Диссертация (1147492), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Это говорит о том, что23в зависимости от поставленной перед наблюдателем задачи происходит согласованноеперераспределение нейронных сетей в различных областях мозга.1.2 Проблема неопределенности в задачах распознавания лицВ данном разделе рассмотрим роль неопределенности в задачах распознавании лиц. Поднеопределенностью мы будем понимать такие условия, когда вероятности различных вариантовразвития событий неизвестны. Исследование влияния неопределенности сигнала на принятиерешений началось достаточно давно. Наибольший интерес представляет работа известногошвейцарского математика и механика Даниила Бернулли «Specimen theoriae novae de mensurasortis», опубликованной в «Комментариях Санкт-Петербургской Академии» (Бернулли, 1993;Bernoulli, 1954). В данной работе автор на примере «Санкт-Петербургского парадокса»наглядным образом продемонстрировал расхождение математического ожидания выигрыша сего «здравой» оценкой людьми.
Так, он пишет: «...оценка измеряется не ценой вещи, а выгодой,которую каждый из нее извлекает» (Bernoulli, 1954). Другими словами, присутствует целый рядфакторов, которые играют важную роль при принятии решения в условиях неопределенности.Особый интерес представляет принятие решения в условиях конкретной неопределенности,связанной со структурой предъявляемого изображения.Примером неопределенности в структуре изображения лица может выступать слабоемимическое выражение.
Нейтральное лицо, как было показано ранее, является эмоциональнымстимулом. Эмоциональный фон стимулу придают его собственные конфигуративные признаки– расположение глаз, ушей, носа, подбородка и т.д. (Brunswik, 1956). Меняя положение рта,можно оказать существенное влияние на оценку испытуемых. Например, чем выше расположенрот у натурщика, тем более радостнее кажется лицо. Важно подчеркнуть, что данныеисследования в основном проводились на схематичных изображениях, по сути – смайликах.Более интересными представляются исследования с изображениями реальных людей. Так, висследовании Барабанщикова и Хозе было показано, что высота расположения рта усиливаетвероятность восприятия радости от лица натурщика (Барабанщикови др., 2012).Необходимо отметить, что в структуре нейтрального лица отражаются мимическиепроявления других эмоций. Так, например, используя любое программное обеспечение пораспознаванию лица с нейтральной мимикой можно получить следующие данные (рисунок 3).24Рисунок 3 – Результат распознавания нейтрального лица с помощью программы Emotion API(Microsoft, США)Справа представлен текстовый файл с указанием вероятности принадлежности к однойиз восьми эмоций.
Видно, что, хотя программа правильно распознает, что в мимике в основномпредставлена нейтральная экспрессия, в тоже время, указаны вероятности представленности идругих эмоций. Абсолютного нуля нет.На физическом уровне примером неопределенности может быть помеха различнойстепени интенсивности. Начиная с 50-х годов 20 века при исследованиях зрительной системычеловекасталиинтенсивноприменятьсяметодытеориистатистическихрешений(Красильников, 1958; Байдаков и др., 1970; Svets et al., 1961; Barnard, 1971).
В результате быларазработана группа функциональных моделей зрения, известных как «модели согласованнойфильтрации» (Красильников и др., 1999; Burgess, 1985; Rovamo et al., 1994). Эти моделипозволили получить аналитическим путем ряд известных ранее законов психофизики зрения(Красильников, 1997), а также производить оценку вероятностей правильного обнаружения иопознания объектов на статических зашумленных изображениях при неограниченном временинаблюдения (Красильников, 1986). Согласно опубликованным данным модель включает в себянесколько блоков: внешнюю помеху, внутренний шум, блок принятия решения (Красильников,1986; Красильников и др., 1996, 1997; Krasilnikov, 1997, 1999).
В процессе принятия решениявозможны ошибки, но они, как правило, имеют экологически обусловленный смысл. Так,например, в работе Шелепина приведен пример подобной ошибки (Шелепин и др., 2014).Показаны изображения двух кадров, заполненных одной и той же реализацией белого шума.Изображения лиц в обоих кадрах отсутствует. Испытуемые, получив инструкцию определить,есть ли в первом кадре изображение лица, с затруднением, но находят это изображение в томили ином участке кадра. На втором изображении была подготовлена подсказка – обведен25участок изображения, на котором, теоретически, находилось изображение лица.
Важноподчеркнуть, что выбор места был определен случайно. В то же время, большинствоиспытуемых именно в отмеченном месте видели изображение лица.В другом исследовании были показаны закономерности распознавания лица в условияхмаксимальной степени неопределенности сигнала (Жукова и др., 2015). Цель исследования влияния пространственных частот стимулов на принятие решения о наличии иллюзорногообъекта в условиях неопределенности. В качестве иллюзорного объекта было выбрано лицочеловека. Испытуемым была дана инструкция, согласно которой необходимо было определить,присутствует ли тестовый объект (лицо) в шуме или отсутствует.
Важно подчеркнуть, чтошумы не содержали изображения лиц. Это были «пустые» стимулы (рисунок 4).Рисунок 4 – Примеры помех, отфильтрованных в области высоких и низкихпространственных частотПоказано, что фильтрация шума в области высоких и низких пространственных частотпо-разному влияет на вероятность распознавание «иллюзорного» объекта. Так, привысокочастотномшумебылактивированпарвоцеллюлярныйпуть,передающийвысококонтрастную информацию.
Благодаря данному каналу осуществляется локальныйанализ изображения, который определяет возможность распознавания объекта. В данныхусловиях более 70% испытуемых уверенно указали на отсутствие изображения лица встимулах. А вероятность наличия изображения лица, соответственно, составила не более 30%.Размытая структура низкочастотного шума, предъявляемая в нашем исследовании, вероятно,активировала магноцеллюлярный путь передачи зрительной информации, что увеличиловероятность нахождения тестового объекта в стимуле примерно до 50%. Благодаря данномуканалу, осуществляется глобальный анализ изображения, который предполагает меньшуюточность, но более высокую скорость распознавания.Необходимо подчеркнуть, что в процессе онтогенеза зрительная система развиваетсятак, чтобы оптимизировать сигнал/шум.
Внешняя помеха присутствует всегда, даже если26тестовое изображение предъявляется на однородном фоне без специальных добавочныхмешающих восприятию фрагментов изображения. Нельзя точно задать число фотонов впроецируемом на сетчатку пространственно- временном континууме стимула, возможно,определить лишь некоторое среднее значении этого распределения. Фотонный шум,присутствующий в изображении на сетчатке, является по своей природе внешней помехой. Еговеличина меняется в зависимости от яркости стимула и фона, как корень квадратный от числапоглощенных фотонов. У новорожденных же даже фотопические рецептивные поля велики им надо компенсировать плохую способность рецепторов к поглощению фотонов.
Квантовыефлуктуации могут не только влиять на порог зрительного восприятия, но и определять остротузрения при высоких яркостях (Луизов, 1983).Дополнительно следует рассмотреть влияние внутреннего шума на распознавание ипринятие решения о стимулах. Рассмотрим один из наиболее изученных источниковвнутреннего шума - шум рецепторов. Особенность этого типа шума в том, что его можноувидеть в повседневной жизни.
Так, если человек находится в полной темноте, темное полезрения ему будет казаться наполненным видимыми вспыхивающими точками разной яркости. Воснове этих кажущихся человеку вспышек не воздействие света на сетчатку глаза и не егопоследействие. Эффект сохраняется даже после многодневной темнотой адаптации. Природаданного явления в самопроизвольном разложении зрительного пигмента в рецепторах.В результате хорошо изученной цепи биохимических процессов, во внешнем сегментефоторецептора поглощенный квант света вызывает электрический отклик, являющийсяначалом зрительного ответа на внешний раздражитель. Ощущение света возникает при любомвиде раздражения первичной зрительной системы.
Примером подобного шума могут являтьсяфосфены – зрительное ощущение, возникающее без воздействия света.Помимо самопроизвольного распада зрительных пигментов внутренний шум можетвозникать в результате взаимодействия между клетками зрительной системы, это такназываемый синаптический шум. Его возникновение обусловлено тем, что потенциал покояклетки в действительности постоянно меняется, так как зависит от случайного выбросамедиатора в синаптических щелях, и от других факторов, меняющих случайным образомпроницаемость синаптической мембраны исследуемой клетки и самопроизвольным разрядамклеток. Измерения внутреннего шума осуществляют косвенно как эквивалентного.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
