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3D shape and material properties for recognition

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Vereinigung von biologischem und computerbasiertem Sehen

Forscher haben die neurale Selektivität des visuellen Pfads von Primaten für Bilder in 3D-Form und Oberflächeneigenschaften für eine Implementierung in der Computerverarbeitung untersucht.

Digitale Wirtschaft

Das Projektkonsortium von INSIGHT2+ umfasste ein Forscherteam mit Erfahrungen in verschiedensten Bereichen einschließlich Neurowissenschaft, Wahrnehmungswissenschaft, Psychologie, Mathematik, Computer- und Informationswissenschaft. Bei Ausnutzung der Erfahrungen in diesen unterschiedlichen Fachbereichen wurden die Forschungsarbeiten auf die Untersuchung der neuralen Selektivität in visuellen Pfaden des ventralen visuellen Pfads von Primaten konzentriert. Hauptsächlich wurden die Regionen TE und V4 untersucht. Die neurale Codierung von Informationen für Bilder in 3D-Form und Oberflächeneigenschaften wurde mit den entsprechenden Merkmalen der menschlichen Wahrnehmung verglichen. Dieses Mapping bildet die theoretische Grundlage für die Verarbeitung von Informationen zu Bildern und Oberflächeneigenschaften in Computern. Das menschliche Sehsystem verwendet 2D-Retinabilder zur Rekonstruktion der 3D-Struktur eines Objektes. Forschungsarbeiten vor Projektbeginn hatten gezeigt, dass geringwertige temporale Neuronen der Makaken binokulare Unterschiedsverhältnisse für die Tiefencodierung verwenden. Diese temporalen Neuronen sind Teil des ventralen visuellen Kortex. Arbeiten im Rahmen des Projektes konnten aufdecken, dass dieselben Neuronen bei Verwendung monokularer Tiefeninformationen wie des Texturverlaufs auch für die Tiefencodierung verwendet werden können. Es haben sich keine Unterschiede zwischen einzelnen Neuronen in Bezug auf Präferenzen der definierten Oberflächen gezeigt. Das heißt, dies war unabhängig von der Bestimmungsart Textur- oder Unterschiedsinformationen. Andererseits haben sich einzelne geringwertige temporale Neuronen als empfindlich für die Ausrichtung texturdefinierter Oberflächen gezeigt. Weiterhin hat sich diese Präferenz bei verschiedenen Texturen und Winkeln als unverändert erwiesen. Dies weist auf eine abstrakte Darstellung der Oberflächenneigung im ventralen visuellen Kortex hin. Diese interessanten Erkenntnisse ermöglichen ein besseres Verständnis der neuronalen optischen Wahrnehmung und können für die künftige Entwicklung intelligenterer und flexiblerer Produkte und Roboter genutzt werden. Weiterhin tragen detaillierte Kenntnisse der optischen Wahrnehmung von Menschen und Primaten zur Entwicklung effizienterer Schnittstellen zwischen künstlichen optischen Systemen und beispielsweise Patienten mit Sehstörungen bei.

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