Введение
Геоны – это простые 2D или 3D формы, такие как цилиндры, кирпичи, клинья, конусы, круги и прямоугольники, соответствующие простым частям объекта в теории распознавания по компонентам Бидермана. Теория предполагает, что зрительная информация сопоставляется со структурными представлениями объектов в мозге. Эти структурные представления состоят из геонов и их взаимосвязей (например, рожок мороженого можно разложить на сферу, расположенную над конусом). Предполагается, что количество геонов невелико (менее 40). Комбинируясь в различных взаимосвязях (например, сверху, больше, конец к концу, конец к середине) и при наличии грубых метрических вариаций, таких как соотношение сторон и 2D-ориентация, можно сгенерировать миллиарды возможных объектов, состоящих из 2 или 3 геонов. Два класса визуальной идентификации, основанной на форме, которые не осуществляются посредством геонических представлений, включают в себя: а) различение похожих лиц и б) классификацию объектов, не имеющих четких границ, таких как кустарники или скомканная одежда. Как правило, такая идентификация не является инвариантной к точке обзора.
Неизменность направления освещения и характеристик поверхности
Геоны можно определить по контурам, отмечающим границы при изменениях ориентации и глубины на изображении объекта, то есть по контурам, которые позволяют получить четкий линейный рисунок формы или объема объекта. Изменения ориентации определяют границы, где происходит резкое изменение направления нормали к поверхности объема, как, например, на контуре между разными сторонами кирпича. Разрыв глубины возникает там, где линия взгляда наблюдателя переходит с поверхности объекта на фон (то есть становится касательной к поверхности), как это происходит на боковых сторонах цилиндра. Один и тот же контур может отмечать как изменение ориентации, так и разрыв глубины, например, задняя кромка кирпича. Поскольку геоны основаны на этих разрывах, они инвариантны к изменениям направления освещения, теней, текстуры поверхности и маркировки.
Геоны и обобщенные конусы
Геоны составляют разбиение множества обобщённых конусов, которые представляют собой объёмы, образуемые при перемещении поперечного сечения вдоль оси. Например, круг, перемещаемый вдоль прямой оси, определяет цилиндр (см. рисунок). Прямоугольник, перемещаемый вдоль прямой оси, определяет «кирпич» (см. рисунок). Четыре измерения с контрастирующими значениями (то есть взаимоисключающими значениями) определяют текущий набор геонов (см. рисунок): Форма поперечного сечения: круглая против прямой. Например, как указано выше, прямоугольник, перемещаемый вдоль прямой оси, определяет «кирпич», а поперечное сечение будет прямым. Ось: прямая против изогнутой. Размер поперечного сечения при перемещении вдоль оси: постоянный против расширяющегося (или сужающегося) против расширяющегося, а затем сужающегося против сужающегося, а затем расширяющегося. Размер поперечного сечения «кирпича» будет постоянным. Завершение геона с постоянным поперечным сечением: усечённое против сходящегося к точке против округлённого. Эти вариации в формировании геонов создают формы, различающиеся по НАП.
Shape of cross section: round vs. straight. For example, as stated above, a rectangle swept along a straight axis would define a "brick" and the cross section would be straight. Axis: straight vs. curved. Size of cross section as it is swept along an axis: constant vs. expanding (or contracting) vs. expanding then contracting vs. contracting then expanding. The cross section size of a "brick" would be constant. Termination of geon with constant sized cross sections: truncated vs. converging to a point vs. rounded. These variations in the generating of geons create shapes that differ in NAPs.
Экспериментальные испытания инвариантности точки зрения геона
В настоящее время существует значительная поддержка основных предположений теории геонов (см. Теорию распознавания по компонентам). Одной из проблем, вызвавших дискуссию, стало обнаружение того, что геоны инвариантны к точке зрения, при этом скорость и точность распознавания или сопоставления геона с ориентацией в глубине, с которой ранее не сталкивались, практически не снижаются. Некоторые исследования показали незначительное снижение эффективности при сопоставлении геонов с новыми ориентациями в глубине, однако эти исследования имели ряд методологических недостатков.
Исследования геонов
Существует множество исследований, посвященных геонам и способам их интерпретации. Ким Киркпатрик Стейгер, Эдвард А. Вассерман и Ирвинг Бидерман установили, что отдельные геоны, наряду с их пространственным расположением, играют важную роль в процессе распознавания. Более того, результаты этих исследований позволяют предположить, что неслучайная чувствительность встречается у всех видов, способных различать формы.