Wat is categorisatie
dat we een concrete visuele prikkel onderbrengen in een algemene categorie. Als je een foto van een hond ziet kan je die op verschillende manieren interpreteren :
- Als uniek individu
- Als een hond
- Als een zoogdier
- …
Categorisatie is dus hierarchisch: één object kan tegelijk tot meerdere categorieen behoren
Wat zijn de 3 niveaus van categorisatie
1) Subordinaat niveau (meest specifiek)
- vb. poedel, golden retriever
2) Basisniveau (basic level)
- vb. Hond
- het meest spontane en natuurlijke niveau voor mensen
- voldoende informatieve waarde met weinig cognitieve inspanning
3) Superordinaat niveau (meest abstract
- vb zoogdier, dier
- categorie is heel breed en bevatten veel visuele variatie
Waarom is categorisatie cognitief veeleisend
- categorisatie vereist vooral op hogere niveaus
-> abstractie: loskomen van concrete visuele details
-> generalisatie: heel verschillende objecten toch als hetzelfde type herkennen - daarom is het moeilijk om te zeggen welke exacte visuele kenmerken horen bij zo’n abstracte categorie omdat vb muis , olifant en walvis totaal anders uitzien maar toch worden ze allemaal gecategoriseerd als dieren
- suggereert dat categorisatie niet puur perceptueel is maar ook sterk cognitief en semantisch van aard is
Wat is de studie van Thorpe et al bij snelle categorisatie van objecten
- proefpersonen kregen kleurenfoto’s te zien, elke foto werd slechts 20 miliseconden getoond en verscheen maar 1 keer
- een dier kon eender welk dier zijn, eender waar in het beeld staan, zelfs meerdere dieren bevatten
- de taak was een go/no go taak. Go = druk op een knop als je een dier ziet, NO GO= geen knop indrukken als je geen dier ziet
- RESULTAAT = ondanks de extreme snelheid en complexiteit waren de resultaten verrassend goed (94% correcte antwoorden). Mensen kunnen dus binnen een halve seconde beslissen of er een dier aanwezig is, zelfs met minimale visuele info
- Er bleek ook een speed accuracy trade off = positieve correlatie tussen reactietijd en nauwkeurigheid, namelijk wie sneller antwoord maakt meer fouten en wie trager antwoord is accurater²
Waarom is dat onderzoek van Thorpe zo belangrijk?
- studie toont dat categorisatie op een hoog abstract niveau zeer snel en efficient kan gebeuren zelfs zonder gedetailleerde analyse van het object
- suggereert dat het visuele systeem snel toegang heeft tot globale, categorie relevante info en dat categorisatie vroeg in de visuele verwerking kan plaatsvinden
In het experiment van Thorpe werd niet enkel gedrag gemeten maar ook…
Hersenactiviteit
- Terwijl proefpersonen de taak uitvoerden, werd de elektrische activiteit in de hersenen gemeten adhv 20 elektroden op de schedel
- Men kan dan de elektrische activiteit in de afzonderlijke elektroden dan relateren aan de perceptuele en cognitieve processen die zich aan de hersenen afspelen na aanbieding van de prikkel = EVENT RELATED POTENTIALS of ERPS
Wat stelde men vast bij onderzoek van Thorpe et al adhv hersenactiviteit
dat de gemiddelde ERPs in de fontale elektroden significant verschilden tussen de go trials en de no go trials (geen dieren) vanaf ong 150-160ms na stimulus onset. Dit betekent dat de hersenen op dat moment voldoende info verwerkt hebben om een prikkel te categoriseren als dier of niet dier.
dat de reactietijden gem 300ms langer zijn heeft enkel te maken met de beslissings en uitvoeringsprocessen die volgen na de visuele verwerking
Hoe verklaarde ze deze snelle categorisatie
Omdat het vooral steunt op snelle visuele feedforward processing
- het visuele systeem is in staat om uit een erg kort gepresenteerd beeld heel snel de essentiele kenmerken te extraheren die diagnotisch zijn voor de aanwezigheid van een “dier”
- welke kenmerken maken dat iets snel herkenbaar is als dier blijft een open vraag
Waarom benadruken de auteurs de kracht en de snelheid van “feedforward” visuele verwerking bij Thorpe
Omdat we al weten dat er zo een tiental subcorticale en corticale tussestations zijn tussen de detectie van de prikkels door de receptoren in het netvlies en de frontale gebieden waar men de ERP-verschillen vaststelde, en elk station met die verwerking en transmissie zowat 10 tot 15 ms nodig heeft. Dus is er theoretisch weinig ruimte voor feedback-lussen tussendoor
Welk kritiek en debat ontstond er na die Thorpe exp
1) Is dit echte semantische categorisatie of gebruiken proefpersonen simpele visuele trucs?
- Believers : het brein herkent echt dieren
- Non believers : het effect komt van simpele visuele statistieken, eenvoudige visuele cues zouden volgens hen aan de basis kunnen liggen van het effect zoals vb eenvoudige vaststelling dat foto’s van dieren die men op internet vindt, het dier vaak centraal staat
Wat is de paradoxale bevinding van het basisniveau
Het duurt langer om te beslissen “is dit een hond” dan “is dit een dier”. Ook al is “hond” een kleinere homogenere categorie
Normaal volgens klassieke hierarchische modellen zou je verwachten dat door meer de basiscategorieen sneller gaan dan de superordinaat categorisatie
Wat onderzochten Schyns en Olivia
onderzoek over de rol van lage en hoge spatiale frequenties in de snelle categorisatie van scènes
Wat zijn spatiale frequenties?
- LSF (low spatial frequencies): grove vormen, globale structuur; “blob”, wazige info
- HSF (high spatial frequencies): scherpe randen, details, textuur, fijne structuur
- LSF = kijken zonder bril , HSF = alleen randen en details
Wat was de hypothese van Schyns en Olivia
De LSF geven snel info oer globale ruimtelijke organisatie, HSF zijn later nodig voor objectdetails en specifieke herkenning omdat LSF sneller verwerkt worden in het visuele systeem dan HSF en dus zou de scènecategorisatie zelfs sneller kunnen zijn dan objectherkenning
Hoe haalden ze LSF en HSF uit elkaar bij zo een afbeelding
Door hybride afbeeldingen te creeeren waarin de HSF van één scène gecombineerd werden met de LSF van een andere. Zo kan men combinatie maken van afbeeldingen van twee scènes tegelijk elk op een andere spatiale schaal
De vraag is nu welke scène ziet de proefpersoon?
Leg het eerste experiment uit van Olivia en Schyns waarbij een semantisch label eerst gegeven werd
- Proefpersonen krijgen vooraf een label vb. strand
- daarna zien ze een hybride beeld
- Taak = ja/nee, komt dit overeen met het label
- Twee condities presentatieduren: zeer kort (30ms) of kort (150ms)
RESULTATEN - bij 30 ms = 63% correct als target in LSF, 28% correct als target in HSF = met heel korte tijd domineert LSF
- bij 150 ms = 18% correct als target in LSF en 86% correct als target in HSF = met iets meer tijd neemt HSF over
=> coarse to fine verwerking (in het begin gebruikt visuele systeem grove informatie (LFS) later schakelt het over naar fijnere details (HFS))
Welke kritiek kregen Olivia en Schyns bij hun eerste experiment met semantische label vooraf
Dat het vooraf geven van een semantisch label een top-down verwachting kan stimuleren. misschien zochten proefpersonen dus actief naar dat label en zagen ze niet spontaan de scène
Welk experiment voerde Olivia en Schyns dan uit als reactie op dat kritiek
Experiment ZONDER label maar met een ruis
- Er werde twee beelden vlak na elkaar getoond (elk 45 ms)
- ofwel eerst LSF target + HSF ruis gevolgd door HSF target + LSF ruis = coarse to fine verwerkingsvolgorde , of te wel omgekeerd
- er werd vervolgens gewoon gevraagd aan de proefpersonen om te benoemen wat ze zagen
RESULTAAT
- in 67% van de gevallen gaven ze het antwoord dat overeenkwam met de targetscène in de coarse to fine verwerkingsvolgorde terwijl ze dit slechts in 29% van de gevallen deden voor de omgekeerde volgorde
= zonder label, zonder instructie kiest het brein spontaan voor LSF eerst. Sterk evidentie voor aanvangshypothese dat snelle scèneperceptie meestal gebaseerd is op de LSF
wat toonde ze later nog aan
dat LSF en HSF vanaf het begin worden verwerkt maar het systeem selecteer flexibel afhankelijk van de taak. Dus SOMS zijn details belangrijker = HSF, soms globale structuur belangrijker = LSF
Toont de flexibiliteit van visuele informatieverwerking
Wat was het onderzoek van Olivia en Toralba in 2006 om te achterhalen welke scène eigenschappen men kan extraheren uit vrij eenvoudige beeldkenmerken
- Tonen aan dat je een scène zeer snel kan herkennen op basis van globale beeldkenmerken zonder eerst objecten te herkennen. je brein hoeft vb geen stoel, boom of auto te vinden om te weten dat je naar een strand , stad of bos kijkt
- Vertreken vanuit standpunt dat een scène als geheel een eigen visuele eigenschappen hebben die je diect kan afleiden uit het globale beeld. geen objecten of segmentatie nodig = SPATIAL ENVELOP PROPERTIES
- als men de beeldeigenschappen van spatial envelope properties in een multidimensionele plot weergeeft kan men, hierin vrij goed verschillende scènes terugvinden als een combinatie van beeldkenmerken
Wat is spatial envelope properties
de globale ruimtelijke structuur van een scène. Het bevat 7 globale scènekenmerken :
- openheid (ruimte open of gesloten?)
- expansie
- gemiddelde diepte
- temperatuur (warm of koud?
- transientie (is er beweging?)
- beschutting (hoeveel een scène je het gevoel geeft om omgeven, afgeschermd of beschermd te zijn door structuren in de omgeving)
- navigeerbarheid
vb; strand
-> open, grote diepte, zachte herlderheidsovergangen, weinig obstakels, goed navigeerbaar. Je ziet dit in 1 oogopslage zelfs in een wazig beeld
Wat is ruwheid
hoe snel helderheid verandert over het beeld
- zachte verloop : natuurlijke scènes (strand, sneeuw, lucht)
- hard verloop : artificiele scènes (gebouwen, straten)
Wat toonde Greene en Oliva later nog aan
Mensen in staat zijn om deze globale beeldeigenschappen snel te extraheren, zelfs als het beeld bijna meteen wordt weggehaald
- voor het echt exp begon leerden proefpersonen de 7 globale scène eigenschappen kennen en leerde ook de juiste labels gebruiken (dit deden ze zodat fouten later niet door verwarring kwamen)
- Vervolgens werden beelden getoond tussen 10 en 200 ms onmiddelijk gevolgd door dynamische maskers (4 andere kleurbeelden elk van 20ms, was om te verhinderen dat proefpersonen het beeld langer naverwerkten).
- Je meet dus pure, vroege visuele verwerking
- Na elk beeld moesten proefpersonen ja/nee vragen beantwoorden. Er waren 14 mogelijke taken
->7 over globale beeldeigenschappen
->7 over scènecategoieën
RESULTAAT - Hoe langer het beeld zichtbaar was hoe beter de prestatie (logisch)
- Maar al bij 20-70ms haalden proefpersonen 75% correct
= één ultrakorte blik is genoeg om de essentie van een scène te vatten
Welke theorie en waarom ontwikkelde Neisser die
- “analyse door synthese”
- Van Neisser ( een vd grondleggers cognitieve psych)
- theoretisch model waarin hij aantoonde dat de te simpele lineaire modellen van informatieverwerking niet klopten
- bekritiseerde oudere modellen die dachten dat stimulus binnen komt, gaat door een filter, wordt stap voor stap geanalyseerd, betekenis verschijnt aan het einde
-> dat is passief , sequentieel en stimulus gedreven - Neisser zegt : dat klopt niet met hoe mensen waarnemen
