RICERCA ITALIANA     

Studio dei meccanismi di integrazione dell'informazione visiva e multisensoriale

Università degli Studi di Firenze

Abstract

Nel presente progetto di ricerca verranno indagati i meccanismi di integrazione dell’informazione sensoriale sincronica (per oggetti simultaneamente presenti) e diacronica (per oggetti presentati in istanti successivi). L’indagine sarà centrata sul sistema visivo (integrazione di indizi 3D ed effetti del priming) e sulla combinazione di informazione visiva ed aptica (sviluppo dell’integrazione visuo-aptica).
L’Unità 1 si occuperà di integrazione sincronica, esposta nella successiva sezione.
Il recupero dell'informazione tridimensionale (3D) a partire dalle proiezioni retiniche richiede di specificare come il sistema visivo interpreti ed integri gli indizi multipli (es. stereo, movimento, ombreggiatura, tessitura, etc.) presenti in una proiezione bidimensionale (2D). In base al paradigma corrente, il sistema visivo umano risolve il problema della "combinazione degli indizi di profondità" combinando stime sulla forma 3D indipendenti e non distorte che provengono da diversi moduli per la profondità (es. Kersten e Yuillem, 2003). Un simile approccio computazionale non prende però in considerazione i limiti dei sistemi biologici, che potrebbero non essere in grado di ottenere stime fedeli di forme 3D che rispettino uno spazio euclideo.
Secondo la nostra proposta, il sistema visivo si affiderebbe a covariazioni naturali tra i diversi indizi di profonditò di cui un oggetto è definito per ottenere la miglior stima possibile, a livello locale >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Corrado Caudek Università degli Studi di FIRENZE

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il presente progetto di ricerca intende fornire un contributo teorico e empirico alla comprensione del fenomeno dell'integrazione di informazioni, sincronica e diacronica, nel sistema visivo umano.

Il primo obiettivo è quello di studiare l'integrazione di informazioni sensoriali simultaneamente presenti sia considerando una singola modalità sensoriale (visione), sia tra diverse modalità (visione e tatto). Nel caso di una singola modalità sensoriale, il fenomeno dell'integrazione di informazioni verrà studiato mediante la verifica empirica del modello “Intrinsic Constraint” (Domini, Caudek, & Tassinari, 2006). L'integrazione multi-modale sarà studiata mediante l'applicazione dello stesso modello teorico e focalizzandosi sullo sviluppo dell’integrazione.

Il secondo obiettivo della ricerca è lo studio dell'integrazione spaziale e temporale di informazioni.
Anche se modelli precedenti hanno ignorato le dimensioni spaziali e temporali del processo di integrazione, uno degli scopi del presente progetto è superare una concettualizzazione troppo limitata di questo fenomeno, che non favorisce gli avanzamenti della ricerca. In questo senso, risulta fondamentale favorire la collaborazione tra ricercatori che possiedono competenze in ambiti diversi.


1. Integrazione sincronica di informazioni uni-modali

Molti modelli computazionali dimostrano come le proprietà 3D degli oggetti >>>

Risultati parziali attesi

Nelle sezioni successive verranno presentati i risultati attesi degli esperimenti proposti, insieme alle loro implicazioni teoriche.

A. Integrazione degli indizi di profondità nella percezione visiva

Il contributo teorico più importante della presente porzione del progetto di ricerca riguarda l'ulteriore sviluppo del modello IC, un modello normativo per il recupero della miglior stima della struttura 3D affine locale basato su due assunti: (1) le informazioni vengono integrate prima che venga fornita un'interpretazione 3D, e (2) i segnali retinici vengono integrati solo se sono linearmente associati alla medesima proprietà 3D (profondità, orientamento, o curvatura).

Il modello IC supera, a nostro avviso, almeno due (importanti) limiti del modello MWF: la mancata specificazione dello stadio di 'promotion', e (2) la difficoltà di misurare i 'pesi' assegnati agli indici di profondità.

(1) Stadio di 'promotion'.
La specificazione più chiara di come possa aver luogo lo stadio di 'promotion' è fornita da Richards (1985). Richards ha dimostrato che la presenza simultanea di segnali di disparità e di velocità è sufficiente, in principio, per specificare una rappresentazione metrica univoca, senza la necessità di fare ricorso ad informazioni extra-retiniche. Anche se la proposta di Richards è molto importante dal punto di vista teorico, essa viene contraddetta dai >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le seguenti sezioni presentano una rassegna della letterature relativa alle quattro serie di esperimenti proposti dal presente progetto di ricerca.

1. Integrazione sincronica di indizi di profondità
1.1 Ottica inversa

Le immagini retiniche forniscono molteplici indici di profondità, ovvero segnali che trasmettono informazioni sulle proprietà 3D degli oggetti distali. Disparità binoculari, velocità retiniche, gradienti di tessitura e di luminanza sono esempi di tali indizi di profondità. La struttura metrica 3D degli oggetti distali può essere ricostruita in maniera veridica, sulla base di tali indizi, solo se vengono specificati i 'parametri mancanti della scena visiva' (ovvero, le relazioni geometriche tra l'osservatore e la scena). Se tali parametri non sono specificati, le immagini retiniche non possono essere disambiguate. Per ciascun indizio di profondità, il problema dell'”ottica inversa” mette in relazioni la profondità metrica (z) con i parametri della scena (ki) e i segnali retinici (si): z = f(si, ki)

1.2 Il modello Modified Weak Fusion

Il paradigma corrente nello studio dell'integrazione di informazioni visive è chiamato Modified Weak Fusion (MWF o Maximum Likelihood Estimate, MLE, Landy et al., 1995). Il modello MWF è stato usato per spiegare una vasta gamma di fenomeni, tra cui la combinazione di informazioni di profondità quali la disparità, il movimento, e i gradienti >>>