Contour integration and principles of perceptual grouping [Elektronische Ressource] / von Malte Persike
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Description

Contour Integration and Principles ofPerceptual GroupingInaugural Dissertationzur Erlangung des akademischen Gradeseines Dr. phil.vorgelegt dem Fachbereich 02Sozialwissenschaften, Medien und Sportder Johannes Gutenberg Universitat¨ MainzvonDipl. Psych. Malte Persikeaus HannoverMainz 2008Tag des Prufungsk¨ olloquiums: 15. April 2008Those to whom I owe somuch, who lent their supportin every conceivable way,who encouraged, endorsed,and guided me - you knowwho you are. Thank you.4ContentsList of Figures 9List of Tables 131 Introduction 151.1 Perceptual Grouping and Gestalt Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.1.1 Gestalt Rules as a Perceptual Framework . . . . . . . . . . . . . . 161.1.2 Good Continuation, Proximity, and Similarity Revisited . . . . . . 231.1.3 A Special Case of Good Continuation . . . . . . . . . . . . . . . . 251.2 Contour Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.2.1 Early Research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.2.2 The ‘Association Field’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.2.3 Determinants of Contour Integration Performance . . . . . . . . . . 291.2.4 The Effect of Closure on Contour Integration Efficiency . . . . . . 331.2.5 Spatial Frequency Selectivity of Contour Integration . . . . . . . . 391.2.6 Contour Integration with Multiple Cues . . . . . . . . . . . . . . . 461.3 Thesis Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Publié par
Publié le 01 janvier 2008
Nombre de lectures 16
Langue English
Poids de l'ouvrage 15 Mo

Extrait

Contour Integration and Principles of
Perceptual Grouping
Inaugural Dissertation
zur Erlangung des akademischen Grades
eines Dr. phil.
vorgelegt dem Fachbereich 02
Sozialwissenschaften, Medien und Sport
der Johannes Gutenberg Universitat¨ Mainz
von
Dipl. Psych. Malte Persike
aus Hannover
Mainz 2008Tag des Prufungsk¨ olloquiums: 15. April 2008Those to whom I owe so
much, who lent their support
in every conceivable way,
who encouraged, endorsed,
and guided me - you know
who you are. Thank you.4Contents
List of Figures 9
List of Tables 13
1 Introduction 15
1.1 Perceptual Grouping and Gestalt Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.1.1 Gestalt Rules as a Perceptual Framework . . . . . . . . . . . . . . 16
1.1.2 Good Continuation, Proximity, and Similarity Revisited . . . . . . 23
1.1.3 A Special Case of Good Continuation . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.2 Contour Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2.1 Early Research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2.2 The ‘Association Field’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.2.3 Determinants of Contour Integration Performance . . . . . . . . . . 29
1.2.4 The Effect of Closure on Contour Integration Efficiency . . . . . . 33
1.2.5 Spatial Frequency Selectivity of Contour Integration . . . . . . . . 39
1.2.6 Contour Integration with Multiple Cues . . . . . . . . . . . . . . . 46
1.3 Thesis Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2 General methods 55
2.1 Stimulus Micropatterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2 Stimuli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2.1 Contour Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2.2 Construction of Stimulus Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2.3 Spatial Statistical Properties of Contour Displays . . . . . . . . . . 59
2.2.4 Outline and Spatial Arrangement of Target Stimuli . . . . . . . . . 60
2.3 Psychophysical Task . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.4 Apparatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3 Perceptual Efficiency at Integrating Open and Closed Contours 63
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.1 Experimental Rationale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
53.2.2 Stimulus Micropatterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.3 Orientation and Spatial Frequency Jitter . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3.1 Subjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3.2 Preparation Measurements and Calibration of Individual Parameter
Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3.3 Main Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.4 The Variation Coefficient Obtained from Psychometric Curves . . . . . . . 68
3.5 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.5.1 Psychometric Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.5.2 Data Clearing and Preparation of Statistical Testing . . . . . . . . . 75
3.5.3 Statistical Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.5.4 Within Group Correlation Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.5.5 Analysis of Variation Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4 Contour Integration across Spatial Frequency 91
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2 Experimental Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.3 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3.1 Calibration of Individual Parameter Values . . . . . . . . . . . . . 95
4.3.2 Main Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.4 Experiment 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.4.1 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.4.2 Subjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.5 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.1 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.5.2 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5 Contour Integration by Cue Combination 115
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.1 Stimulus Micropatterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.2 Orientation and Spatial Frequency of Stimulus Patches . . . . . . . 120
5.2.3 Experimental Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.2.4 Subjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.2.5 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
65.2.6 Performance Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.2.7 Data Clearing and Handling of Outliers . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3.1 Parameter Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3.2 Screening of Cue Summation Effects . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.3.3 Observed and Calibrated Single Cue Sensitivity Level . . . . . . . 126
5.3.4 Performance as a Function of Feature Contrast Level . . . . . . . . 127
5.3.5 The Cue Summation Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.4.1 Spatial Frequency as the Only Cue to the Contour . . . . . . . . . . 140
5.4.2 Contour Integration with Local Collinearity Cues and Variable Spa
tial Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.4.3 Combining Local Collinearity and Spatial Frequency Cues . . . . . 144
5.4.4 Task Specifity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.4.5 Hypothetical Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.4.6 Side Conditions for Modeling Contour Integration . . . . . . . . . 150
6 General Discussion 153
6.1 Principles of Perceptual Organization in Contour Integration . . . . . . . . 153
6.1.1 Closure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.1.2 Similarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.1.3 Local Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.2 Combining Local with Similarity and Feature Contrast . . . . . 163
7 Concluding Remarks 167
References 169
A The Gaussian Function on Logarithmic Scales 183
B The Generalized Variation Coefficient for the Weibull Distribution Function 185
C Sensitivity Measure for Variation in Two Feature Dimensions 187
78List of Figures
1.1 Perceptual Grouping Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 Extrapolation of Curved Shapes Based on Good Continuation, Curvature,
and Prior Expectancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3 Cooperation and Competition among Grouping Principles . . . . . . . . . . 20
1.4 Principles of Good Continuation and Proximity . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.5 Contribution of a Feature Contrast Cue to Similarity Grouping . . . . . . . 24
1.6 Examples of Contour Integration Stimuli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.7 Illustration of the ‘Association Field’ Model . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.8 Collinearity, Curvature, and Tilt Angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.9 Examples of Contour Stimuli Used by Kovacs and Julesz (1993) . . . . . . 34
1.10 Illustrations of Spatial Density Cues to Contour Integration . . . . . . . . . 36
1.11 Contour Visibility with Different Degrees of Closure . . . . . . . . . . . . 38
1.12 Discrete and Continuous Spatial Frequency Variability . . . . . . . . . . . 41
1.13 The Effect of Spatial Frequency Variability on Contour Visibility . . . . . . 42
1.14 Contour Grouping by Good Continuation and Depth Segregation . . . . . . 45
1.15 Visibility due to Spatial Frequency Similarity and Feature Contrast 47
1.16 Combination of Color and Collinearity Cues in Contour Integration . . . . 50
1.17 Cue combination in a Feature Detection and Figure Identification Task . . . 51
1.18 Example for Mechanisms of Feature Contrast, Similarity Grouping, and
Good Continuation in Contour Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.1 Generation of Contours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2 Construction of Stimulus Displays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3 Contour Detectability at Different Tilt Angles . . . . . . .

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