第二章_视觉感知与视觉通道(感知与认知)

信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室视觉感知与认知主讲人：刘天亮[e-mail]:18901591258南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室大纲视觉感知认知视觉通道*色彩信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.1.1感知与认知的定义信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室“Visualizationisreallyaboutexternalcognition,thatis,howresourcesoutsidethemindcanbeusedtoboostthecognitivecapabilitiesofthemind.”StuartCard可视化致力于外部认知，也就是说，怎样利用大脑以外的资源来增强大脑本身的认知能力。信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室感知：关于输入信号的本质；看见的东西认知：关于怎样理解和解释看到的东西什么是认知？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室图中找动物：认知依赖于观察者的先验知识RangerRick:,ca.1980sCourtesyofTerryYoo/RossWhitacker信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室什么是视觉感知？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室是指客观事物通过人的感觉器官在人脑中形成的直接反映眼、耳、鼻、神经末梢就是客观事物通过人的视觉在人脑中形成的直接反映视觉感知感知感觉器官那么，视觉感知信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室认知认知心理学将认知过程看成由信息的获取、分析、归纳、解码、储存、概念形成、提取和使用等一系列阶段组成的按一定程序进行的信息加工系统科学领域中，认知是包含注意力、记忆、产生和理解语言、解决问题，以及进行决策的心理过程的组合。信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室认知认知依赖于先验！这是一张脸吗？人脑先验地假设了这是一张脸，从而形成了一个bias（偏差、错觉）（实际生活中你可能已经看过billion量级的脸了！！）信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室认知认知依赖于先验！这是一张脸吗？人脑先验地假设了这是一张脸，从而形成了一个bias（偏差、错觉）（实际生活中你可能已经看过billion量级的脸了！！）信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.1.2格式塔理论信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室WolgangKöhler1887-1967KurtKoffka1886-1941MaxWertheimer1880-1943为什么我们在观看事物的时候会把一部分当做前景，其余部分当做背景？为什么我们能区分形状？什么形状是好的？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接近性（proximity）相似性（similarity）连续性（continuity）闭合性（closure）简单性（simplicity）格式塔（gestalt）原则假设视觉感知是一个整体的过程并且人类倾向于感知简单的几何图形空间距离上的相似性信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接近性（proximity）相似性（similarity）连续性（continuity）闭合性（closure）简单性（simplicity）格式塔（gestalt）原则根据事物属性（形状、颜色、光照或其他性质）上的相似性进行感知分组。信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接近性（proximity）相似性（similarity）连续性（continuity）闭合性（closure）简单性（simplicity）格式塔（gestalt）原则很自然地沿着物体的边界，将不连续的物体事物连续的整体信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接近性（proximity）相似性（similarity）连续性（continuity）闭合性（closure）简单性（simplicity）格式塔（gestalt）原则只要物体的形状足以表征物体本身，就容易感知整个物体而忽视未闭合的特征信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接近性（proximity）相似性（similarity）连续性（continuity）闭合性（closure）简单性（simplicity）格式塔（gestalt）原则人类倾向于感知简单的几何图形信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）共势原则（commonfate）好图原则（similarity）对称原则（symmetry）经验原则（pastexperience）格式塔（gestalt）原则从一堆字符中认知语句一组物体具有沿着相似的光滑路径运动趋势或具有相似的排列模式时，将被识别为同一类物体信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接共势原则（commonfate）好图原则（similarity）对称原则（symmetry）经验原则（pastexperience）格式塔（gestalt）原则对五环形状的两种识别。上：奥运环；下:割裂的圆环。个体识别世界时，通常会消除复杂性和不熟悉性，并采纳最简化的形式信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接共势原则（commonfate）好图原则（similarity）对称原则（symmetry）经验原则（pastexperience）格式塔（gestalt）原则按照男女将年龄分布数据对称排列，增强数据的可读性信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室结构比元素重要，视觉形象首先作为统一的整体被认知原则（蕴涵律）接共势原则（commonfate）好图原则（similarity）对称原则（symmetry）经验原则（pastexperience）格式塔（gestalt）原则某些情况下视觉感知与过去的经验有关信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.1.3视觉感知的相对性&绝对性感知系统基于相对判断，而非绝对判断(Weber’sLaw)无线框未对齐有线框未对齐ABABAB无线框A和B那一个更高？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室相对性&绝对性感知系统基于相对判断，而非绝对判断(Weber’sLaw)A和B哪一个更亮？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室视觉感知信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室视觉感知信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室相对性&绝对性感知系统基于相对判断，而非绝对判断(Weber‘sLaw)A和B哪一个更亮？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室相对性&绝对性感知系统基于相对判断，而非绝对判断(Weber‘sLaw)颜色？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室相对性&绝对性感知系统基于相对判断，而非绝对判断(Weber‘sLaw)颜色？信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.2视觉通道*2.2.1视觉通道的类型2.2.2视觉通道的表现力和有效性信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.2.1视觉通道的类型空间标记位置尺寸颜色亮度饱和度色调配色方案透明度方向形状纹理动画信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室色彩信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室光谱信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室什么是基色？红绿蓝（RGB）红黄蓝橙，绿，紫罗兰青，品红，黄，黑（CMYK）以上所有信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室加色法系统（RGB）GreenBlueRedCyanMagentaYellow信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室减色法系统（CMYK）MagentaGreenBlueRedCyanYellow(Black)信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室减色法系统（RYB）信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室颜色空间信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室RGB颜色空间可被显示器表达的颜色感知上不均匀C.Ware,“VisualThinkingforDesign”信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室HSL颜色空间色调（Hue）–人类认为的颜色饱和度（Saturation）–纯度，与灰色的距离亮度（Lightness）–从黑色到亮色感知上不均匀C.Ware,“VisualThinkingforDesign”非常适合用于编码分类的数据属性；亮度适合编码有序的数据；信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室大块区域内（如背景），建议使用低饱和度的颜色填充；小块区域建议使用更亮的饱和度高的颜色填充，以保证其容易被用户辨识。信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室Lab颜色空间感知上均匀分布L用来近似人类对亮度的感知a,b用来近似“红/绿”和“黄/蓝”通道信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室Lab颜色空间亮度、发光度信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室色盲信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室色盲红色盲（Protanope）绿色盲（Deuteranope）蓝色盲（Tritanope）无L锥形细胞无M锥形细胞无S锥形细胞红/绿色盲蓝/黄色盲信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室色盲正常红色盲绿色盲全色盲BasedonslidefromStone信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室视觉通道的特点视觉通道的类型将决定可视化不同的数据是可能采用的视觉通道定性的视觉通道，适合编码分类的数据信息；例如，形状、颜色的色调或空间位置信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.2.2视觉通道的特点定量或定序的视觉通道，适合编码有序的或数值型的数据信息；例如，直线长度、区域面积、空间体积、斜度、角度、颜色的饱和度和亮度信息可视化技术南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室2.2.2视觉通道的特点分组的视觉通道，则适合将存在互相联系的分类的数据属性进行分组，从而表现数据的内在关联性。分组通常是指多个或多种标记的组合模式。辨认分组最基本的通道是接近性，