Visual completion in an illusory figure

The visual systems of humans and animals represent physical reality in a modified way, depending on the specific demands that the species in question has for survival. The ability to perceive visual illusions is found in independently evolved visual systems, from honeybees to humans. In humans, the ability emerges early, at the age of four months. Thus the perception of illusion is likely to reflect visual processes of fundamental importance for object perception in natural vision. The experiments reported in this thesis employed various modifications of the Kanizsa triangle, a drawn configuration composed of three black disks with missing sectors on a white background. The sectors appear to form the tips of a triangle. The visual system completes the physically empty area between the disks, generally called inducers, with giving the perception of an illusory triangle. The illusory triangle consists of an illusory surface bounded by illusory contours; the triangle appears brighter than and to lie above the background. If the sectors are coloured, the colour fills the illusory area, a phenomenon known as neon colour spreading . We investigated spatial limitations on the perception of Kanizsa-type illusions and how other stimuli and viewing parameters affected these limitations. We also studied complex configurations thick, bent, mobile and chromatic inducers - to determine whether illusions combining several attributes can be perceived. The results suggest that the visual system is highly effective in completing a percept. The perception of an illusory figure is spatially scale invariant when perceived at threshold. The processing time and the number of fixations modify the percept, making the perception of the illusion more probable in various viewing conditions. Furthermore, the fact that the illusion can be perceived when only one inducer is physically present at any given moment indicates the potential of single inducers. Apparently, modelling illusory figure perception will require a combination of low-level, local processes and higher-level integrative processes. Our studies with stimuli combining several attributes relevant to object perception demonstrate that the perception of an illusory figure is flexible and is maintained also when it contains colour and volume and when shown in movement. All in all, the results confirm the assumed importance of the visual processes related with the perception of illusory figures in everyday viewing. This is indicated by the variety of inducer modifications that can be made without destroying the percept. Furthermore, the illusion can acquire additional attributes from such modifications. Due to individual differences in the perception of illusory figures, universal values for absolute performance are not always meaningful, but stable trends and general relations do exist.

Näköjärjestelmä tuottaa edustuksen fyysisestä maailmasta muunnellusti, riippuen siitä minkälaisia erityisvaatimuksia kyseisellä lajilla on eloonjäämisen kannalta. Kyky havaita visuaalisia illuusioita on tavattu toisistaan riippumattomasti kehittyneistä visuaalisista järjestelmistä, mehiläisestä ihmiseen asti. Ihminen alkaa havaita illuusioita jo noin neljän kuukauden ikäisenä. On aiheellista olettaa, että illuusion havaitseminen heijastaa esineiden havaitsemiseen liittyviä visuaalisten prosessien perustapahtumia. Tutkimukset, joista väitöskirjassa raportoidaan, käyttävät muunneltuja versioita Kanizsan kolmiosta, piirretystä kuviosta, joka koostuu kolmesta mustasta kiekosta valkoisella taustalla. Kustakin kiekosta puuttuvat sektorit on sijoitettu ikään kuin kolmion kärjiksi. Näköjärjestelmä täydentää kiekkojen väliin jäävän fyysisesti tyhjän alueen illusorisen kolmion havainnolla. Havainto koostuu illusorisesta pinnasta, joka rajoittuu illusoriseen ääriviivaan; kolmio näyttää taustaansa kirkkaammalta ja vaikuttaa olevan myös sitä ylempänä. Jos sektorit ovat värilliset, tämä väri leviää myös illusoriselle alueelle; tätä ilmiötä kutsutaan neonvärin leviämiseksi. Tutkimme illusorisen kuvion havaitsemisen spatiaalisia rajoituksia sekä sitä, voiko monimutkaisista kuvioista paksuista, taivutetuista, liikkuvista ja värillisistä kiekoista - hahmottua näitä ominaisuuksia yhdistävä illusorinen kuvio. Tulokset osoittavat, että näköjärjestelmä on erittäin tehokas täydentämään havaintoa. Illusorisen kuvion havaitseminen on kuvion koosta riippumatonta kun illuusio havaitaan kynnystasolla. Prosessointiaika ja fiksaatioiden määrä muokkaavat havaintoa ja tekevät myös mahdolliseksi illuusion havaitsemisen monenlaisissa katsomistilanteissa. Illuusion havaitseminen myös näytettäessä kiekkoja yksitellen osoittaa yhden kiekon sisältävän jo yksinään paljon tietoa illuusion havaitsemista varten. Illusorisen kuvion muodostuminen vaatii ilmeisesti sekä matalan tason paikallisia prosesseja että korkean tason integroivia prosesseja. Tutkimuksemme monimutkaisilla kuvioilla puolestaan osoittavat, että illusorisen kuvion havaitseminen on joustavaa ja havainto säilyy myös silloin, kun siinä on väriä, volyymia ja kun se näytetään liikkeessä. Kaiken kaikkiaan tulokset vahvistavat oletusta illuusion havaitsemiseen liittyvien visuaalisten prosessien tärkeydestä jokapäiväiselle havaitsemiselle. Tähän viittaa se, kuinka paljon kiekkoja voidaan muunnella illusorisen havainnon katoamatta. Koska illusorisen kuvion havaitseminen on yksilöllistä, yksittäisillä arvoilla ei ole aina merkitystä, mutta trendejä ja yleisiä syysuhteita on olemassa.