El proceso de visión humano se puede dividir en dos etapas: visión temprana y reconocimiento. En la primera etapa del proceso de visión se generan algunas ilusiones ópticas en algunas imágenes, como consecuencia de la forma en que están organizadas las células receptoras de la retina humana y la interacción que existe entre ellas. Una de estas ilusiones es la aparición de manchas en el área delimitada por cuatro cuadros negros. En este trabajo se presenta un simulador del proceso de visión temprana capaz de simular una ilusión óptica formada por la interacción de células receptoras en la retina. Para simular este efecto, el proceso de visión temprana se dividió en dos grandes partes: recepción de escenas visuales e interacción de las células receptoras. Para la recepción de escenas visuales se requieren dos módulos: 1) un generador de arreglos hexagonales de receptores, para producir arreglos artificiales apegados a la estructura de los arreglos de células receptoras de la retina humana; y 2) un proyector de imágenes a arreglos hexagonales, para distribuir la imagen de entrada sobre los arreglos hexagonales, pretendiendo simular la diseminación de las escenas visuales que llegan al ojo sobre los arreglos de células receptoras. Al ser recibida una escena visual por la retina, ésta la transforma en una señal el électrica que se envía al cerebro. Durante este proceso de transformación, las células de la retina interactúan entre sí provocando la aparición de ilusiones. Para la simulación de la retina, cada célula de visión , un bastón, se simula con una célula artificial llamada perceptrón. Para organizar la interacción entre perceptrones, se aplicaron tres vecindades diferentes correspondientes a 3 modelos propuestos con los que se pretende explicar la ilusión mencionada. Estos modelos son: 1) vecindad hexagonal de 7 elementos, 2) vecindad circular con radio arbitrario y 3) vecindad elipsoidal. Durante la interacciónde las células, algunas producen una influencia excitatoria y otras inhibitoria, este fenómeno es conocido como inhibición lateral, el cual se reproduce con la aplicación de 4 funciones: exponencial, Sinc, Bessel j0 y Bessel j1, por su comportamiento similar al del fenómeno. Para una simulaón efectiva del proceso de visión temprana se requieren manejar arreglos muy grandes de perceptrones (del orden de 108 perceptrones, aproximadamente), por lo cual se consume una gran cantidad de tiempo. Para obtener un simulador eficiente de éste proceso, se desarrolló un simulador paralelo con una estrategia de particionamiento por bloques, con el cual se reduce el tiempo de respuesta.
Abstract
Human vision can be divided in two main stages: early vision, and recognition. In the first stage some optical illusions are generated as a consequence of how receptor cells of the retina are structured and how they interact each other. One of the most studied illusion is that which generates some dark spots in regions among four equidistant dark rectangles. In this report an early vision simulator is being described which is able to reproduce the optical illusion mentioned before by simulating the interaction among light receptors in the retina. Two main parts are included in the early vision simulator: image acquisition and formation, and inhibition and excitation receptor interaction. For the image acquisition and formation two parts were developed: 1) a generator of hexagon receptor arrays, which generates artificial arrays with a simular structure to the receptors in the human retina; and 2) an image projector to hexagonal arrays, which distributes an imput image over receptor hexagonal arrays. Once an input image is obtained by the retina, this is transformed to electrical impulses what are propagated to the brain. Receptors in the retina interact among them and this process produce optical illusions. Each receptor in the retina, a rod, is simulated with an artificial cell that is called “perceptron”. Three diferent types of local regions were used in which interactive perceptrons are searched: 1) hexagonal vecinity, 2) circular vecinity, and 3) elipsoid vecinity. In each kind of region, four transfer functions can be applied to simulate the inhibitory- excitatory phenomenon: exponential, Sinc, Bessel j0, and Bessel j1. Finaly, due the large number of perceptrons (108 approximately) required to perform an effective simulation, and therefore a high computational time we developed a simulator’s parallel parallel with a block partition strategy which effectively reduces the calculation times.
