Проблема объединения локальной зрительной информации в когнитивные блоки

Бабенко В. В., Божинская М. А. (г. Ростов-на-Дону)

Известно, что зрительная обработка у человека начинается с параллельного локального описания зрительной сцены. В результате выделяются так называемые «первичные признаки»: градиенты яркости определенной локализации, ориентации и пространствен­ной частоты. Затем пространственно распределенная информация объединяется в блоки, которые и используются при опознании.

Для того чтобы ответить на вопрос, каков алгоритм такого объединения, необходимо понять, как управляется этот процесс: «снизу» или «сверху». С одной стороны, непреднамеренность и быстрота выделения фигур из фона говорят в пользу того, что этот процесс управляется самой сценой и реализуется автоматически. С другой стороны, чрезвычайная сложность этого процесса, зависи­мость его от опыта и преднастройки наблюдателя могут указывать на эфферентный механизм управления группированием.

В 1980 г. в своей теории интеграции признаков Э. Трейзман постулировала, что механизмом объединения локальных призна­ков является избирательное внимание, которое последовательно «склеивает» разные области зрительной сцены. Однако посте­пенно стали накапливаться факты, указывающие на возможность параллельного группирования пространственно распределенных сигналов на стадии довнимания. Это допускало, что избирательное внимание не само объединяет информацию, а направляется к уже готовым блокам.

Впоследствии, разными авторами, независимо друг от друга, были предложены концепции, которые фактически являются

вариантами двухстадийной модели преаттентивной зрительной обработки. На первой стадии, в результате локальной линейной фильтрации, выделяются первичные (базовые) признаки. Затем, после включения нелинейных процессов (выпрямление, контроль прироста контраста), происходит пространственное объединение выходов фильтров первого порядка на фильтрах второго порядка. И если первые чувствительны к градиентам яркости, то вторые - к изменениям этих градиентов: модуляциям контраста, ориентации, пространственной частоты. Такие модуляции типичны для есте­ственных сцен и несут важную информацию о трехмерной структуре объектов. Но если преаттентивная природа первой стадии частотной фильтрации не вызывала сомнений, то фильтры второго порядка оставались образованием гипотетическим.

Чтобы проверить правомерность этой гипотезы, мы использо­вали парадигму зрительного поиска. В качестве целевых стимулов применялись текстуры, модулированные по пространственной частоте, контрасту или ориентации. Дистракторами служили не-модулированныетекстуры. Оказалось, что время обнаружения цели практически не зависит от числа одновременно предъявляемых стимулов. Это может свидетельствовать о преаттентивной природе механизмов группирования, обеспечивающих параллельный поиск модулированных текстур.

Но если мы предполагаем преаттентивную природу механиз­мов группирования, то объединение фильтров первого порядка должно подчиняться определенному универсальному правилу. Для того чтобы проверить это положение, нами были синтезированы текстуры, состоящие из Габоровских элементов с заданной про­странственной частотой (несущая). Менялась частота модуляции контраста, ориентации или исходной пространственной частоты (огибающая). Определялась зависимость порога обнаружения каждого из типов модуляции от соотношения частот огибающей и несущей. Существование оптимума на полученных нами кривых указывает на наличие определенной связи настроек фильтров первого и второго порядка. Причем зависимость сохраняется при изменении частоты несущей. Все это может означать, что зритель­ная система использует универсальное правило группирования локальных фильтров, настроенных на разные пространственные частоты. А это еще раз подтверждает преаттентивный характер данной операции.

Таким образом, нами получены свидетельства того, что пре­аттентивная стадия обработки включает не только кодирование участков изменения яркости, но и описание областей с простран­ственными вариациями этих градиентов. Причем алгоритм их описания универсален.

Следует заметить, что, констатируя преаттентивную природу механизма пространственного группирования, мы не отвечаем на вопрос о том, является ли данный алгоритм «жестким» и не­изменным, или эфферентно настраивается исходя из решаемой задачи. Решение этого принципиального вопроса является задачей дальнейших исследований.

73

Материалы IV съезда Российского психологического общества. Том I.