Как сделать оптическую иллюзию на компьютере

Обновлено: 04.07.2024

ЧУДО психоанализа: заработать на модных профессиях не прочь даже бывший священник

История исчезновения: города-призраки, опустевшие из-за ошибок людей или проделок природы

Проверка нервов на прочность: жуткие и пугающие мультфильмы детства

Не только чайки, но и кашалоты: самые лучшие воришки среди животных

Автомобилистка преследовала автобус, заехала с ним в парк и провалилась в смотровую яму

Ностальгия 90-х и 00-х: забытые вещи, которые чаще всего приходят на ум

Маяк на острове Вестман: лучшее место, чтобы пережить зомби-апокалипсис

Виртуальное исследование японской подлодки, которая затонула в 1942 году

В забайкальском селе мужики взялись за ружья после того, как собаки загрызли ребёнка

Чемпиона UFС Олега Тактарова жестоко избили в Мексике

15 фотографий, которые могли бы быть обычными, но случай превратил их в шедевральные снимки

Как сейчас выглядят известные модели, которые прославились в 90-х и 2000-х

Как выглядели бы известные исторические личности сегодня

2000-е в России: редкие кадры того неоднозначного времени

Аргентинские ученые засняли охоту пингвина от первого лица

Как проходит обычный день в нашей необъятной стране

Американец отбился от ворвавшегося в его дом медведя

"Щедрый, без детей, зарплата больше сотки": каких мужчин ищут девушки в интернете

Женщина утонула в крещенской купели на реке Оредеж в Ленобласти

Коттедж в многоэтажном доме: в Тюмени за 53 млн продают трехуровневую квартиру с гаражом внутри

Арнольд Шварцнеггер устроил аварию с участием нескольких автомобилей

25 преступлений против хорошего вкуса, совершенных дизайнерами интерьера

Нет тела – нет дела: почему тысячи ежегодно исчезающих граждан в Японии не принято искать

Даже при походе к врачу можно заметить что-то неожиданное или забавное

Сколько раз откапывали сфинкса, и как он выглядел до середины ХХ века

В Воронеже религиозный водитель автобуса возмутил молчаливого пассажира

Почему в большинстве фильмов Леонида Гайдая присутствуют кошки

Поездка со вкусом: поезда прошлого и современности, способные удивить

Сезон обострения у педофилов не сбавляет обороты: надолго ли хватит бдительности?

Нетипичные или забавные роли актеров, вышедшие за рамки их привычных амплуа

Рекомендуем почитать:

Начнём с того, что компьютерное зрение (как область ИИ) работает не так, как человеческое. Оно основано на обучаемых алгоритмах, которые после тренировки на больших коллекциях фотографий вырабатывают специфические признаки, по которым можно отличить один объект от другого: например, кошку от кофейной чашки. В этом же и слабое место ИИ.

Сгенерированные картинки с сайта Picbreeder

Скрестив алгоритм генерации случайных изображений с системой распознавания образов, Джефф Клун рассчитывал получить похожий результат без человеческого участия — он ожидал коллекцию легко узнаваемых красивых изображений. Для распознавания образов Джефф взял одну из лучших нейросетей AlexNet.

Но на выходе оказалось нечто совершенно иное. На картинках, напоминающих статичный шум, AlexNet уверенно узнавал различных животных и другие объекты, определяя точность распознавания как 99,96% и больше. Некоторые из таких объектов показаны на иллюстрации. Например, во втором ряду — многоножка, павлин, джекфрут и пузырь.

Результаты научной работы Клуна с коллегами опубликованы на arXiv. Сейчас учёные работают над тем, как защитить системы компьютерного зрения от подобных хаков.

Американские разработчики представили ViperLib— датасет, содержащий почти семь тысяч изображений различных оптических иллюзий. Предполагается, что он поможет обучить компьютерные алгоритмы создавать подобные иллюзии самостоятельно. Тем не менее, у самих разработчиков, которые натренировали на ViperLib генеративно-состязательную сеть, эффективную модель построить не удалось. Препринт статьи опубликован на arXiv.

Оптическая иллюзия возникает при ошибке зрительного восприятия: статичные объекты кажутся движущимися, двухмерные объекты — объемными, а ровные фигуры — искаженными. Ее появление напрямую зависит от формы и содержания изображения: к примеру, при восприятии объектов на контрастном фоне наблюдается явление иррадиации, когда сам объект кажется больше из-за своего фона. Механизмы восприятия оптических иллюзий изучены плохо, но считается, что их причина — несоответствие между глазом (органом, который принимает информацию) и зрительной корой (отделом мозга, который эту информацию обрабатывать).

Именно из-за того, что механизм появления и восприятия оптических иллюзий плохо изучен, задача их обработки с помощью методов компьютерного зрения сильно усложняется. Решить эту задачу попробовали Роберт Уилльямс (Robert Williams) и Роман Ямпольский (Roman Yampolskiy) из Университета Луизианы. Они собрали датасет из 6725 изображений различных оптических иллюзий, разделенных на категории.

На собранном датасете ученые также обучили генеративно-состязательную сеть — разновидность нейросети, архитектура которой лучше всего подходит для создания новых объектов на основе определенных данных. Результаты, однако, мало походят на настоящие оптические иллюзии.

Процесс создания изображения на основе данных из датасета

Williams & Yampolskiy / arXiv 2018

Причиной может быть неоднородность и недостаточное количество данных в датасете: например, недавно разработчикам из NVIDIA на гораздо большей базе с фотографиями знаменитостей удалось при помощи генеративно-состязательной сети создать реалистичные портреты людей. Тем не менее, ученые планируют учесть недостатки полученных изображений для дальнейшего обучения. Полный датасет доступен на сайте разработчиков.

В данном видео сделаем своими руками оптическую иллюзию из подручных материалов.

Для создания иллюзии нам понадобится:

кулер с низкой частотой вращения;
три оптических диска;
крышка от пластиковой бутылки;
клеевой пистолет;
элемент питания, желательно с регулятором мощности.

Процесс изготовления магнитного коннектора вы увидите в видео.

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Проект Оптические иллюзии.doc

Ученица 10 класса

Учитель: Зимина Е.Е.

Актуальность

В повседневной жизни, мы очень часто сталкиваемся с оптическими иллюзиями. В своей исследовательской работе я хочу узнать, почему возникают оптические иллюзии, и познакомиться с наиболее известными.

Объект исследования – почему возникают иллюзии

Предмет исследования – оптические иллюзии

Цель исследования – выяснить, почему возникают оптические иллюзии, и познакомиться с видами.

Для достижения цели, я поставила перед собой задачи :

- изучить литературу об иллюзиях;

- познакомиться с видами оптических иллюзий;

- в ходе опытов выяснить, свойства иллюзий;

- обобщить полученные знания.

Гипотеза : я думаю, что иллюзии возникают из-за особого строения глаза и им подвержены все люди.

Методы исследования :

- анализ источников информации;

- обобщение полученных знаний.

1.1. Что такое оптические иллюзии?

Когда наши глаза открыты, свет из внешнего мира входит в них. Источником света может быть солнце или электрическая лампочка. Прежде чем войти в наши глаза, свет отражается от предметов, находящихся в вашем поле зрения - так называется все, что мы можем видеть.

1.2. Почему возникают оптические иллюзии?

Почему же возникают оптические обманы?

Зрительный аппарат человека - сложная система, обладающая определенными возможностями. С оптическими иллюзиями мы часто встречаемся в повседневной жизни.

Во-первых, это естественные оптические иллюзии, миражи. Часто возникают световые обманы относительно цвета солнца на восходе и закате или иллюзии величины небесных светил у горизонта.

Многие иллюзии объясняются строением глаза человека и его ограниченными возможностями. Так много дорожных аварий происходит в сумерках на перекрестках, где висят светофоры, когда перестраивается работа зрительного аппарата, или ночью, когда водители принимают свет светофора за свет обычного фонаря.

Подобрав правильный рисунок на обоях, мы можем зрительно расширить небольшую комнату. Выбрав нужную расцветку ткани, можно скрыть недостатки своей фигуры. Хотя зрительная иллюзия - это не всегда игра света и тени или естественное восприятие данного объекта.

Существует много специально выдуманных оптических головоломок, создающих потрясающие эффекты!

1.3. Виды оптических иллюзий

Иллюзии восприятия цвета

Уже около ста лет известно, что когда на сетчатке глаза возникает изображение, состоящее из светлых и тёмных областей, свет от ярко освещённых участков как бы перетекает на тёмные участки. Это явление называется оптической иррадиацией.

Одна из таких иллюзий описана в 1995 году профессором Мачассуасетского технологического института Эдвардом Адельсоном ("иллюзия тени Адельсона"). Он обратил внимание, что восприятие цвета существенно зависит от фона и одинаковые цвета на разном фоне воспринимаются нами как разные, даже если находятся близко и видны нами одновременно.

Восприятие глубины

Иллюзии восприятия глубины — неадекватное отражение воспринимаемого предмета и его свойств. В настоящее время наиболее изученными являются иллюзорные эффекты, наблюдаемые при зрительном восприятии двухмерных контурных изображений. Мозг бессознательно видит рисунки только одно-выпуклые (-вогнутые). Восприятие зависит от направления внешнего (реального или подразумеваемого) освещения.

В зависимости от вашей точки зрения, оранжевый куб может быть внутри голубого или парить снаружи. Эта иллюзия действует за счёт вашего восприятия глубины, а интерпретация картинки зависит от того, что ваш мозг посчитает верным.

Восприятие размера

Иллюзии часто приводят к совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических величин. Оказывается, что можно ошибиться на 25 % и больше, если глазомерные оценки не проверить линейкой.

Глазомерные оценки геометрических реальных величин очень сильно зависят от характера фона изображения. Это относится к длинам (иллюзия Понцо), площадям, радиусам кривизны. Можно показать также, что сказанное справедливо и в отношении углов, форм и так далее.

Иллюзия Эббингауза Титченера (1902 г.)
Иллюзия контраста

Иллюзия, при которой один и тот же предмет воспринимается как более крупный среди маленьких фоновых предметов и меньше среди больших фоновых предметов

Иллюзия Мюллера-Лайера (1889 г.)

Иллюзия заключается в том, что одна из стрелок визуально кажется длиннее другой, хотя в обоих случаях линии стрелок абсолютно одинаковой длины.

Это вертикально-горизонтальная иллюзия. Обе линии имеют одинаковую длину, однако вертикальная линия кажется длиннее горизонтальной.

Иллюзия Ястрова (1891)

Два объекта кажутся разными по размерам,
хотя, на самом деле, они абсолютно одинаковые.

Иллюзия Роджера Шепарда

Эта иллюзия связана с восприятием перспективы. На рисунке убегающий монстр кажется значительно меньше догоняющего. На самом деле, монстры совершенно одинаковы. Первый является копией второго.

В 1913 году Марио Понцо показал, что иногда наш мозг определяет размер объекта, основываясь на фоне позади него. Красные Линии на фото имеют одинаковую длину, параллельны и равноудалены друг от друга. Тем не менее, ближние к нам линии кажутся короче

Движущиеся иллюзии

Иллюзия движения, основанная на работах Акиоши Китаока — профессора психологии в университете (Ritsumeikan) в Токио, всемирноизвестного своими многочисленными иллюзиями движения.

Неподвижное изображение кажется движущимся.

Одно и то же изображение может изображать вращающийся объект по часовой, против часовой или попеременно (совершать колебательные движения).

Перевёртыши

Комната Эймса

Комната, придуманная Адельбертом Эймсом-мл. в 1946 году, представляет собой пример трёхмерной оптической иллюзии. Комната спроектирована таким образом, что при взгляде спереди кажется обычной, с перпендикулярными стенами и потолком. На самом деле, форма комнаты представляет собой трапецию, где дальняя стена расположена под очень острым углом к одной стене и, соответственно, под тупым углом к другой. Правый угол, таким образом, значительно ближе к наблюдателю, чем левый.

За счёт иллюзии, усиливаемой соответственно искажёнными шахматными клетками на полу и стенах, человек, стоящий в ближнем углу, выглядит великаном по сравнению состоящим в дальнем. Когда человек переходит из угла в угол, наблюдателю кажется, что он резко растёт или, наоборот, уменьшается.

1.4. Сцена и экран

В наши дни большинство невероятных специальных эффектов, которые можно создавать с помощью компьютеров.

Создатели фильмов всегда использовали зрительные иллюзии, даже на заре кинематографа – более 100 лет назад. В то время иллюзии основывались на технике, успешно принявшейся на театральной сцене.

Один из самых ранних спецэффектов, использовавшихся в театре, - призрак узника . Большое зеркало, спрятанное под сценой, передавало отражение фигуры актера на большой лист стекла, установленный на авансцене. Стекло на затемненной сцене было незаметно, и перед зрителями появлялся прозрачный призрак!

В кино и на телевидении часто используется технический прием, который называют наложением : два эпизода показывают одновременно. Это создает иллюзию, что один и тот же актер дважды появляется в одном кадре.

На телевидении наложение часто делают с помощью цветовой рирпроекции. Две видеоленты, либо изображают с двух камер, демонстрируют одновременно. Каждый раз, когда на первой картинке появляется голубой фон, она накладывается на вторую картинку.

С помощью компьютеров на телевидении и в кино удается создавать почти любые зрительные эффекты. Картинку можно сохранить в цифровом формате - в виде триллионов двоичных чисел .Компьютерное программное обеспечение способно производить сложные вычисления с сохраненными числами для получения впечатляющих эффектов.

1.5. Магические трюки

Большинство магических трюков, или фокусов, - это оптические иллюзии, нуждающихся в многолетних тренировках. Фокусники, или иллюзионисты, владеют искусством обмана зрения.

Демонстрируя ловкость рук, фокусники стараются отвлечь внимание зрителей.

Для этого они часто взмахивают волшебной палочкой .

Чтобы обмануть аудиторию, фокусники используют ловкость рук .

Манипуляция - способ держать игральные карты или монеты так, чтобы их не было видно зрителям. Нужны длительные тренировки, чтобы движения рук, скрывающих предмет, выглядели естественными.

Дэвид Копперфилд сегодня чуть ли не самый знаменитый иллюзионист мира.

Один из его наиболее успешных трюков - когда он создает впечатление, что летит над сценой.

1.6. 3 D

Вы можете рассматривать трехмерные (стереоскопические) картинки и смотреть стереоскопические фильмы, надев специальные очки, у которых одна линза красная, а другая зеленая.

Две слегка отличающиеся друг от друга картинки печатаются одна поверх другой. Каждую из них можно увидеть только через одно соответствующее ей стекло цветных очков. Так каждый глаз видит свою картинку, мозг соединяет их, и создается трехмерное изображение.

1.7. Смешанные иллюзии

Это самый большой раздел иллюзий Он включает в себя и известные иллюзионные картинки, различные модели, и естественно этот “обман” создается человеком. Ярким примером смешанной оптической иллюзии являются потрясающие рисунки на асфальте, которые под определенным углом просмотра смотрятся очень эффектно!

Оптические иллюзии, встречающиеся в творчестве художников.

Вывод : я рассмотрела, что такое оптические иллюзии, почему они возникают, и их виды.

Я проделала простой опыт, который показывает, как цвета спектра, соединяясь , образуют белый цвет.

Для этого я разделила картонный кружок на шесть секторов и каждый из них раскрасила в один из цветов спектра.

Если быстро вращать этот круг – цвета начинают сливаться, и вскоре вся поверхность кажется белой.

Я решила на опыте проверить Иллюзию Ястрова. Для этого я отрезала карточки одинакового размера, которые для наглядности сделала, синим и красным цветами.

На этой картинке видно, что красная карточка меньше чем синяя, хотя они одинаковые!

Здесь я поменяла местами карточки, и уже видно, что синяя меньше чем красная.

Все происходит из-за того, что мы, смотря на карточки, сравниваем её с другой, по верхнему сектору. Все заключается в форме этих карточек.

Анкетирование

Я провела анкетирование среди одноклассников, и задала им такие вопросы:

Какие оптические иллюзии вы встречали в повседневной жизни?

Какие линии вы видите на этой картинке?

Результаты представлены в таблице и диаграмме.

Изучая литературу по своей теме: я

- узнала, почему возникают оптические иллюзии;

- изучила литературу об иллюзиях;

- познакомилась с видами оптических иллюзий;

- в ходе опытов выяснила, свойства иллюзий;

- обобщила полученные знания.

Проведя опыты, которые показывают и узнав мнения своих одноклассников, проводя анкетирование, я пришла к выводу :

Человеческий организм – сложнейшая саморегулирующая система. Наши органы чувств передают информацию об окружающем мире и изменениях вокруг, позволяя организму запоминать и по-своему интерпретировать результаты. Но иногда даже совершенная система может давать сбой и ошибаться. Иногда это происходит со зрительным анализатором, и тогда возникают оптические иллюзии , которые с давних времен заставляли человечество удивляться.

Оптические или зрительные иллюзии – это действие, когда мы видим совершенно иное, чем оно есть на самом деле. Одни из существующих иллюзий давно научно объяснены и подтверждены практическим путем, другие до сих пор непонятны.

Основными причинами возникновения оптических иллюзий ученые называют следующие:

1. Естественные нарушения восприятия, когда идущий от предмета свет наши глаза воспринимают ошибочно, передавая в дальнейшем ложную информацию мозгу.

Читайте также: