您当前浏览器版本过低,为了不影响您的使用,建议您使用最新的谷歌浏览器、火狐浏览器、 360浏览器,更换浏览器后使用更流畅!(注意!双核浏览器请切换为极速模式)
400-607-9388

研究揭示了经典的视觉幻觉

2020-06-22
5736

研究揭示了经典的视觉幻觉.jpg

这是一种经典的视觉错觉:两个灰色的点出现在背景上,由浅灰色到黑色的渐变组成。尽管两个点是相同的,但根据它们相对于背景的放置位置,它们看起来会非常不同。

一百多年来,研究大脑的科学家一直试图弄清这种幻觉背后的机理,即同时亮度对比。麻省理工学院领导的一项研究表明,这种现象依赖于亮度估计,亮度估计是在视觉信息到达大脑的视觉皮层之前(可能在视网膜内)进行的。

麻省理工学院脑与认知科学系视觉与计算神经科学教授帕万·辛哈(Pawan Sinha)说:“我们所有的实验均得出结论,认为这是一种低水平的现象。” “结果帮助回答了这一非常基本的亮度估计过程的基础是什么的问题,这是许多其他种类的视觉分析的基础。”

作为研究的一部分,研究人员对印度的盲童进行了研究,发现他们在手术后立即开始视力后几乎立即对这种错觉敏感,从而提供了进一步的证据,表明亮度估计可能是基于简单的神经回路而没有需要设置任何事先的视觉体验。

辛哈(Sinha)是这项研究的资深作者,该研究发表在《视觉研究》(Vision Research)八月号上。该论文的其他作者是Sarah Crucilla,她在Sinha上高中时就曾在该公司工作,现在是加州理工学院的本科生。塔潘·甘地(Tapan Gandhi)是印度理工学院的教师,曾是麻省理工学院的博士后。东北大学博士最近获得者Dylan Rose;Google的Amy Singh,也是麻省理工学院前博士后;新德里Shroff博士慈善眼科医院的Suma Ganesh和Umang Mathur;东北大学心理学教授彼得·贝克斯(Peter Bex)。

估计亮度

当我们查看图像时,我们的大脑会在图像的每个位置感知到一定的亮度。但是,令人惊讶的是,我们的亮度感知并不总是与图像区域发出的光量成正比,Sinha说。取而代之的是,我们的感知是物体实际颜色与物体上发出的光量的乘积。

“在明亮的聚光灯下,您可能会得到一块非常黑的布,并且从那里获得的光量可能与在昏暗的光线下从白纸上获得的光量相同甚至更多, ”辛哈说。“大脑面临着仅根据其接收的能量来判断表面是浅还是暗的挑战。本质上,大脑必须找出被相乘的两个数字(照度和表面暗度)以产生它正在接收的一个数字(传入能量)—这似乎是不可能的任务,因为无限多的数字对都可以产生相同的结果产品。”

一些科学家,包括19世纪德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz),它是视觉研究的早期先驱,他们提出估算亮度是一个“高级”过程。也就是说,大脑会根据对所看到环境中照明条件,形状和阴影的深入了解来估计亮度。

许多视觉任务(例如识别面孔或物体)确实依赖于我们以前的经验或对看到的期望。但是,Sinha和他的同事在这项研究中进行的实验表明,在亮度估计的情况下,高级处理不会发挥重要作用。

在他们的第一组实验中,研究人员创建了一个看起来像从侧面照亮的立方体的图像,其中一个面孔看上去比另一个面孔亮一些。实际上,使用800年前中国陶瓷画家所知的巧妙技巧,看上去较亮的面孔实际上比看上去较暗的面孔具有更低的亮度。在这种显示中,研究人员发现,当在两个立方体面上放置相同的灰色点时,看上去在阴影中的面上的点实际上比放置在接收更多光的面上的相同点更暗。

Sinha说:“这与标准同时对比显示中发生的情况相反,在标准同时显示中,深色背景上的点看上去比浅色背景上的点更亮。” “这一结果与照明条件的高级分析有助于亮度估计的想法背道而驰。”

设计第二组实验以定位亮度估计的过程。它建立在一个奇怪的事实之上,即我们通过合并两只眼睛的图像而构成的对我们所体验世界的统一看法,几乎伴随着“起源之眼”信息的丢失。我们不知道原始图像是什么,它们来自哪只眼睛。我们只知道合并的视图(在希腊神话中独眼的怪兽独眼巨人之后,有时称为“独眼巨人”形象)。但是,研究人员使用经过特殊设计的图像和立体眼镜,发现亮度估计不需要等到两只眼睛的信息合并后才可以进行。到那时它已经发生了。

这一发现表明,在将来自每只眼睛的信息组合成一个视觉流之前,亮度估计很早就发生了。这种结合发生在大脑皮层的一部分,称为V1(之所以命名,是因为它代表了皮层视觉处理的第一阶段)。这对处理的位置施加了严格的约束。研究人员假设,重要的亮度计算很可能发生在视网膜上。

Sinha说:“前两组研究的结果表明,如果亮度估计确实是一个低水平的过程,并且电路位于视网膜的尽头,那么这也许是先天的。” “这是视觉系统从诞生之初就准备要做的事情。”

“一种先天机制”

研究人员能够通过研究最近恢复视力的盲儿童来探索这一假设。辛哈(Sinha)在印度开展了一项名为“ Prakash项目”的工作,该项目的任务是治疗患有先天性白内障等可预防的失明儿童。许多接受治疗的儿童继续参加视觉发育的科学研究,尽管治疗并不取决于这种参与。

Sinha说:“预测是,如果亮度估计确实是一种先天的机制,那么先天性盲儿童的视力一旦启动,他们就应该成为同时幻觉的牺牲品。”

这正是研究人员在对9名在8至17岁之间通过手术摘除白内障的儿童进行的研究中发现的。在对所有患儿进行手术绑扎后仅24至48小时进行的测试中,所有儿童均容易产生这种幻觉。删除。

辛哈(Sinha)在2015年的一项研究中表明,新近看过的孩子还立即容易受到另外两种视觉错觉的影响,这两种视觉错觉被称为米勒-里尔(Müller-Lyer)和庞佐幻觉,这涉及根据视觉线索判断线条的长度。

从这项工作中得出的结论似乎也与从亮度研究中得出的结论一致。也就是说,我们如此迅速地归因于高级推理过程的许多现象实际上可能是通过固有的一些非常简单的大脑电路机制实例化的。” Sinha说。“这些结果有助于寻求了解我们的神经系统如何解决感知和理解我们周围世界的复杂挑战。”


已收藏 0
点赞 13

学术会议

【EI期刊,EI-JA检索】第五届新能源与电力工程国际学术会议(ICNEPE 2025)
第五届新能源与电力工程国际学术会议(ICNEPE 2025)第五届新能源与电力工程国际学术会议(ICNEPE 2025)第五届新能源与电力工程国际学术会议(ICNEPE 2025)
2025-11-14
【IEEE出版 | 中国石油大学(华东)主办】第七届信息与计算机前沿技术国际学术会议(ICFTIC 2025)
第七届信息与计算机前沿术国际学术会议(ICFTIC 2025)将在中国青岛举行,会期是2025年117-9日,为期三天, 本次会议是由中国石油大学(华东)主办, 欢迎投稿参会!
2025-11-07
【SPIE出版】第五届计算机图形学、人工智能与数据处理国际学术会议(ICCAID 2025)
第五届计算机图形学、人工智能与数据处理国际学术会议(ICCAID 2025)将于 2024年10月31日-11月02日在中国南昌举行。本次会议由南昌航空大学主办,主要围绕“计算机图形学、人工智能与数据
2025-10-31
【ACM出版|稳定EI检索|设优秀论文评选】2025年计算机技术、数字媒体与传播国际学术会议(ICCDC 2025)
2025年计算机技术、数字媒体与传播国际学术会议(ICCDC 2025)将于10月31日-11月2日在成都召开,本次会议主要围绕计算机技术、数字媒体与传播等相关主题展开广泛深入的研讨与交流。
2025-10-31
【IEEE出版,五邑大学主办,设评优】第五届电子信息工程与计算机技术国际学术会议(EIECT 2025)
聚焦“电子信息工程与计算机技术”的最新研究,第五届电子信息工程与计算机技术国际学术会议(EIECT 2025)将于 2025年10月24-26日在中国江门举行。延续EIECT的“分享·交流”精神,我们
2025-10-24
【IEEE、快至会后4个月检索|广州大学主办】第六届人工智能与计算机工程国际学术会议(ICAICE 2025)
第六届人工智能与计算机工程国际学术会议(ICAICE 2025)将于2025年11月7-9日于安徽省芜湖市举办,本届会议由安徽工程大学主办,IEEE Xplore、EI、Scopus收录
2025-11-07
相关资讯

SCI一区文章和二区文章有区别吗

SCI分区是众所周知的,一区文章和二区文章其实也是相对于期刊的分区来说的,一区文章就是发表在SCI一区期刊上的文章,二区文章就是发表在SCI二区期刊上的文章,由于SCI分区共分为四个区,一区学术价值最大。

294955

0

2021-04-21

hm² 是什么单位?hm² 怎样换算?

hm² 是一个什么单位呢?hm² 怎样换算?它与我们常见的单位的换算又是怎么样的?本期艾思科蓝​小编带大家了解一下hm² 这个单位。

136694

1

2021-11-17

学术会议没交钱可以旁听吗

学术会议没交钱可以旁听吗?最近收到一位学弟的提问,他偶然得知一个非常对口的学术会议即将在学校所在的城市举办,无奈注册费对他而言是一笔不小的开销。他问我:“师兄,如果我不交钱,能不能溜进去旁听一下?” 这个问题,相信不少刚开始接触学术圈的朋友都曾好奇过。

51

0

2025-10-11

学术会议发言注意什么细节

学术会议发言注意什么细节?第一次在学术会议上发言,手心冒汗、心跳加速大概是不少人的共同记忆。那短短的十几分钟,不仅是展示研究成果的窗口,更是与同行建立联系、获得反馈的宝贵机会。讲得好,能让你在领域内迅速获得关注;讲得不好,则可能让数月心血大打折扣。

49

0

2025-10-11

学术会议常见的交流形式

对于许多初次踏入学术圈的研究生或青年学者来说,学术会议既令人向往又有些神秘。如何在这样一个高手云集的场合有效地展示自己的研究成果,并与同行建立有价值的联系,是每个人都关心的问题。了解并掌握学术会议常见的交流形式,无疑是成功参与会议的第一步。这些形式各具特色,从正式严谨的大会报告到轻松自由的茶歇交谈,共同构成了一个立体的、多层次的学术对话网络。

47

0

2025-10-11

线上学术会议准备什么材料

线上学术会议准备什么材料?最近收到了不少线上会议的邀请,日程表也渐渐排满。与线下会议相比,线上参会少了舟车劳顿,但准备工作却一点也不能马虎。有时候因为一份文件没准备好,或者一个软件没调试好,就可能错过宝贵的交流机会。

50

0

2025-10-11