝；骑士绝，战事折；战事折，国家灭。形象生动地讲的也就是这个道理。图案多重理解的困难还不仅于此，有时对于歧义图案的多重选择也存在歧义。也就是说不是所有的歧义图案都具有确定的几种含义可供选择，有时连有几种意义本身也是含糊不清的。下一页给出了三种不同类型的歧义图案，其中（ａ）图属