Исследование психофизиологических механизмов выделения в изображениях областей перцептивной заметности

Название НИОКТР	Исследование психофизиологических механизмов выделения в изображениях областей перцептивной заметности
Аннотация	Сведения об ограниченной пропускной способности зрительной системы человека послужили основанием к решению проблемы нахождения в изображениях «областей интереса» – фрагментов, обработки которых достаточно для понимания сцены и распознавания объектов. Очевидно, что речь должна идти о наиболее информативных участках изображения. А поскольку задачи распознавания решаются достаточно быстро, еще быстрее должны выделяться области интереса. В решении этого вопроса весьма скоро был достигнут консенсус: такими областями перцептивной заметности / значимости (saliency), привлекающими внимание наблюдателя, являются участки изображения, наиболее сильно отличающиеся от окружения по своим физическим характеристикам. Однако поскольку не было понятно, по каким именно характеристикам должны отличаться фрагменты, чтобы стать перцептивно заметными, предлагаемые модели пытались учесть все возможные отличия в распределении первичных (локальных) признаков. Для этого часто использовались весьма сложные математические вычисления, зачастую не имеющие ничего общего с нейроподобными механизмами. Кроме того, предлагаемые алгоритмы включали такое количество вычислительных операций в каждой точке изображения, что терялся сам смысл оптимизации обработки за счет выделения областей интереса. Вместе с тем очевидно, что именно поиск мозговых механизмов, способных выделять области перцептивной заметности, – это наиболее перспективный путь решения проблемы. Тем более, что в зрительной системе есть механизмы, способные оперативно решать эту задачу. Это так называемые зрительные фильтры второго порядка. Они группируют выходы пространственно распределенных стриарных нейронов (фильтров первого порядка) таким образом, что не реагируют на однородные участки изображения, но активируются областями, отличающимися от окружения. Целью предлагаемого исследования является определение того, пространственные модуляции каких локальных признаков (контраста, ориентации или пространственной частоты градиентов яркости) наиболее эффективны в привлечении экзогенного внимания наблюдателя при восприятии изображений реальных сцен. Эта задача может быть решена путем сравнения карт фиксации взора с расчетными картами, полученными с помощью программ обработки изображений, имитирующих работу фильтров второго порядка, избирательных к пространственным модуляциям разных локальных признаков. Существование зрительных фильтров второго порядка было впервые доказано более 20 лет назад, и за это время были подробно изучены их свойства. Однако традиционно эти механизмы рассматривались лишь в качестве инструмента сегментации текстур. Мы предположили, что выделяемые ими модуляции могут быть областями перцептивной заметности в сложных реальных изображениях. Новизна предлагаемого исследования заключается в проверке перцептивной заметности областей, выделяемых фильтрами второго порядка в изображениях реальных природных сцен при решении задачи, исключающей необходимость использования эндогенного внимания. При этом будет проведено сравнение распределений фиксаций взора испытуемых с расчетными картами перцептивной заметности, полученными для областей с наибольшими вариациями контраста, ориентации или пространственной частоты градиентов яркости. Это позволит сопоставить перцептивную заметность пространственных модуляций различных локальных признаков и оценить значимость их сочетаний. Кроме того, будут разработаны нейросетевые модули, имитирующие фильтры второго порядка и находящие во входных изображениях области с наибольшими изменениями суммарного контраста, ориентации или пространственной частоты. Совместное использование этих модулей на входе модели даст возможность создать нейросеть, формирующую карты перцептивной заметности (saliency maps) в любых изображениях. Преимущество данной модели перед предшественниками состоит в простоте, скорости и эффективности вычислений, обеспечивающих высокий результат сравнения расчетных карт с распределением фиксаций взора.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	21000.0
Дата начала	2025-05-27
Дата окончания	2027-12-31
Номер контракта	25-18-00377
Дата контракта	2025-05-27
Количество отчетов	1
УДК	159.938
Количество просмотров	7
Руководитель работы	Бабенко Виталий Вадимович
Руководитель организации	Веретенникова Вера Анатольевна
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	—
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-07-03 14:17:57 UTC, 2025-07-03 14:17:57 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области психологии
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	зрение, сцены, преаттентивные механизмы, фильтры второго порядка, пространственные модуляции, перцептивная заметность, экзогенное внимание, моделирование, карты значимости
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	15.21.35 - Психофизиология
OECD	—
OESR	Психология (включая человеко-машинные отношения)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	nioktr: {'id': 'B8R4QG4E9AH1W9YCJSN961R9'}