18、人类视觉的逆向工程：超敏锐视觉与超分辨率

人类视觉的逆向工程：超敏锐视觉与超分辨率

1. 人类视觉系统特征反向工程

1.1 研究问题提出

在探讨人类视觉系统时，我们面临一个重要问题：人类使用哪些特征将纹理归为不同的感知类别？许多研究者曾尝试解答此问题，但过往实验常存在一些错误。

1.2 过往实验的常见错误

• 限制大脑特征为有意识感知 ：让受试者表达使他们认为两种模式相似的原因，这将大脑使用的特征限制在有意识感知且能用语言描述的范围内。例如，人们会使用“方向性”“团块性”“随机性”等术语，但人类视觉感知可能依赖于潜意识识别的特征，这些特征比有意识识别的特征更强大。
• 预设答案的问卷限制 ：让受试者回答预先设定答案的问卷，这不仅将特征限制在易于用语言表达的范围内，还强加了研究者的偏见。
• 计算特征的局限性 ：研究者从图像中计算多个特征，然后选择那些能最好识别出人类也能识别的纹理的特征。但计算出的特征往往性质单一，如某些不同频率波段的振幅，或者是有语言定义的特征，如“分形维数”“空隙率”等。

1.3 避免陷阱的方法

我们通过使用迹变换计算大量不同性质的特征，然后选择那些能像人类一样对一组纹理进行排序的特征。为测试这些特征的有效性，我们用它们对一组与选择特征时所用纹理完全不同的纹理进行排序，结果证实这些特征确实能重现人类的排序，即便这些特征是从完全不同的模式中选择出来的。我们认为通过这种方式，能识别出人类潜意识用于判断模式相似性的真正通用特征。

1.4 产