Early representation of 3D volumetric shape in visual object processing

视觉对象处理中 3D 体积形状的早期表示

基本信息

  • 批准号:
    10412966
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2024-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary The goal of this project is to test a novel theoretical framework for understanding how the ventral pathway subserves object vision. In the standard framework, a series of neural operations on 2D image data through many intermediate cortical stages, including area V4, leads to high-level perceptual representations, including representation of object identity, at the final stages of the ventral pathway. However, our preliminary microelectrode data from a fixating monkey show that many neurons in V4 represent volumetric (volume- enclosing) 3D shape, not 2D image patterns. These neurons respond to many different 2D images that convey the same 3D shape with different shape-in-depth cues, including shading, reflection, and refraction. They even respond preferentially to random dot stereograms that convey 3D volumetric shape with no 2D cues whatsoever. Moreover, our preliminary results with 2-photon functional imaging in anesthetized monkey V4 show that 3D shape signals are grouped by their similarity, and also group with isomorphic (same outline) 2D shape signals (which could contribute evidence to corresponding 3D shape inferences). We propose to capitalize on these preliminary data by demonstrating the prevalence of 3D shape tuning in area V4, analyzing the 3D shape coding strategies used by these neurons, and measuring how 2D and 3D shape signals are arranged at a microscopic level across the surface of V4. We expect these results to provide strong evidence that extraction of 3D shape fragments is a primary goal of V4 processing. This early extraction of 3D shape information, just two synapses beyond primary visual cortex, would suggest a competing framework for understanding the ventral pathway, in which the initial goal is to represent 3D physical structure, independent of the various 2D image cues used to infer it. In this framework, object recognition would be based on preceding information about 3D physical structure, which would explain why human object recognition is so robust to image changes, in a way that the best computational vision systems are not. The scientific impact of this work would be to divert vision experiments toward understanding representation of real world 3D structure (rather than 2D planar stimuli) and to encourage computational vision scientists to incorporate early 3D shape processing into the deep convolutional network models that are the current state of the art.
项目摘要 该项目的目的是测试一个新的理论框架,以了解腹侧路径 子服务对象视觉。在标准框架中,通过2D图像数据的一系列神经操作通过 包括区域V4在内的许多中间皮质阶段,都导致高级感知表示,包括 对象身份的表示,在腹侧路径的最后阶段。但是,我们的初步 来自固定猴子的微电极数据表明,V4中的许多神经元表示体积(体积 - 封闭)3D形状,而不是2D图像模式。这些神经元响应传达的许多不同的2D图像 具有不同形状的深度线索的相同3D形状,包括阴影,反射和折射。他们甚至 优先响应传达3D体积形状的随机DOT刻度图,没有2D提示 任何。此外,在麻醉猴子V4中使用2光子功能成像的初步结果 证明3D形状信号由它们的相似性分组,并与同构(相同概述)2D分组 形状信号(可能为相应的3D形状推断提供证据)。我们建议 通过证明区域V4中3D形状调整的流行率,分析这些初步数据 这些神经元使用的3D形状编码策略,并测量2D和3D形状信号 在V4的表面上以微观水平排列。我们希望这些结果能提供有力的证据 提取3D形状片段是V4处理的主要目标。早期提取3D形状 信息,只有两个超出主要视觉皮层的突触,这将为竞争框架提供 了解最初目标是表示3D物理结构,独立的腹侧途径 用于推断它的各种2D图像提示中。在此框架中,对象识别将基于 有关3D物理结构的前面信息,这将解释为什么人类对象识别是如此 最佳的计算视觉系统不是稳健的图像变化。科学的影响 这项工作将是将视觉实验转向理解现实世界3D结构的表示 (而不是2D平面刺激)并鼓励计算视觉科学家合并早期的3D形状 处理为当前最新状态的深卷卷网络模型。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Early Emergence of Solid Shape Coding in Natural and Deep Network Vision.
  • DOI:
    10.1016/j.cub.2020.09.076
  • 发表时间:
    2021-01-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Srinath R;Emonds A;Wang Q;Lempel AA;Dunn-Weiss E;Connor CE;Nielsen KJ
  • 通讯作者:
    Nielsen KJ
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

CHARLES E CONNOR其他文献

CHARLES E CONNOR的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('CHARLES E CONNOR', 18)}}的其他基金

CONVERGENT PROCESSING ACROSS VISUAL AND HAPTIC CIRCUITS FOR 3D SHAPE PERCEPTION
跨视觉和触觉电路的融合处理,实现 3D 形状感知
  • 批准号:
    10720137
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Shape Learning: Computational Changes in Chronically Studied Neural Populations
形状学习:长期研究的神经群体的计算变化
  • 批准号:
    8858962
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Shape Learning: Computational Changes in Chronically Studied Neural Populations
形状学习:长期研究的神经群体的计算变化
  • 批准号:
    9248364
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Sensory Feedback for upper limb neuroprosthetics
上肢神经假体的感觉反馈
  • 批准号:
    8671867
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Neural Coding of 3D Object and Place Structure in Two Cortical Pathways
两条皮质通路中 3D 物体和位置结构的神经编码
  • 批准号:
    8612222
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Sensory Feedback for upper limb neuroprosthetics
上肢神经假体的感觉反馈
  • 批准号:
    8806618
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Neural Coding of 3D Object and Place Structure in Two Cortical Pathways
两条皮质通路中 3D 物体和位置结构的神经编码
  • 批准号:
    8997097
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Neural coding of complex 3D shape
复杂 3D 形状的神经编码
  • 批准号:
    6957043
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
CRCNS - Higher-Level Neural Specialization/Natural Shape
CRCNS - 高级神经专业化/自然形状
  • 批准号:
    7047434
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Neural coding of complex 3D shape
复杂 3D 形状的神经编码
  • 批准号:
    7118964
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:

相似国自然基金

儿童从3D媒体中能学得更快更多吗?——三维媒体到现实世界的迁移学习机制
  • 批准号:
    31200783
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
奇妙的寒武纪复杂生命之网
  • 批准号:
    40720003
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似海外基金

VIS4ION-Thailand (Visually Impaired Smart Service System for Spatial Intelligence and Onboard Navigation) - Resub - 1
VIS4ION-泰国(视障空间智能和车载导航智能服务系统)- Resub - 1
  • 批准号:
    10903051
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Cortical processing of three-dimensional object-motion
三维物体运动的皮层处理
  • 批准号:
    10638729
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Novel freely moving monkey framework for the study of naturalistic behaviors
用于研究自然行为的新型自由移动猴子框架
  • 批准号:
    10665292
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Program on Occupational Health and Safety Education on Emerging Technologies - Mid Atlantic Partnership (POccET MAP)
新兴技术职业健康与安全教育计划 - 中大西洋伙伴关系 (POccET MAP)
  • 批准号:
    10228134
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
Program on Occupational Health and Safety Education on Emerging Technologies - Mid Atlantic Partnership (POccET MAP)
新兴技术职业健康与安全教育计划 - 中大西洋伙伴关系 (POccET MAP)
  • 批准号:
    10683360
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48.43万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了