Formation Process of Abstract Shape Representation in Object Perception
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21K12615
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90030:Cognitive science-related
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| Research Institution | Kawamura Gakuen Woman's University |
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Principal Investigator |
鵜沼 秀行 川村学園女子大学, 文学部, 教授 (40211081)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 物体知覚 / 表象 / 形 / 輪郭 / 曲率 |
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| Outline of Research at the Start |
物体知覚において、視覚入力から形の表象(shape representation)を形成することは本質的な課題のひとつであるが、表面的・要素的特徴が変化する事態でも不変の形が知覚されるメカニズムは、これまで充分に解明されていない。本研究は、人間の視覚が要素的特徴の集合を超えた、要素間の関係を基礎とする「抽象的(abstract)」な形の表象を形成する過程を心理物理学的方法により実験的に検討する。その成果は、近年の人工知能による物体知覚の課題の解決にも示唆を提供する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、人間の視覚システムにおいて、物体の抽象的な形の表象が形成される情報処理過程を明らかにすることを目的としている。視覚情報処理の初期過程において抽出される線分の方位などの基本的な特徴から、大きさや方向、視野内の位置にかかわらず、物体の不変の形が知覚される過程については、基本的な問題であるにもかかわらず未解明の点が多い。今年度は、基本的な特徴としての線分の方位から、物体の形を記述するための一定の曲率をもった曲線が記述されることによって、その後の処理で大きさ不変の形の表象を形成することが可能であることを示す情報処理モデルについて検討した。検討されたモデルは「定曲率輪郭モデル（Constant-Curvature Contour Model）」と呼ばれた。
定曲率輪郭モデルは、これまでいくつかの先行研究によって実験的に検討されてきた。本研究は今年度これらの先行研究を総括するとともに新たな問題点を指摘し、査読論文として刊行した（２０２３年３月）。先行研究の中で、Baker et al.（2021）は、人間の知覚における形の表象において、輪郭をもとにしたモデルが満たすべき条件として以下の３点を挙げた：(1) 身の回りの物体が持つ輪郭のもつ生態学的に有効な情報を符号化すること、(2) 表象は簡潔に表現されていること、そして、(3) 形の記述が実験的な証拠や、神経学的な符号化と整合性を持つこと、である。これらの条件を満たすモデルの一つは、類似した曲率の要素的部分に輪郭全体を分割し、それらの部分を一定の曲率の輪郭として符号化することで形全体を表現するものである（Baker et al., 2021）。構成要素としての定曲率輪郭（ contant-curveture contour、以下CC）から、全体の抽象的な形が表現されると考えることができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
定曲率輪郭仮説（CC仮説）を直接に検証した行動的証拠は比較的少ない（Baker et al., 2021）が、Garrigan & Kellman (2011) は、定曲率をもつ輪郭と持たない輪郭からなる２次元の図形を観察者に系列的に提示して異同判断を求めた。実験の結果は、定曲率輪郭を持つ図形の方が高い精度で異同判断が行われたことを示した。 さらに、２つの図形が系列提示される時間間隔を操作したところ、時間間隔が１秒の時は定率輪郭を持つ図形の方が成績が良かったが、時間間隔が500m秒で２つの図形間に大きさなどの変換がない場合には定曲率輪郭の有無による成績の差は認められなかった。この結果は、過渡的な（transient）の保持段階を超えると、大きさによらない抽象的な表象が形成されることを示唆している。
Garrigan & Kellman (2011)が報告した符号化の時間的特性、すなわちCC輪郭によって記述される形の抽象的な表象形成が１秒程度の時間の処理を必要とする可能性は、他の実験的な資料とも符合すると考えられる。鵜沼（2013）は輪郭線の形成される時間空間的条件を検討する実験で、形の知覚的表象が物理的な特性を反映する表現からさらに変換される時間過程を検証し、表象の質的な変化を指摘した。CC仮説が仮定するモデルの時間過程については、今後の検討の余地が残されているが、一定の時間範囲の処理を経て抽象的な形の表象が形成されることが示唆されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
定曲率輪郭仮説が仮定するモデル（CCモデル）の時間過程については、今後の検討の余地が残されており、一定の時間範囲の処理を経て抽象的な形の表象が形成されることが示唆されている。今後、Garrigan & Kellman (2011)およびBaker et al.（2021）における実験パラダイムをもとにして、CCモデルの妥当性の検証が進展することが期待される。
特に、Garrigan & Kellman (2011)において、２つの図形が系列提示される時間間隔を操作したところ、時間間隔が１秒の時は定率輪郭を持つ図形の方が成績が良かったが、時間間隔が500m秒で２つの図形間に大きさなどの変換がない場合には定曲率輪郭の有無による成績の差は認められなかったという結果は、過渡的な（transient）の保持段階を超えると、大きさによらない抽象的な表象が形成されることを示唆している。
CC輪郭によって記述される形の抽象的な表象形成が１秒程度の時間の処理を必要とする可能性は、他の実験的な資料とも符合すると考えられる。鵜沼（2013）は輪郭線の形成される時間空間的条件を検討する実験で、形の知覚的表象が物理的な特性を反映する表現からさらに変換される時間過程を検証しており、この実験パラダイムを応用することによって新たな知見を得ることが予想される。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
