Способ идентификации способности восприятия трехмерных атрибутов образов плоскостных изображений как структурных элементов объективной редукции Российский патент 2018 года по МПК A61B3/00 A61B10/00 

Изобретение относится к физике, оптике, стереоскопии, нейро и психо-физиологии, экспериментальной психологии и может быть применения в когнитивной науке, нейронауке, в обрасти образования, обучения.

Известно, что на стереограммах, смонтированных с бинокулярным смещением отдельных элементов, в условиях фузии (наложения) определение глубины происходит автоматически на нейронном уровне [1]. Смещенные участи воспринимаются либо парящими над общим фоном, либо в его глубине. Фактически в сетчатые изображения каждого глаза проецируется по две проекции, со смещением некоторых элементов. При этом в условиях наложения фокусировка глаз происходит вне плоскости расположения стереограммы.

Известно, что состояние фузии стереограммы может быть выявлено объективным методом, с применением регистрации направления взора глаз и определением Х,У-координат на мониторе бинокулярного айтрекера [2.]. Если фокусировка глаз происходит вне плоскости стереограммы, то на экране монитора фиксируется разность координат (ΔХ) правого и левого глаз ΔХ=Х^лев - X^пр ≠ 0. Т.к. глаза совершают саккадические движения [3], то за время (t) регистрации восприятия стереограммы формируется набор значений ΔХ (t). Элементы бинокулярного смещения приводят к тому, что в шкале разности координат за время Δ t формируется контур (гистограмма разности), смещенный от нулевого значения ΔХ. При этом, ширина контура определяется набором элементов, формирующих пространственные построения каждого элемента стереограммы. А расстояние до центра контура зависит насколько кадры стереограммы отстоят друг от друга. Следовательно, построение гистограмм разности позволяет оценить диспарантность в каждой проекции и сопоставить ее с известным размером-расположением гистограмм друг от друга.

В том случае, если стереограмма (или идентично-подобные структуры) формируется набором высокочастотных и низкочастотных компонент [4], то можно: 1. получить гистограммы с условием фузии низкочастотных компонент и высокочастотных компонент; 2. или при фокусировке глаз непосредственно на плоскости стереограммы, когда гистограмма будет формироваться за счет саккадического движения глаз и не контролируемой фузии высокочастотных составляющих. При реализации п. 2 центр контура гистораммы разности будет располагаться в области нулевых значений ΔХ, а его ширина определяться диспарантностью высокочастотных элементов с неконтролируемым наложением.

Известно, что при проведении тренинга восприятия стереоскопической глубины на нескольких идентично-подобных структурах, построенных по изображению одной картины, некоторые элементы глубины остаются и без проведения условий фузии элементов. Т.е. при наблюдении одиночной структуры [5]

Известно, что, по мнению Р. Пенроуза, «феномен сознания тесно связан с физическими процессами, происходящими на квантовом уровне, с новой - так называемой объективной редукцией. В фундаментальных физических процессах на уровне наномасштабов происходит сохранение энергии и система «не умеет» забывать начальные состояния» [6]. Если квантовую систему не наблюдают, то она, тем не менее, может претерпевать «редукцию» - проявлять макроскопические свойства и из множества возможностей выбрать одну. При наблюдении окружающей среды на сетчатые изображения глаз попадают две, смещенные на расстояние между зрачками, проекции. Зрительные центры мозга «расшифровывают» их и создают нам восприятие пространства. При восприятии пространства на плоскостных изображениях [5] наблюдения двух смещенных проекций нет.

Задачей настоящего изобретения является представление способности восприятия глубины, объема плоскостных изображений, как косвенных данных о наличии феномена объективной редукции.

Задача достигается восприятием одиночного изображения (U), и стереоскопической глубины стереограммы (U^k), полученной на основе изображения U, определением ширины контура гистограмм разности при восприятии U (δ(ΔХ^U)) и стереограммы U^k (δ(ΔХ^сг)) и с получением условия δ(ΔХ^U) ≈ δ(ΔХ^сг) идентификацией состояния феномена объективной редукции, как результата отсутствия условия наблюдения стереоскопической глубины, но наблюдением восприятия глубины изображения U.

На фиг. 1-6 приводится визуальная информация, иллюстрирующая действие способа. На фиг. 1 показан набор идентично-подобных проекций, построенный со смещением образов, создающих глубину и объем в условиях фузии. Параметр k=3. На фиг. 2 показано единичное изображение средней проекции фиг. 1. Для того, чтобы получить наглядность восприятия пространства на фиг. 2 следует сконцентрировать взгляд, рассматривая фиг. 1 так, чтобы изображений стало 4, две средние будут восприниматься так, как при рассматривании фиг. 2. На фиг. 3 и фиг. 4 представлены записи изменения X (и У) координат при наблюдении стереоскопической глубины подборки фиг. 1 и глубины фиг. 2. Буквами «R» и «L» (на фиг. 3 и фиг. 4) обозначены значения «X» координат правого и левого глаза соответственно. Начало отсчета шкалы координат было в левой стороне экрана монитора айтрекера На фиг. 5 построена гистограмма разности наборов ΔХ^сг. Гистограмма разности при восприятии одиночного изображения U (фиг. 2) представлена на фиг. 6. Фиг. 3 и 4 получены в условиях регистрации движений глаз с помощью айтрекера SMI HiSpeed в бинокулярном режиме (частота регистрации 500 Гц). Изображение фиг. 1, фиг. 2 экспонировалось на 19'' ЭЛТ мониторе ViewSonic 90Gf, расположенном на расстоянии 58 см от глаз наблюдателя (разрешение 1280×1024 пикселей; 38 пикселей/см). Время экспозиции Δt составляло ≈15 с. Техническое и программное обеспечение работы айтрекера позволяло, определять Х- координаты направление взора правого (X^R) и левого (X^L) глаза. Гистограммы фиг. 5 и фиг. 6 построены по динамическим рядам, представленным на фиг. 3 и фиг. 4.

Способ работает следующим образом. Выбирается изображение (U), на основе которого монтируется стереограмма. Изображение U три раза (оптимальное число) копируется и располагается в горизонтальный ряд. В крайних изображениях выделяются ряды отдельных цветовых распределений и смещаются антисимметрично относительно среднего изображения. Регулируя смещение можно получить построение глубины и объема образов. В приведенной идентично-подобной структуре на фиг. 1 следует сфокусировать глаза перед изображением, так, чтобы проекций стало 4. Две средние приобретают объемность цветовой и пространство палитры. Это стереоскопическая глубина изображений фиг. 1. Изображения фиг. 1 и фиг. 2 выводятся на экран монитора айтрекера. Запись координат при восприятии фиг. 1 показана на фиг 3. На фиг. 3, фиг. 4 X-координаты левого и правого глаз обозначены буквами «L» и «R». Показания разности координат за время регистрации образуют контур гистограммы разности. Разность находилась при вычитании показаний координат правого из левого. Т.к. фокусировка глаз проходила в точку, расположенную перед фиг. 1, то координаты правого глаза были больше, чем левого. Поэтому гистограмма разности ΔХ^сг располагается в области положительных значений. Ширина контура гистограммы определяется набором величины смещения цветовой палитры крайних проекций.

На фиг. 5 представлены записи координат при восприятии изображения фиг. 2. Контур гистограммы разности построен на фиг. 6. Как видим контур гистограммы, во-первых смещен относительно нулевого значения ΔХ^U в область отрицательных значений. Следовательно, фокусировка глаз происходит за плоскостью изображения фиг. 2. Во-вторых, видно, что δ(ΔХ^сг) ≈ δ(ΔХ^U). Следовательно, эффекты восприятия глубины остаются при восприятии U и без участия наблюдения стереоскопической глубины фиг. 1. Иными словами, наблюдения нет, но происходит претерпевание редукции и проявление макроскопического свойства - восприятие пространства на одиночном плоскостном изображении фиг. 2.

Эффекты восприятия пространства, показанные на фиг. 6 не имеют однозначного подтверждения для любого человека. Предъявление проекций фиг. 1 и фиг. 2 выборки из 10 студентов показало, что объемность и глубину фиг. 2 воспринимают 6 чел., а эффективность восприятия глубины идентично-подобной структуры фиг. 1 подтверждена для 7 человек.

Допустимо сделать вывод, что процесс формирования подтверждения гипотезы Р. Пенроуза о феномене объективной редукции находится в стадии становления. Последний опрос по восприятию начальных элементов восприятия пространства на выборке из 503 чел. показывает, что на некоторых изображениях (например, цветное изображение «Физической карты Мира») до 95% респондентов утверждают наличие восприятия, аналогичного фиг. 6.

В заявке предполагается, что результат изменения зрительного восприятия, впервые представленный в [7] отражает элементы косвенных доказательств наличия феномена объективной редукции.

Как утверждается в книге [6]: «Это новое физическое явление, будучи обнаруженным, имело бы огромное значение. …В частности мировоззренческое значение. Оно могло бы дать тот самый мост, который соединил бы две твердыни «научного замка», два взгляда на мир - физический и психологический. Боле того могло бы послужить основой построения квантовой теории происхождения сознания.»

Объективная редукция в «формате» настоящей заявки - это и распространение на ранее высказанные утверждения: 1. восприятия объемности (особенно изображение лица) на плоскостных изображениях; 2. перенесение перспективы пространственного построения образов из окружающей среды на плоскостные изображения; 3. распространение восприятия объемности и пространственного построения на удаленные объекты в окружающей среды.

Так и эффекты рельефности образов плоскостных изображений, выявленные ранее на выборке ≈2000-2500 чел. могут формироваться за счет наличия феномена объективной редукции.

Литература

1. Шиффман Х.Р. Ощущение и восприятие. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 928 с.

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

3. Величковский Б.М. Когнитивная наука: Основы психологии познания: в 2 т. - T 1 / Борис М. Величковский. - М.: Смысл: Издательский центр «Академия, 2006. - 448 с.

4. Пат. 2436139 RU, G02B 27/22; А61В 3/08. Способ восприятия плоских изображений / В.Н. Антипов, Д.И. Куценко, Н.А. Хамидуллина. - №2009147057/28; заявл. 11.01.2010; опубл. 10.12.2011, бюл. №34.

5. Пат. 2318477 RU, МПК A61F 9/00/. Способ развития зрительной системы / В.Н. Антипов. - №2005126575/14; заявл. 22.08.2005; опубл. 10.032008, бюл. №7.

6. Пенроуз, Р. Новый ум Короля: Пер. с англ. / Общ ред. В.О. Малышенко. Изд. 2-е, испр. - М.: Едиториал УРСС, 2005. - 400 с.

7. Пат. №2264299 RU. Способ формирования трехмерных изображений (варианты) / В.Н. Антипов. - №2003102864/12; заявл. 03.02.2003; опубл. 20.11.2005; Бюл. №32.

Изобретение относится к физике, оптике, стереоскопии, нейро и психофизиологии, экспериментальной психологии и может быть применено в когнитивной науке, нейронауке, в обрасти образования, обучения. Способ включает: предъявление плоскостного одиночного изображения (U); построение на его основе идентично-подобного изображения как стереограммы (U^k); наблюдение восприятия стереоскопической глубины на U^k; регистрацию направления взора и определение Х-координат при восприятии U и U^k; вычисление разности координат (ΔХ) направления взора правого (R) и левого глаз (L) на плоскости стереограммы U^k и U; построение гистограмм разности координат ΔХ за промежуток времени (Δt); определение ширины контура гистограмм разности при восприятии U (δ(ΔХ^U)) и U^k (δ(ΔХ^сг)). Если получают условие δ(ΔХ^U)≈δ(ΔХ^сг), то идентифицируют состояние феномена объективной редукции. Когда не наблюдают стереоскопическую глубину, а результат - т.е. воспринимают только глубину изображения U, где ΔХ=Х^L - X^R, k=2, 3, 4 - целые числа. Изобретение позволяет идентифицировать способность восприятия глубины, объема плоскостных изображений как косвенных данных о наличии феномена объективной редукции. 6 ил.

Способ идентификации способности восприятия глубины, объема образов плоскостных изображений как феномен объективной редукции действия нейронных сетей головного мозга, включающий предъявление плоскостного одиночного изображения (U), построение на его основе идентично-подобного изображения как стереограммы (U^k), наблюдение восприятия стереоскопической глубины на U^k, регистрацию направления взора и определение Х-координат при восприятии U и U^k, вычисление разности координат (ΔХ) направления взора правого (R) и левого глаз (L) на плоскости стереограммы U^k и U, построение гистограмм разности координат ΔХ за промежуток времени (Δt), определение ширины контура гистограмм разности при восприятии U (δ(ΔХ^U)) и U^k (δ(ΔХ^сг)), отличающийся тем, что если получают условие δ(ΔХ^U)≈δ(ΔХ^сг), то идентифицируют состояние феномена объективной редукции, когда не наблюдают стереоскопическую глубину, а результат - т.е. воспринимают только глубину изображения U,

где ΔХ=Х^L - X^R

k=2, 3, 4 - целые числа.