Untersuchungen zur visuellen Wahrnehmung der Form- und Materialeigenschaften dreidimensionaler transparenter Objekte

Schlüter, Nick ORCID

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, welche Prinzipien und Mechanismen der visuellen Material- und Formwahrnehmung zugrunde liegen. Während sich bisherige Arbeiten zu diesem Forschungsbereich vor allem auf die Wahrnehmung opaker Objekte konzentrierten, liegt der Fokus dieser Arbeit auf der Wahrnehmung transparenter Objekte. Aufgrund der zum Teil deutlichen Unterschiede des physikalischen Lichttransports im transparenten Fall ergeben sich Unterschiede nicht nur im Informationsgehalt des zum Auge gelangenden Lichts, sondern auch im Hinblick auf die Regularitäten im retinalen Bild, die mit den Eigenschaften solcher Objekte verbunden sind. In Bezug auf die Materialwahrnehmung wird in theoretischen und computationalen Analysen gezeigt, dass eine Bildregularität, nämlich optische Hintergrundverzerrungen, die in der Literatur zunächst für einen vielversprechenden Hinweisreiz für die Wahrnehmung der Brechungseigenschaften transparenter Materialien gehalten wurde, dazu tatsächlich wenig geeignet scheint. In Übereinstimmung mit diesen Analysen deuten die Ergebnisse mehrerer empirischer Untersuchungen darauf hin, dass Hintergrundverzerrungen vom visuellen System tatsächlich nicht zu diesem Zweck genutzt werden. Andererseits wird in entsprechenden theoretischen und computationalen Analysen zur Formwahrnehmung gezeigt, dass mehrere Bildregularitäten, neben Hintergrundverzerrungen auch Chromatizitäts- und Intensitätsveränderungen aufgrund von Absorption und Spiegelbilder aufgrund von spiegelnden Reflexionen, unter bestimmten Umständen Informationen zur Form transparenter Objekte liefern können. Eingehende empirische Untersuchungen zeigen, dass diese Regularitäten tatsächlich in bestimmten Situationen positiv zur Formwahrnehmung beitragen. Die Ergebnisse zeigen allerdings auch, dass die Formwahrnehmung von unbekannten Objekten im transparenten Fall deutlich schlechter ist als im opaken, insbesondere wenn die Objekte massiv sind.

This work investigates the principles and mechanisms underlying visual material and shape perception. While previous work on this topic has concentrated primarily on the perception of opaque objects, this work focuses on the perception of transparent objects. Due to substantial differences in the physical light transport in the transparent case, there are differences not only in the information that light reaching the eye contains, but also in the regularities in the retinal image related with the properties of such objects. With regard to material perception, theoretical and computational analyses show that an image regularity, namely optical background distortions, which was initially considered in the literature to be a promising cue for the perception of the refractive properties of transparent materials, does not seem to be suitable for this purpose. In line with these analyses, the results of several empirical tests indicate that background distortions are not actually used by the visual system for this purpose. On the other hand, corresponding theoretical and computational analyses on shape perception show that several image regularities, not only background distortions but also chromaticity and intensity changes due to absorption and mirror images due to specular reflections, can, under certain circumstances, provide information on the shape of transparent objects. Thorough empirical tests show that these regularities actually contribute positively to shape perception in certain situations. However, the results also show that shape perception of unknown objects is substantially worse in the transparent case than in the opaque case, especially if the objects are massive.

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Schlüter, Nick: Untersuchungen zur visuellen Wahrnehmung der Form- und Materialeigenschaften dreidimensionaler transparenter Objekte. 2019.

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