Análise de Formas por Sistemas Biológicos

• Disciplina: MAC5749
• Trabalho: EP1
• Data de entrega: 28/08/2003
• Aluno: Robson Ribeiro Correia

Introdução

O objetivo deste trabalho é descrever algumas das teorias sobre o Sistema Visual Humano (HVS, do inglês Human Visual System) que têm gerado idéias para a criação de algoritmos e desenvolvimento de sistemas para a Análise de Formas. Para tanto pesquisamos artigos em sites de publicações científicas, sendo que esse trabalho baseou-se principalmente no artigo indicado abaixo.

O estudo do HVS é tratado na segunda seção do artigo. Existe muita pesquisa nesse campo, principalmente porque um melhor entendimento da forma como o HVS funciona levará à construção de melhores Sistemas Visuais Artificiais. O artigo todo é uma pesquisa sobre as técnicas clássicas e modernas na Análise de Formas. Não tem o objetivo de ser exaustivo nem também muito profundo em sua análise. Porém é um ponto de partida para aqueles que querem estudar mais a fundo sobre alguns dos assuntos escolhidos.

Este trabalho está assim estruturado:

• Título
• Introdução
• Teorias sobre o HVS
• Conclusão
• Bibliografia

Teorias sobre o HVS

Entre as teorias clássicas citadas sobre o HVS encontramos as seguintes:

• A Escola de Psicologia Gestalt: De acordo com Zusne, "ainda é a única teoria a tratar com a forma de uma maneira abrangente." Essa teoria propôs algumas leis, sobre as quais existem vários livros onde se podem encontrar centenas de princípios extraídos delas. Alguns pricípios propostos por Zusne estão a seguir:
  • A forma visual é a mais importante propriedade de uma configuração.
  • A forma visual é tanto dinâmica ou a saída de um processo dinâmico que a delineia.
  • Todas as formas visuais possuem pelo menos dois aspectos, uma porção figurada chamada figura, e um pano de fundo (background) chamado fundo (ground)
  • Formas visuais podem possuir um ou vários centros de gravidade, sobre os quais a forma é organizada.
  • Formas visuais são transferíveis (com respeito à translação, tamanho, orientação e cor) sem perda de identidade.
  • Formas visuais resistem às mudanças. Elas tendem a manter sua estrutura contra forças de distúrbio.
  • Formas visuais sempre serão tão boas (regulares, simétricas, simples, uniformes, exibindo a mínima quantidade de tensão) quanto as condições (estímulos de padrão) permitirem.
  • Formas podem fundirem-se e produzirem novas formas.
  • Uma mudança em uma parte da forma afeta outras partes da forma (lei de compensação).
  • Formas visuais tendem a aparecer e desaparecer como inteiros.
  • Formas visuais deixam um efeito posterior que faz com que seja fácil de lembrá-las (lei de reprodução).
  • O espaço é anisotrópico, tem diferentes propriedades em diferentes direções.

• Teorias de Hebb: Hebb apresentou uma teoria neuropsicológica de comportamento, onde enfatizou o papel de estruturas neurais no mecanismo de percepção visual. Suas teorias conflitam com a escola Gestalt, por exemplo, no fato de que a forma não é percebida como um todo, mas em partes. A organização e relação espacial mútuas das partes devem ser aprendidas para um reconhecimento bem sucedido. O aspecto da aprendizagem é o ponto central na teoria de Hebb.

• Teorias de Gibson: Suas teorias têm dois princípios. O primeiro é que o espaço não é uma entidade geométrica ou abstrata, mas uma entidade visual real caracterizada pelas formas que estão nela. O segundo princípio é que um estímulo do mundo real existe atrás de qualquer percepção visual simples ou complexa. Ele também propôs uma classificação para formas visuais que agregam formas de três classes maiores:
  1. Objetos reais: formas sólidas e de superfície;
  2. Representação de objetos reais: formas em silhueta, pictoriais (fotos, pinturas, desenhos), planas, em perspectiva e "nonsense";
  3. Representação de objetos abstratos (não reais): formas geométricas planas, formas geométricas sólidas e formas projetadas.

Existem várias teorias modernas sobre o HVS, sobre as quais não vamos nos estender aqui. Talvez a que mais desperte interesse seja a dos Pontos de Alta Curvatura. Experimentos psicológicos foram realizados para investigar a importância das "esquinas" na percepção. Em um desses experimentos um desenho de um gato foi utilizado para localizar os pontos de alta curvatura, e assim produzir um desenho simplificado. Depois de uma breve apresentação do desenho, o gato podia ser confiavelmente reconhecido no desenho. Portanto deduz-se que tais pontos possuem alta informação de conteúdo da forma.

Conclusão

Foi percebido que existem várias facetas na percepção de formas no Sistema Visual Humano que podem ser utilizadas para gerar Sistemas Visuais Artificiais. A maior dificuldade encontrada, entretanto, é utilizar princípios e teorias originadas no campo psicológico, como as teorias da escola Gestalt e de Hebb, para serem aplicadas a sistemas computacionais. Por outro lado, teorias como a dos Pontos de Alta Curvatura podem ser facilmente aplicadas. O fato é que, independente da motivação, isto é, seja para aplicação a sistemas ou para um melhor entendimento do HVS, esse campo tem gerado uma extensa pesquisa.

Bibliografia