Improved line/edge detection and visual reconstruction

Lines and edges provide important information for object categorization and recognition. In addition, one brightness model is based on a symbolic interpretation of the cortical multi-scale line/edge representation. In this paper we present an improved scheme for line/edge extraction from simple and complex cells and we illustrate the multi-scale representation. This representation can be used for visual reconstruction, but also for nonphotorealistic rendering. Together with keypoints and a new model of disparity estimation, a 3D wireframe representation of e.g. faces can be obtained in the future.

Looking through the eyes of the painter: from visual perception to non-photorealistic rendering

In this paper we present a brief overview of the processing in the primary visual cortex, the multi-scale line/edge and keypoint representations, and a model of brightness perception. This model, which is being extended from 1D to 2D, is based on a symbolic line and edge interpretation: lines are represented by scaled Gaussians and edges by scaled, Gaussian-windowed error functions. We show that this model, in combination with standard techniques from graphics, provides a very fertile basis for non-photorealistic image rendering.

Artistic rendering of the visual cortex

In this paper we explain the processing in the first layers of the visual cortex by simple, complex and endstopped cells, plus grouping cells for line, edge, keypoint and saliency detection. Three visualisations are presented: (a) an integrated scheme that shows activities of simple, complex and end-stopped cells, (b) artistic combinations of selected activity maps that give an impression of global image structure and/or local detail, and (c) NPR on the basis of a 2D brightness model. The cortical image representations offer many possibilities for non-photorealistic rendering.

Visual cortex frontend: integrating lines, edges, keypoints and disparaty

We present a 3D representation that is based on the pro- cessing in the visual cortex by simple, complex and end-stopped cells. We improved multiscale methods for line/edge and keypoint detection, including a method for obtaining vertex structure (i.e. T, L, K etc). We also describe a new disparity model. The latter allows to attribute depth to detected lines, edges and keypoints, i.e., the integration results in a 3D \wire-frame" representation suitable for object recognition.

Correlates of facial expressions in the primary visual cortex

Face detection and recognition should be complemented by recognition of facial expression, for example for social robots which must react to human emotions. Our framework is based on two multi-scale representations in cortical area V1: keypoints at eyes, nose and mouth are grouped for face detection [1]; lines and edges provide information for face recognition [2].

Local object gist: meaningful shapes and spatial layout at a very early stage of visual processing

In his introduction, Pinna (2010) quoted one of Wertheimer’s observations: “I stand at the window and see a house, trees, sky. Theoretically I might say there were 327 brightnesses and nuances of color. Do I have ‘327’? No. I have sky, house, and trees.” This seems quite remarkable, for Max Wertheimer, together with Kurt Koffka and Wolfgang Koehler, was a pioneer of Gestalt Theory: perceptual organisation was tackled considering grouping rules of line and edge elements in relation to figure-ground segregation, i.e., a meaningful object (the figure) as perceived against a complex background (the ground). At the lowest level – line and edge elements – Wertheimer (1923) himself formulated grouping principles on the basis of proximity, good continuation, convexity, symmetry and, often forgotten, past experience of the observer. Rubin (1921) formulated rules for figure-ground segregation using surroundedness, size and orientation, but also convexity and symmetry. Almost a century of research into Gestalt later, Pinna and Reeves (2006) introduced the notion of figurality, meant to represent the integrated set of properties of visual objects, from the principles of grouping and figure-ground to the colour and volume of objects with shading. Pinna, in 2010, went one important step further and studied perceptual meaning, i.e., the interpretation of complex figures on the basis of past experience of the observer. Re-establishing a link to Wertheimer’s rule about past experience, he formulated five propositions, three definitions and seven properties on the basis of observations made on graphically manipulated patterns. For example, he introduced the illusion of meaning by comics-like elements suggesting wind, therefore inducing a learned interpretation. His last figure shows a regular array of squares but with irregular positions on the right side. This pile of (ir)regular squares can be interpreted as the result of an earthquake which destroyed part of an apartment block. This is much more intuitive, direct and economic than describing the complexity of the array of squares.

Teatro de sombras: um recurso pedagógico a implementar na disciplina de Educação Visual e Tecnológica

Através da prática de ensino supervisionada, para além de compreender todos os processos inerentes à prática da docência, pretendeu-se verificar em particular a viabilidade de inserção do teatro de sombras como recurso pedagógico no contexto de sala de aula, mais concretamente na disciplina de Educação Visual e Tecnológica. A análise não teve como objetivo primordial a investigação exaustiva da origem do teatro de sombras. O ponto fundamental consistiu em tirar proveito do fascínio do teatro de sombras, dessa sua beleza misteriosa da criação de um mundo mágico, explorar as suas características e a sua linguagem. Procurou-se através do teatro de sombras motivar os alunos para as diferentes aprendizagens na disciplina e, consequentemente, propiciar um bom desempenho nas atividades a concretizar.

The relationship between rapid automatized naming and reading performance: a meta-analysis

O estudo científico dos correlatos cognitivos da aquisição e desenvolvimento da competência de leitura é um assunto de grande relevância quer teórica quer prática, no sentido em que pode ajudar a compreender os processos cognitivos básicos envolvidos na leitura e, em última instância, a delinear os seus preditores e a predizer dificuldades na sua aquisição. A par da consciência fonológica – capacidade para perceber e manipular as unidades de som –, um dos construtos que frequentemente tem sido associado ao desenvolvimento da competência de leitura é a velocidade de nomeação de estímulos visuais (também conhecida como nomeação rápida automatizada ou velocidade de acesso ao léxico). Tradicionalmente, esta capacidade tem sido avaliada recorrendo ao paradigma clássico das provas de nomeação rápida automatizada (RAN) desenvolvidas por Denckla e Rudel (1976), nas quais é pedido ao sujeito que nomeie o mais rapidamente possível um conjunto de estímulos familiares apresentados serialmente. Nas últimas décadas, inúmeros estudos vieram demonstrar que a nomeação rápida é um importante preditor da competência de leitura, sobretudo da fluência da leitura, e um défice central em perturbações de leitura como a dislexia. O desempenho numa tarefa de nomeação rápida apela à sincronização e integração de vários processos, incluindo: (a) atenção ao estímulo, (b) integração da informação visual com representações visuais ou ortográficas arquivadas em memória, (c) recuperação de uma etiqueta verbal, e a (d) ativação da representação articulatória (Wolf & Bowers, 1999). Uma vez que a leitura e a nomeação rápida envolvem processos cognitivos semelhantes, não parece surpreendente que ambas as competências estejam associadas. No entanto, os estudos têm variado consideravelmente no que respeita à magnitude da associação entre a nomeação rápida e a leitura, encontrando-se resultados nulos ou negligenciáveis do valor preditivo da nomeação rápida na explicação da variância do desempenho de leitura. Vários fatores podem contribuir para as discrepâncias observadas na literatura, entre os quais as medidas utilizadas para avaliar o desempenho de nomeação rápida (por exemplo, medidas que utilizam estímulos ortográficos ou não-ortográficos) e de leitura (por exemplo, medidas de fluência ou de acuidade). A importância da natureza das medidas quer de nomeação rápida quer de leitura tem sido reconhecida por vários autores (para uma revisão, ver Norton & Wolf, 2011). Paralelamente, as amostras estudadas, que têm variado quanto à idade/escolaridade dos participantes e à sua competência de leitura (leitores normais ou fracos leitores ou leitores disléxicos), poderão estar a contribuir para a heterogeneidade dos resultados publicados. A literatura recente tem salientado a relevância destes fatores na aquisição e desenvolvimento da leitura, embora a direccionalidade do seu efeito seja ainda pouco clara. Por exemplo, a transição de um procedimento de leitura baseado em estratégias de descodificação fonológica para uma leitura automática, à medida que o sujeito se torna um leitor fluente, parece ser acompanhada por uma mudança no peso relativo das capacidades cognitivas subjacentes à leitura (ex., Reis, Faísca, Castro, & Petersson, in press). Outro fator importante que tem dificultado a interpretação dos dados publicados sobre os construtos envolvidos na leitura, e em particular sobre a nomeação rápida, relaciona-se com a consistência ortográfica do sistema de escrita nos quais os estudos são conduzidos. Estudos trans-linguísticos sugerem que a consistência ortográfica influencia a facilidade com que se aprende a ler nas escritas alfabéticas, bem como o tipo de processamento de leitura predominantemente adotado pelos leitores (Seymour, Aro, & Erskine, 2003). No seio deste enquadramento, nesta tese procurámos clarificar as divergências encontradas na literatura relativamente à relação entre a nomeação rápida e o desempenho de leitura. Através de um estudo de meta-análise 1 é nosso objetivo realizar uma síntese objetiva do estado da arte sobre a relação entre a nomeação rápida e a leitura, e avaliar a influência de potenciais fatores moderadores da magnitude desta relação, nomeadamente: (a) a natureza da tarefa de nomeação (tipo de estímulo nomeado, número total de itens, e número de itens diferentes); (b) a natureza da tarefa de leitura (subcomponente de leitura, e medida de resposta usada para avaliar o desempenho); (c) características da amostra (escolaridade e nível de leitura); e (d) ortografia (sistema de escrita, e consistência ortográfica). Para tal, foi realizada uma procura de artigos científicos nas bases de dados PubMed, PsycINFO, e Web of Knowledge, tendo sido incluídas na meta-análise um total de 154 experiências independentes, compreendendo 21,706 participantes. Os resultados indicam uma relação moderada-a-forte entre a nomeação rápida e o desempenho de leitura (r =.44, I2 = 71.19). Nas análises seguintes procurou-se avaliar o contributo de potenciais variáveis moderadoras que possam explicar a heterogeneidade observada entre os tamanhos dos efeitos. Verificou-se que a nomeação rápida se associa significativamente e em magnitude semelhante com todas as medidas de leitura, i.e., quer estas apelem preferencialmente a um processamento de descodificação fonológica ou de reconhecimento de padrões ortográficos da palavra. Os resultados sugerem ainda que a magnitude das correlações é inflacionada nos estudos em que o desempenho de leitura é baseado na velocidade/fluência de leitura, em particular nos níveis de escolaridade mais avançados, e que utilizam tarefas de nomeação com estímulos alfanuméricos ao invés de estímulos não-alfanuméricos. Adicionalmente, verificou-se que a força da associação entre a nomeação rápida e a acuidade de leitura varia de forma não linear durante a evolução da leitura, sendo que a correlação é maior nos leitores escolarizados mais novos e decresce à medida que a escolaridade aumenta. O papel atribuível à proficiência dos leitores, i.e., fracos leitores/leitores disléxicos ou leitores normais, foi menos claro; no entanto, houve uma tendência para a relação ser mais forte nas amostras de fracos leitores/leitores disléxicos. Os resultados das comparações trans-linguísticas, por sua vez, sugerem que a nomeação rápida tem um papel importante para o desempenho da leitura independentemente das características da ortografia, ainda que as correlações tenham sido maiores nas ortografias opacas, e em particular nas línguas não-alfabéticas. Em suma, a presente meta-análise fornece resultados convincentes de que o desempenho em tarefas de nomeação rápida refletirá processos cognitivos subjacentes que são também relevantes para a aquisição/desenvolvimento da leitura. Consequentemente, pode dizer-se que estas medidas serão um preditor útil da competência de leitura. Os resultados são também discutidos no contexto das teorias atuais que procuram explicar através de que processos cognitivos se associam a nomeação rápida e a leitura, com ênfase nas hipóteses fonológica versus ortográfica. 1 Uma meta-análise permite a integração quantitativa de resultados de diversos estudos, recorrendo para isso à noção de magnitude do efeito.

Dissemelhanças no processamento de emoções através da face de acordo com a estrutura de personalidade

A incapacidade para reconhecer e expressar adequadamente emoções tem sido comumente verificada em grupos clínicos com perturbação do desenvolvimento (e.g. autismo). Alguns autores verificaram semelhanças no comportamento emocional entre sujeitos com perturbação do desenvolvimento e sujeitos com perturbações clinicas e da personalidade. Neste contexto, o estudo da personalidade patológica e normal passou a ser alvo de interesse por parte de autores dedicados ao estudo do processamento de emoções e da sua influência no comportamento social. Neste sentido, e à semelhança do que tem sido realizado em estudos recentes, foi nosso objetivo avaliar de que forma os diferentes traços de personalidade influenciam a capacidade para reconhecer emoções básicas através da face. Para tal, foram testados 72 participantes da população geral (42 mulheres e 30 homens) com uma média de idades de 23.29 (± 3.38) anos e uma média de escolaridade de 15.47 (± 2.13) anos. Todos os sujeitos responderam a um instrumento de personalidade e psicopatologia (Inventário Clínico Multiaxial de Millon- III) sendo posteriormente distribuídos por duas análises: Análise 1- Grupo sem sintomatologia composto pelos grupos: personalidade histriónica (N=18), personalidade compulsiva (N=18) e personalidade narcisista (N=13); e Análise 2- Grupo com sintomatologia que se subdivide em: grupo com ansiedade (N=13), grupo com hipomania (N=8) e grupo sem sintomas (N=13). Depois de avaliada a estrutura de personalidade e as funções executivas, os participantes responderam a uma tarefa visual para a avaliação do processamento de emoções básicas com recurso ao software Presentation. Os principais resultados revelam diferenças significativas para o processamento da emoção tristeza no grupo sem sintomatologia, com o grupo com características de personalidade narcisista a revelar uma menor acuidade que os restantes grupos. No grupo com sintomatologia, o grupo com ansiedade apresentou uma menor acuidade na emoção raiva, quando comparado com o grupo saudável. Estes resultados são discutidos tendo por base um quadro concetual que sugere que o processamento de emoções básicas varia de acordo com a estrutura de personalidade.