ما با مغز می بینیم نه چشم !

پردازش رنگ در مغز

خطای مغز یا خطای چشم ؟  مساله این است .

چندی پیش تصویر بالا را در اینترنت دیدم که با توجه به تعجب مخاطبین آن لازم دیدم در خصوص نحوه دیدن و پردازش مغز و رنگ ها توضیحاتی رو تقدیم کنم ولی برای افزایش جذابیت موضوع اول توجه شما را به این تصویر جلب می کنم . به نظر شما رنگ خانه A و B چه رنگ هایی هستند ؟ اگر آدم محتاطی باشید خواهید گفت طوسی تیره و طوسی روشن ولی کاملا در اشتباه هستید شاید تصاویر زیر بتواند به شما کمک کند :

همان طور که در تصویر بالا سمت چپ می بینید اگر دو دست خود را در طرفین مربع های A و B قرار دهید مغز شما دیگر دچار اشتباه در پردازش تصویر نمی شود و همه فضای بین دستانتان را به یک رنگ و به رنگ متوازی الاضلاع راهنمایی که در تصویر قرار دادیم می بیند .

جالب است نه ؟ واقعا ً این کارکرد مغز حیرت انگیز است ! مغز ما در پردازش خیلی تصاویر مواردی مثل سایه و نویز را فیلتر می کند تا تصویر واقعی را به دست بیاورد ، واقعا ً در چنین مواردی است که ذهن الکن انسان در برابر عظمتِ آفریــنش وجود خود باید سرِ تعظیم فرود آورده و تنها بگویـد :

فَتَبـــارَکَ الله ، اَحســنُ الخالِقین !

خوب همانطور که دیدید این دوخانه دقیقا همرنگ یک دیگر هستند البته برای اطمینان می توانید از نرم افزار های گرافیکی نیز کمک بگیرید و کد رنگ این نواحی را چک کنید .

و اما رنگ چیست ؟

شاید شنیده باشید مجموعه ای از فرکانس های مختلف نوری که به چشم ما وارد می شوند باعث درک رنگ های مختلف می شود.

و یا حوزه بینایی انسان امواج الکترومغناطیسی بین 400 تا 700 نانومتر است و ممکن است تصور کنید که انسان قادر به تشخیص و اندازه گیری شدت و فرکانس این امواج و نسبت دادن رنگ به آنهاست که البته این موضوع اصلا صحت ندارد ! در مرحله اول به عملکرد چشم می پردازیم . سیستم چشم انسان معمولا از 3 سنسور S,M,Lتشکیل شده که با جمع خروجی این سنسور ها توسط یک سیستم بیولوژیک روشنایی جسم بدست می آید و این اطلاعات اولیه برای پردازش تصویر در مغز است.

لازم به ذکر است که این موضوع نباید با سیستم  RGB که در مونیتور ها یا سیستم های رایانه ای استفاده می شود اشتباه گرفته شود زیرا که در آن سیستم ها فرکانس ها اشتراک چندانی ندارند.

همچنین باید توجه داشت که تحریک شدن سنسور های چشم به معنی مشاهده رنگ مربوطه نیست در این خصوص آزمایشات مختلف و زیادی انجام شده نمودار زیر نمودار رنگ تشخیص داده شده توسط انسان نسبت به فرکانس نوری مورد مشاهده طی آزمایشات موسسه بین المللی CIEاست.

در مرحله بعد مغز شروع به مقایسه و پردازش اطلاعات می کنه

البته قبل از اعمال الگوریتم های پیشرفته باید توجه داشت که سیستم بیولوژیکی انسان احتمالا برخوردی چنین خطی و خط کشی شده ندارد و حساسیت مغز به برخی رنگ ها متفاوت است. با انجام تحقیقاتی در این عرصه و تلاش دانشمندان برای داشتن سیستمی که به لحاظ حساسیت درک روشنایی به مغز انسان شبیه تر باشد به سیستم CIE-XYZرسیدند و البته اخیرا با توجه به استفاده از یک سیستم رنگی جدید توانستند به نوعی سیستم رنگی که ارتباط نزدیکی با سیستم های کامپیوتری داشته و با عملکرد مغز سازگار تر باشد دست پیدا کنند.

بعد از یک مقدمه ساده می رویم سراغ الگوریتم های پردازش تصویر مغز که معمولا خطاهای دید در این بخش صورت می گیرد. در این بخش، مغز با توجه به الگوریتم های هوش مصنوعی سعی در اصلاح تصویر و تطبیق آن با اطلاعات قبلی می کند.

از اولین مرحله های اصلاح تصویر از بین بردن نویز ها و سایه ها جهت درک بهتر تصویر صرف نظر از اختلالات ناشی از عوامل محیطی است . برای مثال شما حرکت قطرات باران در یک روز بارانی را می بینید ولی هنگام تشخیص چهره گویا اثری از این قطرات که بین چشم شما و چهره مخاطب است وجود ندارد ، در حالی که اگر عکسی از همان لحظه با دوربین ثبت شود قطره های باران کاملا ً مشهود خواهد بود . همچنین درخصوص سایه ها با توجه به اشکال و زاویه نور ، مغز شروع به حذف سایه ها و باز سازی تصویر درون سایه می کند مگر آنکه سایه به حدی شدید باشد که باز سازی تصویری که در سایه است ممکن نباشد. در تصویر اول مقاله شما با همین تکنیک مواجه شدید یعنی مغز شما سایه تشکیل شده از استوانه را حذف و تصویر درون سایه را بازسازی کرده . پس از بازسازی تصویر مغز شما تصور می کند که خانه Bرنگ سفید داشته ، چرا که اعمال سایه استوانه آن را به طوسی تغییر داده و خانه Aرنگ سیاه دارد که با توجه به شدت نوری که در محیط اطراف است هنوز تیرگی خود را حفظ کرده ولی این محاسبات به شکل خودکار و غیرارادی انجام می شود و شما از آن بی خبر هستید. یعنی تصویری که در مغز شما برای مقایسه تشکیل می شود فاقد پرسپکتیو، نویز، سایه و ... است ، لذا تصور می کنید که چشم شما یکی از خانه ها را به رنگ سیاه و دیگری را سفید می بیند در صورتی که تصویر بعد از چشم و قبل از پردازش تغییر کرده . مراحل بعدی اصلاح تصویر مربوط به مقایسه با سوابق تصویری گذشته و ازبین بردن اثر پرسپکتیو و ... هستند که خطای دیدهای مختلفی در این حوزه ها در دسترس هستند.

برای مثال :

در این تصویر وقتی شما به یک نقطه دقت می کنید تصویر بدون دستکاری به مغز ارسال می شود ولی در سیستم خود اصلاح کننده کارخودش رو روی بقیه قسمت های تصویر انجام میده در محیطی 4 خانه تیره وجود دوایری سفید آن هم به این سفیدی با تجربیات قبلی مغز سازگار نیست لذا به اشکال مختلف تصویر دستکاری شده و خیلی زود مغز از این اتفاق عصبانی می شود.

و یا در تصویر زیر :

سیستم اصلاح کننده تاثیر پرسپکتیو ریل قطار را حذف می کند و با توجه به این که مغز فاصله بین ریل های قطار را برابر دریافت می کند خط زرد بالایی را بزرگتر از ریل و خط پایین را کوچکتر از ریل می یابد و طی یک محاسبه منطقی تصور می کند که خط پایینی کوچکتر است.

شایــــد ادامــه داشتــه باشــد ...

نوشته : سید محسن طباطبایی فــر

ویرایش : زهـره دارابیان