B i g I m a g e s – Visuele Communicatie

Kees van Overveld

B i g I m a g e s – B i g I m a g e s – Visuele CommunicatieVisuele Communicatie

-1-

De vormenlaag:•vormen, randen en dimensie

•ontvanger:

•detecteren van randen en andere singulariteiten

•detecteren van singulariteiten op verschillende schalen

•het segmentatieprobleem

•zender:

•natuurlijke systemen: de oorzaak van randen in beelden

•het realiseren van gekleurde vormen in computer graphics

•een korte weg naar betekenis: vormen als visuele symbolen

B i g I m a g e s – B i g I m a g e s – de vormenlaagde vormenlaag

beelden die op elkaar lijken in de textuurlaag en/of samplinglaag kunnen sterk verschillen in de vormenlaag, en omgekeerd

Kees van Overveld

erg gelijkend op de samplinglaag;

erg gelijkend op de textuurlaag;

erg verschillend op de vormenlaag

erg verschillend op de sampling laag;

Erg gelijkend op de textuurlaag

erg gelijkend op de vormenlaag

-2-


poging om “vorm” te definiëren

Kees van Overveld

vorm is een invariant die gedefinieerd is door textuurverschillen

maar niet alle textuurverschillen introduceren een vorm.

-3-

probleem 1: de overgang tussen twee texturen hoeft niet discreet te zijn

probleem 2: een gegeven textuur bestaat slechts over een beperkt schaalinterval


vormen, randen en dimensie

Kees van Overveld -4-

PQ

P heeft in zijn omgeving alleen maar punten met één textuur. P kan zich in 2 onafhankelijke richtingen bewegen: {P} vormt een 2-dimensionale verzameling

Q heeft in zijn omgeving punten met 2 verschillende texturen. Q kan zich in 1 ‘onafhankelijke’ richting bewegen: {Q} vormt een 1-dimensionale verzameling


detectie van randen met detectoren van de samplinglaag

Kees van Overveld

In 1-D, randen scheiden ‘convexe’ en ‘concave’ gebieden

Randen treden op bij nuldoorgangen van de 2e afgeleide.

-5-



Kees van Overveld

Toepassen van de Mexicaanse hoed detector op een signaal geeft nuldoorgangen waar de 2e afgeleide van teken omslaat

-6-



Kees van Overveld

De breedte van de Mexicaanse hoed bepaalt de breedte van de features waarvoor de convex-concaaf omslag gezien wordt

Een Mexicaanse hoed met breedte negeert convex-concaaf overgangen die veel smaller of veel breder zijn dan .

-7-



Kees van Overveld

Conclusie voor 1-D:

•segmenten zijn gedefinieerd d.m.v. randen

•randen kunnen optreden op willekeurige schalen

•de plaats van nuldoorgangen van de Mexicaanse hoed met breedte geeft de plaats aan van een rand op schaal .

-8-

Open problemen:

•generalisatie naar 2D werkt niet: bij 3-landenpunten komen 3 gebieden bij elkaar, maar convex-concaaf-overgangen vergen een even aantal incidente segmenten

•de interactie tussen de textuur-feature vectoren en de nuldoorgangen is niet helder


de oorzaak van randen

d2Eretina=P cos i cos4l AP d2R / 32 3ri2b2 cos u

Alle randen zijn 1-dimensionale zijn singulariteiten tussen 2-dimensionale reguliere gebieden van gereflecteerd licht. Wat veroorzaakt die singulariteiten?

Het wiskundige verschil tussen ‘continu’ en ‘niet-continue’ betekent weinig. ‘Singulier’of ‘regulier’ …

…is alleen maar een kwestie

van schaal)

in :

•golflengte-afhankelijke verschillen in reflectiviteit

•hoek-afhankelijke verschillen in reflectiviteit

in P:

•schaduwen

•caustics

•(partiële) occlusie

in i :

•(“discrete” sprongen in) plasticiteit

in u :

•silhouetten -9-


Kees van Overveld


golflengte-afhankelijke verschillen in reflectiviteit: schilderen, drukken, materiaal kleuren, …

-10-


Kees van Overveld


hoek-afhankelijke verschillen in reflectiviteit: discrete verschillen tussen grote en kleine

kleine (diffuse reflectie)

grote (spiegelende reflectie)

randen tussen twee reflectiviteiten

-11-


Kees van Overveld


het mechanisme van schaduwenlightsource

separatrix

(kernel) shadow(umbra)half shadow

(penumbra)

cast shadow

self shadow

(plasticity) shading

BA

A'

B'

-12-


Kees van Overveld


caustics: gekromde reflecterende of brekende oppervlakken werken als ‘lenzen’ die meerdere, scherp begrensde beelden van lichtbronnen op een oppervlak projecteren

-13-


Kees van Overveld


occlusie ontstaat als lichtstralen (gedeeltelijk) geblokkeerd worden,

•tussen de lichtbron en het reflecterend oppervlak: slagschaduwen

•tussen het reflecterend oppervlak en de detector: verborgen oppervlakken

“gedeeltelijk” kan betekenen:

•een gedeelte van de energie van de lichtstraal wordt geabsorbeerd, of

•een gedeelte van de lichtstralen wordt geabsorbeerd (halfschaduwen – penumbrae)

-14-

Waarom zijn er wel halfschaduwen maar geen ‘ half’ silhouetten?Waarom zijn er wel halfschaduwen maar geen ‘ half’ silhouetten?


Kees van Overveld


silhouette

helderheids sprong scherpe rand

glad helderheidsverloop ronde ‘rand’

helderheids singulariteit scherpe rand

verwarring ontstaat als randen meerdere interpretaties toestaan

-15-


Kees van Overveld


silhouetten: gereflecteerde lichtstralen (=zichtlijnen) loodrecht op oppervlakte normaal

•intern silhouet (I): correspondeert niet met dieptesprong (singulier geval!)

•intern silhouet (II): correspondeert met dieptesprong

•extern silhouet: correspondeert met dieptesprong

object object object 1

object 2

-16-


intentionele vs. extensionele vormen; visuele symbolen

Vorm draagt betekenis; te onderscheiden in cultuur-onafhankelijke en cultuurgebonden betekenis; onderscheid denotatie en connotatie (resp. formele betekenis en associatieve betekenis)


intentionele vs. extensionele vormen; visuele symbolenzender ontvanger voorbeeld

1 Alle vormen zijn natuurlijk en daarom extensioneel

Evolutionair voordeel van visueel zintuig: alleen intentioneel

Insecten aangetrokken door kleurcombinaties bij bloemen

2 Alle vormen zijn natuurlijk, behalve lichaamstekens

Hogere dieren ontwikkelen neuraal systeem om een schijnbaar extensionele wereld te reconstrueren uit hun zintuiglijke waarnemingen

Primaten die onder een steen kijken om insecten te zoeken

3 Eerste kunstmatige (intentionele?) vormen

De primitieve mens begrijpt wellicht niet het verschil tussen intentioneel en extensioneel. Afbeeldingen zijn magisch geïdentificeerd met het afgebeelde.

Prehistorische rotsschilderingen

4 Kunstmatige vormen; extensioneel tot en met fotorealistische schilderkunst; intentioneel: alfabetten, symboolsystemen

Verwarring tussen extensionele kunstmatige vormen en de afgebeelde objecten wordt (impliciet) opgelost

Onderscheiden ontwikkeling van beeldende kunst en beeldende taal (schrift)

5 Non-figuratieve kunst daagt de grens tussen extensioneel en intentioneel uit

Verwarring en afwijzing voor afbeeldingen die buiten de standaard conventies vallen (ca 1900)

Wassily Kandinsky, Picasso

6 Hybriden worden opzettelijk geconstrueerd

Relatie tussen intentionele en extensionele beelden is ontdekt als onderwerp van studie door artiesten en filosofen.

Systematische ontwikkeling van optische illusies, perceptie research -18-


Kees van Overveld


-19-


Kees van Overveld

flowers’shapes and colors develop in co-evolution process with sensory systems in insects …

… even primitive visual detectors (say, few Mexican hat detectors with “correct” spectral sensitivity) can detect appropriate radial contrasts

•did flowers develop round shapes because mexican hat detectors exist, or

•did mexican hat detectors develop because round flowers exist, or

•is this all just coincidence?

-20-






Kees van Overveld

ceci n’est pas une peinture de René Magritte

ceci n’est past un paradoxceci n’est past un paradox-22-





Documents

B i g I m a g e s – Visuele Communicatie