Проблема распознавания зрительного паттерна
Исследование микрогенеза восприятия показывает, что перцептивный процесс является последовательностью сменяющих друг друга во времени стадий, где выделение пространственно-временных характеристик объекта предшествует восприятию формы этого объекта. Однако этими свойствами объекта восприятия перцепция не ограничивается. Мы знаем, что перцент не только локализован в пространстве и во времени… Читать ещё >
Проблема распознавания зрительного паттерна (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Исследование микрогенеза восприятия показывает, что перцептивный процесс является последовательностью сменяющих друг друга во времени стадий, где выделение пространственно-временных характеристик объекта предшествует восприятию формы этого объекта. Однако этими свойствами объекта восприятия перцепция не ограничивается. Мы знаем, что перцент не только локализован в пространстве и во времени, но и является полимодальным и обладает свойствами константности и целостности. Образ восприятия практически всегда осмыслен и предметен, и наблюдателю, для того чтобы понять, что за объект находится в поле внимания, необходимо отделить его от фона и отнести сформированный образ к какой-то категории, как об этом когда-то в свое время писал Г. фон Гельмгольц, а позже Джером Брунер (см. гл. 2 «Основные подходы к определению ощущения, восприятия и их свойств»). Другими словами, за указанными выше стадиями последовательного становления перцептивного образа следует не менее важный этап распознавания (опознания) образов или конфигураций, или паттернов (от англ, pattern — конфигурация, набор, изображение).
Распознавание имеет место только в том случае, когда мы уже воспринимали объект ранее, и, как следствие, в нашей памяти хранится информация об этом объекте, его признаках и свойствах, поэтому, когда объект появляется снова в поле нашего зрения, происходит сравнение текущей информации с имеющейся в памяти. Распознавание само по себе сложный и многофазовый процесс; оно включает в себя категоризацию — отнесение объекта к той или иной семантической категории знаний (например, «это ребенок»), хранящейся в памяти, и идентификацию («это мой сын Иван»).
Распознавание конфигураций, их категоризация и идентификация являются важнейшей функцией восприятия, поэтому в когнитивной психологии вопрос о механизмах и условиях распознавания, последовательности этапов и сопутствующих факторах является одним из центральных. Известный английский психолог Р. Грегори, рассматривая проблему формирования перцепта, писал: «Поскольку восприятие состоит в том, что из сенсорных данных извлекаются сведения о неощущаемых непосредственно характеристиках предметов, нет смысла настаивать, что воспринимаемые нами представления о предметах, то есть наши основные сведения о них, свободны от примеси абстракций. Мы не только верим тому, что видим, но до некоторой степени и видим то, во что верим. Центральная проблема зрительного восприятия состоит в том, чтобы узнать, каким образом мозг перерабатывает узоры, ложащиеся на сетчатку, в представления о внешних предметах. „Узоры“ в таком смысле чрезвычайно далеки от „предметов“»[1].
Восприятие человека — это нечто большее, чем просто восприятие таких «узоров». Об этом могут свидетельствовать многочисленные феномены зрительного восприятия, описанные еще гештальтпсихологами. На рис. 8.3 изображена известная картина американской художницы Беверли Дулитл, которая при первом быстром взгляде напоминает случайный набор сенсорных стимулов, отличающихся по контрастности, яркости, локализации и т. д. Такой набор сенсорных сигналов, «грубых» стимулов в науке принято называть паттерном. Паттерн в психологии восприятия означает сложное сочетание сенсорных стимулов, опознаваемое человеком как член некоторого класса объектов. При более внимательном рассмотрении рис. 8.3 можно увидеть, что там изображены лошади, т. е. со временем этот набор сенсорных стимулов распадается на фигуру и фон, и мы среди первоначально хаотичного набора стимулов распознаем объекты, обладающие своим предметным содержанием. Очевидно, что распределение паттерна на фигуру и фон — это процесс более высокого порядка, чем формирование проекционного изображения на сетчатке и даже чем отражение пространственно-временных и контурных характеристик объекта.
Рис. 8.3. Распознавание образов: на известном рисунке Беверли Дулитл изображены лошади, окрас которых совпадает с фоном. Однако при рассмотрении все поле восприятия распадается на элементы1.
В общем, весь процесс восприятия можно условно разбить на несколько грубых этапов — формирование сетчаточного образа, преобразование этого образа в зрительный паттерн и распознавание этого паттерна. Формирование сетчаточного изображения изучается в рамках физиологии, преобразование этого изображения в зрительный паттерн является предметом изучения психофизиологии, проблемами распознавания этого паттерна занимается в основном когнитивная психология.[2]
Многие исследователи различают предварительные и завершающие этапы в распознавании объекта. На предварительных этапах перцептивная система использует информацию от сетчатки глаза и описывает объект на языке простейших элементов, таких как линии, края и углы. На основании этих элементов система составляет описание объекта. На завершающих этапах система сравнивает это описание с описаниями форм разного рода объектов, хранящихся в памяти, и выбирает наилучшее ему соответствие. Однако одной из проблем современных теорий является определение места и роли каждого отдельного этапа в процессе распознавания: что происходит сначала — выделение базовых элементов в образе, а затем их синтез в сознании или же сначала восприятие целого, а затем выделение в том отельных элементов, соответствующих этому целому?
В когнитивной психологии существует несколько подходов к распознаванию. Наиболее распространенными в настоящее время являются теории признаков, теории моделей (шаблонов и прототипов) и теория распознавания по компонентам. Современные теории распознавания создаются в рамках когнитивной психологии, они восходят в своей истории к работам пионеров информационного подхода, рассматривавших человеческую зрительную систему по аналогии с работой ЭВМ. Поэтому в настоящее время когнитивные теории распознавания паттернов имеют большую прикладную значимость, так как они используются для разработки технических систем распознавания голоса, текста, почерка и других более сложных картин (человеческих лиц, ландшафтов и т. д.). При этом, несмотря на значительные успехи в информатике, эти системы распознавания все еще остаются несовершенными, и применять их как метафору работы сложной зрительной системы человека нельзя, так как в процессе распознавания паттерна участвует не только «сырая» входящая сенсорная информация, но и сам субъект восприятия, со своими установками, предпочтениями и ценностями. Для разграничения роли внешних и внутренних условий обработки информации в когнитивной психологии выделяют два принципа обработки информации, получившие название обработки «сверху» и «снизу», или восходящих и нисходящих процессов.