СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ СПОСОБНОСТИ ВОСПРИЯТИЯ ГЛУБИНЫ, ОБЪЕМА ОБРАЗОВ ПЛОСКОСТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ КАК ИНСАЙТНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОЦЕССА МЫШЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к оптике, стереоскопии, физиологии и может быть использовано в экспериментальной психологии, нейронауке, когнитивной науке, образовании.

Известно, что стереоскопическое зрение человека, бинокулярная диспарантность с двух точек получения информации (два глаза), зрительные центры головного мозга создают условия восприятия трехмерной среды обитания с эффектами глубины, объема, пространственной перспективы [1]. В условиях наблюдения плоскостных изображений, объектов далее 250-300 м распознавание образов происходит с применением монокулярных принципов перспективы. Монокулярные признаки не в состоянии обеспечить все атрибуты бинокулярности и создают иллюзию восприятия пространства при восприятии произведений живописи [2].

Известно, что тренинг к наблюдению стереоскопической глубины стереограмм развивает способность воспринимать плоскостные изображения, удаленные объекты (облачный покров) с эффектами объема, пространственной перспективы [3-5]. Применение бинокулярного айтрекера, изучение моторики движения глаз, регистрация X-координат направления взора правого и левого глаз, построение гистограмм разности координат правого и левого глаз (ΔХ) выявляют и показывают: восприятие глубины, объема образов плоскостных изображений, которое, во-первых, сопоставимо с аналогичными параметрами восприятия 3D-растровых изображений, стереограмм [6, 7]. Во-вторых, в условиях восприятия глубины, объема плоскостного изображения фокусировка правого и левого глаз происходит за плоскостью расположения плоскостного изображения. Максимумы контуров гистограмм разности ΔХ при восприятии плоскостного изображения и 3D-растрового располагаются в общем интервале расстояний. При восприятии плоскостного изображения выделяют три этапа: плоскостное; возникновение эффектов глубины, объема; возникновение движения слоев друг относительно друга [7, 8]. Перечисленные этапы характеризуются различным местоположением фокусировки (или плоскостей восприятия изображений) глаз относительно расположения плоскостного изображения. Первые два этапа способны воспринимать до 23% испытуемых. После семестрового обучения процент студентов, наблюдающих движение слоев, повышается до 36% [8].

В описании к патенту [5] этапы развития способности воспринимать плоскостные изображения с атрибутами глубины, объема сравниваются с навыками интуиции вовлеченного мышления и действия. Для зрительного восприятия показана реализация процесса инакомыслия, этапы познавательных операций на уровне прозрения, действия, предчувствия и озарения на образах любых двумерных изображений, восприятие на них пространства, глубины и объемности. Название изобретения [5] в первичных материалах было «Способ развития интуиции».

Опросы выборки около 1000 человек показывают, что молодое поколение знакомо с эффектами рельефного восприятия некоторых плоскостных изображений. Возникновение рельефности объясняется шириной контура гистограмм разности Х-координат в условиях восприятия плоскостного изображения [7]. Получены единичные результаты, показывающие, что и без проведения тренинга к наблюдению стереоскопической глубины некоторые молодые люди могут воспринимать глубину, объем при фокусировке глаз за плоскостью расположения изображения. С другой стороны, тренинг наблюдения стереограмм увеличивает контингент выборки способных к фокусировке глаз вне плоскости расположения 2D-изображения. Такая способность относится к последнему этапу познавательных действий, представленных в патенте [5]. Очевидно, развитие способности воспринимать плоскостные изображения с объемом и пространственной перспективой соответствуют созданию субъективно (или объективно) нового и неожиданного, внезапного нахождения решения пространственного построения образов плоскостного изображения. Такие определения, по мнению авторов работы [9], подпадают под определение творчества с проявлением инсайтной стратегии.

Известно, что при решении инсайтных задач на его завершающем этапе и получении ответа происходит увеличение ширины зрачков глаз [10].

Задачей настоящего изобретения является получение качественного упрощенного доказательства, что способность восприятия глубины, объема пространственной перспективы образов плоскостного изображения относится к области инсайтных «механизмов» процессов мышления.

Задача достигается при восприятии образов плоскостного изображения (2DH) с фиксацией изображения глаза при возникновении восприятия глубины (ДЗ1) на образах 2DИ достижением условия движения слоев на 2DH с фиксацией изображения того же глаза (ДЗ2), затем расположением двух вариантов изображений глаз по горизонтали на расстоянии L и получением первой пары (I), на следующем этапе последовательным удалением с изображений ДЗ1, ДЗ2 роговицы, радужной оболочки и получением только двух темных изображений зрачков глаз как третьей пары (III), определением диаметра зрачка и оценочным выявлением, что в условиях движения слоев диаметр зрачка увеличивается в 1,1 раза, проведением визуализации изменения диаметра зрачка с размещением на следующем ряду темных изображений зрачков глаз в светлом круге и получением четвертой пары (IV), построением трех следующих моделей с имитацией изображения радужной оболочки белого цвета и темного кольца как аналога зрачка на первой модели и пятой пары (V) с имитацией зрачка одного диаметра, на второй моделе как шестой пары (VI) увеличением диаметра зрачка на правой части в 1,1 раза, на третьей модели как пара семь (VII) в 1,2 раза, далее осуществлением фокусировки глаз вне плоскости расположения листа, достижением получения трех проекций, сопоставлением изображений средних проекции пар IV-VII, выявлением наиболее близкого ощущения пространственного разворота темной части зрачка относительно светлого круга на парах IV и VI.

На фиг. 1 показано изображение фрагмента каменной плитки, на котором возникают эффекты восприятия глубины, объема и движение слоев отдельных цветовых распределений. На фиг. 2 представлены 7 пар рисунков: глаз и моделей глаз. Они смонтированы так, чтобы показать различные этапы получения решения задачи. На фиг. 2 первые три горизонтальные пары получены из фотографий правого глаза. Левые изображения пар I-III относятся к восприятию глубины изображения фиг. 1. Правые получены для условия движения слоев распределений цветовой палитры фиг. 1. Пара под номером «I» - это выделенные части фотографии правого глаза. В центре зрачок, вокруг него радужная оболочка. Внешняя часть (светлый фон) - это склера. Если внимательно рассматривать два варианта изображений глаза, то видно, что в условиях движения слоев (правая часть пары) диаметр зрачка и темная часть вокруг него больше, чем при условии восприятия глубины. Под номером II удалена светлая часть склеры. В паре под номером III удалена радужная оболочка, остался только зрачок. Оценочные измерения показывают, что диаметр зрачка правой части в 1,1 раза больше, чем на левой. Зрачок, помещенный в белый круг, приводится в паре IV. Схематическое изображение глаза с центральной серой частью, моделирующее зрачок, радужную оболочку белого цвета, показано на паре V. Пара V: диметр имитации зрачка на правой и левой частях пары одного размера. Пара VI: диаметр имитации зрачка на правой части модели увеличен в 1,1 раз. Пара VII: диаметр имитации зрачка на правой части увеличен в 1,2 раза. Оценочные измерения пары III (и следующих номеров пар), их построение выполняются с применением программы Adobe Photoshop.

Для визуализации изменения размеров зрачка и его моделей следует воспользоваться техникой наблюдения стереоскопической глубины стереограмм. Необходимо расположить фиг. 2 на расстоянии l=30-60 см от глаз. Сфокусировать глаза перед плоскостью расположения фиг. 2. Сначала получить четыре изображения в каждой горизонтальной паре, а затем, изменяя расстояние до точки фокусировки, добиться условия наблюдения трех изображений. На всех рядах на среднем изображении зрачок как бы разворачивается относительно оси, параллельной плоскости рисунка. При указанной фокусировке правая часть модели зрачка отделяется от белого фона роговицы и располагается ближе к глазам наблюдателя. Левая часть углубляется в белый фон. Аналогичная ориентация темной части зрачка прослеживается на парах IV, VI, VII.

При фокусировке глаз за плоскостью листа ориентация имитации зрачка изменяется. Этот метод фокусировки следует считать более сложным для восприятия.

Способ работает следующим образом. Выбирается плоскостное изображение, на котором испытуемый наблюдает восприятие глубины и условия движения слоев. Как правило, сначала возникает объемность изображения (или ощущение глубины), а затем появляются эффекты движения слоев. Как упоминалось ранее, такая способность выявлена для 23% студентов выборки из 13 человек. Изображение располагают на таком расстоянии от испытуемого, чтобы, во-первых, испытуемый наблюдал оба варианта трехмерного восприятия и, во-вторых, можно было расположить фото или видеокамеру для получения и фиксации изображения глаз. Далее начинается процесс регистрации. Открывают изображение и, когда возникают первые эффекты восприятия глубины, по команде испытуемого делают первый снимок одного из глаз. Как правило, фокусировка глаз (т.е. плоскости воспринимаемого изображения) располагается не далее 10-20 см от изображения. По мере адаптации испытуемого к восприятию глубины и фокусировки глаз на расстояниях 100-150 см от изображения 2DИ (за ним) возникают эффекты движения отдельных слоев глубины и кратковременное заполнение пространственного восприятия в протяженном столбе за плоскостью установки изображения каменной плитки и перед ней. Именно это состояние относится к решению инсайтной задачи и объемного восприятия выбранного изображения 2DИ. Более того, кратковременно (30-50 мс) объемность модели возникает от минус до плюс больших расстояний. При таких условиях получают второй снимок.

Далее оба снимка располагают в первый горизонтальный ряд на расстоянии не более 5-6 см (фиг. 2 ряд I). Последовательно выделяют склеру (фиг. 2-II), радужку и оставляют темный фон зрачка (фиг. 2-III). Проводят оценочное измерение диаметров зрачка в двух вариантах наблюдения 2DИ. Оценочные измерения показывают, что диаметр зрачка правой части в 1,1 раза больше, чем на левой. Оценочные измерения диаметра зрачка являются потому, что на полученных фотографиях глаз нет резкой границы между зрачком и радужкой.

Далее получают первое модельное изображение и окружают темный зрачок белым кругом (фиг. 2-IV). На следующей модели имитируют радужную оболочку (белый цвет) и зрачок (темный круг) - фиг. 2-V. Диаметр имитации зрачка правой и левой компонент модели одного размера. Модель VI: увеличивают имитацию зрачка правой компоненты в 1.1 раза. Пара модели VII. Имитации зрачка правой части увеличена относительно левой в 1.2 раза.

Визуализация изменения размера зрачка проводится с применением методов наблюдения стереоскопической глубины стереограмм. Для этого осуществляют концентрацию глаз вне плоскости расположения фиг. 2 так, чтобы изображений в каждой горизонтальной паре было по три. Лучше проводить фокусировку глаз перед плоскостью фиг. 2. Сравнивают средние части. По парам и фиг. 2-IV - 2-VI видно, что ориентация темных частей относительно белых кругов имеет наибольшее сходство ощущений пространственной ориентации темных средних компонент. Уточним, на фиг. 2-IV показано изменение зрачка, полученное в эксперименте. Коэффициент увеличения зрачка при наблюдении смещения слоев цветовой палитры, как было сказано ранее, равен 1,1. Модель пары VI получена при увеличении имитации зрачка левой части в 1,1 раза. Следовательно, оценочные и модельные коэффициенты повышения диаметра зрачка при восприятии движения слоев одного уровня величины. Изменение местоположение зрачка темного цвета можно наблюдать и на парах I-III. Однако на указанных парах заметить местоположение зрачка относительно радужки сложнее из-за слабого контраста цвета радужки и склеры.

Из литературы известно, что при решении инсайтной задачи происходит увеличение зрачка глаз. Приведенные ряды фиг. 2 показывают, что при возникновении движения слоев распределений цветовой палитры изображения фиг. 1 наблюдается увеличение зрачка. Иными словами, при завершающем этапе условия восприятия пространственного построения изображения фиг. 1 подпадают под известное решение этапа инсайтной задачи.

Необходимым условием применения настоящего изобретения для испытуемого являются условия, во-первых, развитие (или ранее приобретенной) способности воспринимать изображения с эффектами глубины, объема. Во-вторых, доведение восприятия до состояния возникновения движения отдельных цветовых распределений друг относительно друга. Кратковременное возникновение пространственного столба относится к неосознанному уровню восприятию глубины с продолжительностью возникновения около 30 мс. В качестве стимульного изображения 2DИ можно выбрать любые аналогичные фиг. 1 распределения, на которых имеются хаотически-случайные образы (пятна) цветовой (черно-серой) палитры. Как показывает опыт обучения студентов, до 90% имеют навык наблюдения на них эффектов рельефного восприятия.

Предлагаемый способ позволяет проводить качественное изучение инсайтной способности, различных этапов его реализации без привлечения дорогостоящего оборудования, например бинокулярного айтрекера. Достаточно использовать цифровую камеру (или фотоаппарат), компьютер с соответствующим программным обеспечением.

Список литературы

1. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение: Пер. с анг. - М.: Мир, 1990. - 239 с.

2. Раушенбах Б. Геометрия картины и зрительное восприятие. - СПб.: Азбука-классика, 2001. - 320 с., ил.

3. Пат. 2264299 RU. Способ формирования трехмерных изображений (варианты) / В.Н. Антипов - Опубл. 20.11.05; Бюл. №32.

4. Антипов В.Н., Балтина Т.В., Якушев Р.С., Антипов А.В. Когнитивный контроль зрительного восприятия современного человека как объект изучения биоэкологии // Ученые записки КазГУ. Серия естест. науки. - 2008. - Т. 150, кн. 3. - С. 145-151.

5. Пат. №2493773. Способ развития способности зрительного анализатора к восприятию глубины и объема плоскостного изображения / В.Н. Антипов, А.В. Антипов - Опубл. 27.09.2013. - Бюл. 27.

6. Антипов В.Н., Вахрамеева О.А, Галимуллин Д.З., Жегалло А.В., Хараузов А.К., Шелепин Ю.Е. Экспериментальное изучение 3D-восприятия образов плоскостных изображений // «Экспериментальный метод в структуре психологического знания / Отв. ред. В.А. Барабанщиков. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2012. - С. 187-194.

7. Антипов В.Н., Жегалло А.В. Трехмерное восприятие плоскостных изображений в условиях компьютеризованной среды обитания // Экспериментальная психология. 2014. Т. 7. №3. С. 97-111.

8. Антипов В.Н., Жегалло А.В. Междисциплинарный естественно-научный подход в изучении способности восприятия глубины, объема образов плоскостных изображений с применением бинокулярного айтрекера // «Естественно-научный подход в современной психологии» / Отв. ред. В.А. Барабанщиков. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2014. С. 103-111.

9. Дикая Л.А., Карпова В.В. Динамика функциональной организации коры головного мозга у испытуемых с профессиональной художественной подготовкой на разных этапах творческого процесса // «Естественно-научный подход в современной психологии» / Отв. ред. В.А. Барабанщиков. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2014. С. 254-259.

10. Чистопольская А.В. Показатель ширины зрачка как способ фиксации динамики решения инсайтных задач // «Естественно-научный подход в современной психологии» / Отв. ред. В.А. Барабанщиков. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2014. С. 600-603.

Изобретение относится к оптике, стереоскопии, физиологии и может быть использовано в экспериментальной психологии, нейронауке, когнитивной науке, образовании. Предлагается идентифицировать способность восприятия глубины и объема плоскостных изображений как элементов инсайтного механизма мышления. Для реализации способа предъявляют плоскостное изображение, создающее эффекты восприятия глубины и объема, и при возникновении движения слоев цветовой палитры друг относительно друга фиксируют увеличение диаметра зрачка глаз и получают инсайтное решение. Способ позволяет проводить качественное изучение инсайтной способности. 2 ил.

Способ идентификации способности восприятия глубины, объема образов плоскостных изображений как инсайтное решение процесса мышления, включающий предъявление плоскостного изображения, создающего эффекты восприятия глубины и объема, движения слоев цветовой палитры, регистрацию зрачка глаз, отличающийся тем, что при возникновении движения слоев цветовой палитры друг относительно друга фиксируют увеличение диаметра зрачка глаз и получают инсайтное решение.