År 1912 publicerade Max Wertheimer sin uppsats om phi rörelse, allmänt erkänd som början på Gestalt psykologi. På grund av dess fortsatta relevans för modern psykologi är detta jubileumsår ett utmärkt tillfälle att granska vad Gestaltpsykologi har erbjudit och hur den har förändrats sedan starten. Vi presenterar först de viktigaste rönen och idéerna i Gestaltpsykologins skola i Berlin och skissar sedan kort på dess utveckling, uppgång och fall. Därefter diskuterar vi dess empiriska och konceptuella problem, och anger hur de hanteras i samtida forskning om perceptuell gruppering och figur-grund organisation. I synnerhet ser vi över principerna för gruppering, både klassisk (t.ex. närhet, likhet, gemensamt öde, god fortsättning, stängning, symmetri, parallellism) och ny (t.ex., synkronisering, gemensam region, element och enhetlig samhörighet), och deras roll i kontur integration och slutförande. Vi granskar sedan klassiska och nya bildbaserade principer för figur-mark organisation, hur det påverkas av tidigare erfarenheter och uppmärksamhet, och hur det relaterar till form och djup perception. Efter en integrerad genomgång av de neurala mekanismer som ingår i konturgruppering, gränsägande, och figur-mark perception, avslutar vi med att utvärdera vad modern vision vetenskap har erbjudit jämfört med traditionell Gestalt psykologi, om vi kan tala om en Gestalt väckelse, och där de återstående begränsningarna och utmaningarna ligger. En bättre integrering av denna forskningstradition med resten av visionsvetenskapen kräver ytterligare framsteg när det gäller de begreppsmässiga och teoretiska grunderna för Gestaltmetoden, som står i fokus för en andra genomgångsartikel. Johan Wagemans fick stöd av Methusalemprogrammet från den flamländska regeringen (METH/08/02) för ett forskningsprogram som syftar till att integrera Gestaltpsykologi i modern visionsvetenskap (se www.gesaltrevision.be) och av stipendier från forskningsfonden (FWOFlanders) och från IEA-Paris under hans sabbatsår. James H. Elder fick stöd av NSERC, OCE och GEOIDE. Michael Kubovy fick stöd av National Science Foundation (NSF) Grants BCS 1027120 och 1027259. Stephen E. Palmer fick stöd av NSF Grants BCS 1059088 och 0745820. Mary A. Peterson fick stöd av NSF Grant BCS0960529. Manish Singh fick stöd av National Institutes of Health (NIH) Grant EY021494 (gemensamt med Jacob Feldman) och NSF Grant DGE 0549115 (Rutgers IGERT in Perceptual Science). Rüdiger von der Heydt fick stöd av NIH Grants EY02966 och EY16281 och av Office of Naval Research Grant N000141010278. Alla åsikter, resultat och slutsatser eller rekommendationer som uttrycks i detta material är upphovsmännens och återspeglar inte nödvändigtvis finansiärernas åsikter. Vi vill tacka Stephanie Poot för administrativ hjälp med referenslistan, upphovsrätten och layouten, liksom M. Dorothee Augustin, Wouter Braet, Peter Claessens, Maarten Demeyer, Lee deWit, Sergei Gepshtein, Frouke Hermens, Ruth Kimchi, Ervin Poljac, Peter Van der Helm, och Cees van Leeuwen för kommentarer om tidigare utkast. Korrespondens avseende denna artikel ska ställas till Johan Wagemans, University of Leuven (KU Leuven), Laboratory of Experimental Psychology, Tiensestraat 102, Box 3711, BE-3000 Leuven, Belgien. E-post: johan.wawmans@psy.kuleuven.be Psykologisk Bulletin © 2012 American Psychological Association 2012, Vol. - 138, är du säker på det? 6, 1172-1217 0033-2909/12/$12.00 DOI: 10.1037 1172 Exakt 100 år sedan, Wertheimer (1912) publicerade sin uppsats om phi rörelse-uppfattning av ren rörelse, utan objekt rörelse-som många anser vara början av Gestalt psykologi som en viktig skola för tänkande. Gestaltpsykologins nuvarande status är tvetydig. Å ena sidan tror många psykologer att Gestaltskolan dog med sina grundare på 1940-talet eller efter några förödande empiriska rön om elektrisk fältteori på 1950-talet, eller att den minskade på grund av grundläggande begränsningar som blockerade ytterligare framsteg, medan starkare teoretiska och experimentella ramar uppstod på 1960- och 1970-talet som har dominerat området sedan dess (t.ex. kognitiv vetenskap, neurovetenskap). Å andra sidan innehåller nästan alla psykologiska läroböcker fortfarande ett Gestalt-liknande kapitel om perceptuell organisation (även om det ofta är dåligt kopplat till de andra kapitlen), och nya empiriska uppsatser om Gestaltfenomen förekommer allt oftare. Vi är övertygade om att Gestaltpsykologi fortfarande är relevant för aktuell psykologi på flera sätt. För det första fortsätter frågorna om uppkomsten av struktur i perceptuell erfarenhet och fenomenal medvetenhets subjektiva natur (t.ex. visuella illusioner, perceptuella växlingar, kontexteffekter) att inspirera samtida vetenskaplig forskning med hjälp av metoder och verktyg som inte stod till Gestaltisternas förfogande. För det andra fortsätter Gestaltrörelsens revolutionära idéer att utmana några av de grundläggande antagandena i den konventionella visionsvetenskapen och kognitiva neurovetenskapen (t.ex. elementära byggstenar, kanaler, moduler, informationsbehandlingsstadier). Stora framsteg har gjorts inom området ickelinjära dynamiska system, både teoretiskt och empiriskt (t.ex. tekniker för att mäta och analysera kortikal dynamik), framsteg som gör det möjligt för moderna visionsforskare att överträffa några av begränsningarna inom gammaldags Gestaltpsykologi såväl som inom mainstream vision research. Årsjubileet av Gestaltpsykologi är därför ett utmärkt tillfälle att göra en bedömning av vad vi har upptäckt om Gestalt-fenomen av perceptuell organisation och hur vår förståelse av de underliggande mekanismerna har utvecklats sedan Wertheimers seminala bidrag. På grund av denna gransknings omfattning delar vi upp den i två delar: Denna artikel handlar om perceptuell gruppering och figur-grund organisation, medan den andra handlar om modern utveckling när det gäller de allmänna konceptuella och teoretiska ramar som ligger till grund för Gestalt idéer (t.ex. holism, uppkomst, dynamik, enkelhet). I tabell 1 ger vi en översikt över de ämnen som behandlas i den första översiktsartikeln, tillsammans med sektionsrubrikerna, de frågor eller frågor som tas upp, och några av de svar som ges. Ett av syftena med vår granskning är att ta bort de många missförstånd som omger Gestaltpsykologi, som listas separat i tabell 2, tillsammans med en mer balanserad syn på det faktiska läget. För att sätta dessa två recensioner i perspektiv, presenterar vi först de viktigaste resultaten och idéerna av grundarna av Gestalt psykologi, tillsammans med en kort skiss av dess vidare utveckling, uppgång och fall (för en omfattande behandling, se Ash, 1995). Den historiska delen avslutas med en diskussion om Gestaltpsykologins empiriska och konceptuella problem och en indikation på hur dessa begränsningar hanteras i aktuell forskning. Därefter granskar vi aktuell forskning om perceptuell gruppering och figur-mark organisation mer i detalj i de återstående avsnitten. Vi fokuserar på dessa två ämnen eftersom de var de viktigaste i Gestalt tradition av perceptual organisation och fortfarande är idag, även för vision i allmänhet. Detta avsnitt behandlar fyra frågor om Gestaltpsykologi: a) Hur började det? b) Vad står den för? c) Hur utvecklades den? d) Var står den nu? Det Max Wertheimer upptäckte 1912 kallades phi motion, ett speciellt fall av skenbar rörelse. (För en utmärkt diskussion om dess historiska betydelse, se R. Sekuler, 1996; för en demonstration av fenomenet och för en genomgång av dess förvrängning i senare källor, se Steinman, Pizlo, & Pizlo, 2000.) Enligt den konventionella synen på skenbar rörelse, ser vi ett objekt på flera på varandra följande positioner och rörelse läggs sedan subjektivt. Om detta vore korrekt skulle ett föremål behöva ses som rörligt, och åtminstone två positioner – start- och slutpunkter – skulle krävas för att producera sedd rörelse. Inget av dessa villkor gäller för phi motion. I nyckelexperimentet placerades en vit remsa på en mörk bakgrund i var och en av två slitsar i hjulet på ett tachistoskop, och rotationshastigheten justerades för att variera den tid som krävs för att ljuset ska passera från den ena slitsen till den andra (dvs. intervallet mellan de två). Över ett visst tröskelvärde (-200 ms), såg observatörerna de två raderna i följd. Med mycket kortare intervall (-30 ms), verkade de två linjerna blinka samtidigt. I det optimala skedet (-60 ms) uppfattade observatörerna en rörelse som inte kunde skiljas från verklig rörelse. När intervallet minskade något under 60 ms, efter upprepade exponeringar, uppfattade observatörer rörelse utan ett rörligt objekt-det vill säga ren fenomenal eller phi rörelse. Även om endast tre observatörer testades, "förekom de karakteristiska fenomenen i varje fall otvetydigt, spontant och övertygande" (Wertheimer, 1961 (Wertheimer,, s. 1042). I samma tidning föreslog Wertheimer en fysiologisk modell som beskrivs i termer av en kortslutning och en översvämning tillbaka av det aktuella flödet ("transversa funktioner av ett speciellt slag;" Wertheimer, 1961 Wertheimer,, s. 1085, som producerade vad han kallade "en enhetlig kontinuerlig helprocess" (Wertheimer, 1961 (Wertheimer,, s. 1087). Han utvidgade sedan denna teori till psykologin av ren simultanitet (för uppfattningen av form eller form) och av ren succession (för uppfattningen av rytm eller melodi). Dessa förlängningar var avgörande för uppkomsten av Gestaltteorin. Phi fenomenet var uppfattningen av en ren process, en övergång som inte kunde bestå av mer primitiva percepts av ett enda objekt på två platser. Med andra ord, upplevd rörelse lades inte subjektivt efter sensorisk registrering av två spatiotemporala händelser utan hade sina egna fenomenologiska egenskaper och ontologisk status. Från detta fenomen drog Wertheimer slutsatsen att strukturerade helar eller Gestalten snarare än förnimmelser är de primära enheterna i det mentala livet. Detta var huvudidén i den nya och revolutionära Gestaltteorin, som Wertheimer och hans kollegor utvecklade i Berlin. En översikt över hur 1173 100 ÅR AV VISUELLA GESTALTER: Jag Berlin skola Gestalt psykologi skilde sig från den dominerande synen på strukturalism och empirism, liksom relaterade Gestalt skolor, ges i tabell 3. Begreppet Gestalt hade redan introducerats i psykologin av Christian von Ehrenfels i sin essä "On Gestalt Qualities" (1890/1988). Baserat på observationen att människor kan känna igen två melodier som identiska även när inga två motsvarande toner i dem har samma frekvens, von Ehrenfels hävdade att dessa former måste ha en "Gestalt kvalitet" - en egenskap som ges omedelbart, tillsammans med de elementära förnimmelser som tjänar som grund, en egenskap som är beroende av dess beståndsdelar objekt men stiger över dem. För von Ehrenfels, Gestalt kvaliteter vilar enkelriktat på känsla data: Helar är mer än summorna av sina delar, men delarna är grunden (Grundlage) av helheten. Wertheimer hävdade däremot att funktionella relationer avgör vad som kommer att se ut som helhet och vad som kommer att se ut som delar (dvs. ömsesidigt beroende). Ofta greppas helheten redan innan de enskilda delarna kommer in i medvetandet. Innehållet i vår medvetenhet är i stort sett inte additivt utan har en karakteristisk samstämmighet. De är strukturer som är åtskilda från bakgrunden, ofta med ett inre centrum, till vilka de andra delarna är relaterade hierarkiskt. Sådana strukturer eller Gestalten skiljer sig från summan av delarna. De uppstår från kontinuerliga globala processer i hjärnan, snarare än kombinationer av elementära excitationer. Med detta steg skilde Wertheimer sig från Graz-skolan i Gestaltpsykologi, representerad av Alexius Meinong, Christian von Ehrenfels och Vittorio Benussi. De bibehöll en distinktion mellan sensation och perception, den senare producerad på grundval av den förra. Berlinskolan, representerad av Max Wertheimer, Kurt Koffka och Wolfgang Köhler, betraktade en Gestalt i sig som en helhet, inte grundad på några mer elementära objekt. Enligt deras uppfattning var förnimmelsen inte produkten av förnimmelser utan uppstod genom dynamiska fysiska processer i hjärnan. Till följd av detta förkastade Berlinskolan också scenteorier om uppfattning som föreslagits av Leipzigskolan, företrädda av Felix Krüger och Friedrich Sander, där den gradvisa uppkomsten av Gestalten (Aktualgenes eller mikrogenesis) spelade en central roll. Även om teoretisterna i Berlin höll fast vid en icke-mekanistisk kausalistisk teori och inte analyserade processerna i etapper, trodde de att de funktionella förhållandena i gestalternas uppkomst kunde specificeras i lagarna om perceptuell organisation. Två viktiga utvecklingar betraktas allmänt som höjdpunkter i historien om Gestaltpsykologi: Köhlers diskussion om "fysisk Gestalten" (1920/1938) och Wertheimers förslag om "Gestalt lagar för perceptuell organisation" (1923/1938c). Köhler förlängd Vi diskuterar de klassiska konfigurativa principerna för figur-mark organisation: konvexitet, symmetri, liten region, omgivenhet. Nya Image-based Principles of Figure- Ground Organization Vi diskuterar nya bildbaserade principer för figur-ground organisation: lägre region, övre-bottom polaritet, extrema kanter och gradient skärningar, kant-region gruppering, artikulerande rörelse, avancerande region rörelse, konturentropi som en mark kö (en del salience, axialitet). Nonimage-based influences on Figure- Ground Perception Vi diskuterar bevisen för nonimage-based influences på figur-ground organisation: tidigare erfarenhet, uppmärksamhet och perceptual set. 5.5 Bild-Ground Organisation i relation till form och djup Perception Vi diskuterar hur figur-grund organisation relaterar till form och djup perception. 5. Gestalt-begreppet från perception och beteende till den fysiska världen och försöker på så sätt förena holismen (dvs läran betonar vikten av helheten) och naturvetenskapen. Han föreslog att man skulle behandla de neurofysiologiska processer som ligger till grund för gestaltfenomen i termer av fältkontinuans fysik snarare än partiklars eller punktmassors. I sådana kontinuerliga fältsystem, som han kallade starka Gestalten, är det ömsesidiga beroendet mellan delarna så stort att ingen förskjutning eller förändring av staten kan ske utan att påverka alla andra delar av systemet. Köhler visade att stationära elektriska strömmar, värmeströmmar och alla flödesfenomen är starka Gestalten i denna mening. Dessa skilde han från vad han kallade svag Gestalten, som inte visar detta ömsesidiga beroende. Dessutom försökte Köhler (1920) konstruera en specifik testabel teori om hjärnprocesser som kunde förklara den upplevda Gestalten i synen. Han tänkte på visuell Gestalten som ett resultat av en integrerad process i vad han kallade "hela den optiska sektorn" (Köhler, 1920 (Köhler, 1938, inklusive näthinnan, optiska trakter, och kortikala områden, samt tvärgående funktionella anslutningar bland ledande nervfibrer (dvs, ett återkommande neurala nätverk i moderna termer). Han föreslog en elektrisk fältteori, där "flödeslinjerna är fria att följa olika vägar inom det homogena ledningssystemet, och den plats där en given flödeslinje kommer att sluta i det centrala fältet bestäms i varje fall av förhållandena i systemet som helhet" (Köhler, 1920 (Köhler, 1938). I moderna termer hade Köhler beskrivit det visuella systemet som ett självorganiserande fysiskt system. Dessa idéer fick Köhler att postulera en psykofysisk isomorfism mellan den psykologiska verkligheten och de hjärnhändelser som ligger bakom den: "Aktivt medvetande liknar i varje enskilt fall de verkliga strukturella egenskaperna hos motsvarande psykofysiologisk process" (Köhler, 1920 (Köhler, 1938). Med detta menade han funktionell istället för geometrisk likhet som visar att hjärnprocesser inte tar formen av de upplevda objekten själva. Dessutom insisterade han på att en sådan uppfattning inte föreskriver fullständig homogenitet av cortex men är perfekt kompatibel med funktionell artikulation. Experiment för att etablera de postulerade sambanden mellan erfaren och fysisk Gestalten i hjärnan var vid den tiden nästan omöjliga att genomföra, men årtionden senare försökte Köhler göra det (se nedan). Ungefär samtidigt utvecklade Max Wertheimer (1922) sin Gestalt-epistemologi ytterligare och beskrev den experimentella fenomenologins forskningspraktik som byggde på den. Han förklarade först principerna offentligt i ett manifest som publicerades i band 1 av Psychologische Forschung 1922. Wertheimer efterlyste beskrivningar av medveten erfarenhet i termer av de enheter människor naturligt uppfattar, snarare än de artificiella som påtvingas av standard vetenskapliga metoder. Genom att anta att medveten erfarenhet består av enheter som är jämförbara med fysiska punktmassor eller kemiska element, begränsar psykologer sig till en bitvis undersökning av medvetandets innehåll och bygger upp högre entiteter från ingående element, med hjälp av associativa förbindelser. I själva verket, sådana och-sammanfattningar (Und-Summe), som Wertheimer kallade dem, visas "endast sällan, endast under vissa karakteristiska förhållanden, endast inom mycket snäva gränser, och kanske aldrig mer än ungefärlig" (Wertheimer, 1938a. Snarare, vad som ges i erfarenhet "är sig själv i varierande grad "strukturerad" ("gesaltet"), det består av mer eller mindre definitivt strukturerade helar och hela processer med sina hela egenskaper och lagar, karakteristiska helheter och hela bestämmande av delar" (Wertheimer, 1938a. Det perceptuella fältet förefaller oss inte som en samling osammanhängande förnimmelser, utan har en särskild organisation av spontant kombinerade och segregerade objekt. 1923 publicerade Wertheimer ett uppföljande dokument, som var ett försök att belysa organisationens grundläggande principer. Den mest allmänna principen var Präg-nanz' så kallade lag, enligt vilken det perceptuella fältet och föremålen inom det kommer att anta den enklaste och mest omfattande (ausgezeichnet) struktur som tillåts av de givna villkoren. För Köhler (1920), denna tendens till Prännanz av Gestalt var bara ett annat exempel på att fenomenal Gestalten var som fysisk Gestalten: Som visas av Maxwell och Planck, alla processer i fysiska system, lämnade till sig själva, visar en tendens att uppnå maximal nivå av stabilitet (homogenitet, enkelhet, symmetri) med den minsta utgift av energi som tillåts av de rådande förhållandena. Mer specifika principer som bestämmer perceptuell organisation enligt Wertheimer var närhet, likhet, enhetlig densitet, gemensamt öde, riktning, god fortsättning och hela egenskaper (eller Ganzeigenschaften) såsom stängning, jämvikt och symmetri. Empiriskt arbete på dessa principer existerade innan Wertheimer landmärke papper (för en nyligen genomgång, se Vezzani, Marino, & Giora, 2012), men nu det allmänna påståendet att perceptual erfarenhet är organiserad förvandlades till en komplex öppen forskningsprogram som syftar till att upptäcka lagar eller principer som styr perceptual organisation i både dess statiska och dynamiska aspekter. Det är detta forskningsprogram som Wertheimer, Koffka och Köhler började arbeta med med sina studenter, när de hade förvärvat professurer vid stora universitet i Tyskland på 1920- och 1930-talet. Vi kan inte täcka denna blomstrande period av Berlin skolan i Gestalt psykologi i stor utsträckning här, men några höjdpunkter som förtjänar att nämnas i förbigående är studier av Kurt Gottschaldt om inbäddade figurer (1926), Joseph Ternus om fenomenal identitet (1926), Karl Duncker om framkallad rörelse (1929), Wolfgang Metzger på en homogen Ganzfeld (1930) och rörelse på djupet (1934). Under tiden påverkade Gestalt tänkande också forskning om andra sinnesformer (t.ex. binaural utfrågning av Erich von Hornbostel), om lärande och minne (t.ex. Otto von Lauenstein och Hedwig von Restorff), och om tankar (t.ex. Karl Duncker). Senare tillämpades Gestaltteorin också på åtgärder och känslor (av Kurt Lewin), på neuropatologin och organismen som helhet (av Adhemar Gelb och Kurt Goldstein) och på filmteori och estetik (av Rudolf Arnheim). Denna period markerade höjdpunkten men inte slutet på Gestaltpsykologins teoretiska utveckling, dess forskningsproduktivitet och dess inverkan på tysk vetenskap och kultur. Vid den här tiden började Gestaltteorin också ha en viss inverkan på forskningen i USA, främst på grund av Wolfgang Köhler och Kurt Koffka (se King & Wertheimer, 2005, kapitel 10). Koffkas (1935) idé om vektorfält inspirerade till exempel några intressanta empiriska verk publicerade i American Journal of Psychology (Brown & Voth, 1937; Orbison, 1939). Recensioner Känslor är de primära enheterna i det mentala livet. Experimentell fenomenologi: Perceptuell erfarenhet måste beskrivas i termer av de enheter människor naturligt uppfattar. Introspektion: Perceptuell erfarenhet måste analyseras som kombinationer av elementära förnimmelser av fysiska stimuli som deras byggstenar. Uppfattningar uppstår på grundval av kontinuerliga hela processer i hjärnan; uppfattningarna organiserar sig genom ömsesidiga interaktioner i hjärnan. Percepts är associerade kombinationer av elementära excitations. Perceptuell organisation är baserad på medfödda, inneboende, autonoma lagar. Perceptuell organisation är baserad på perceptuellt lärande, tidigare erfarenhet, intentioner. Enkelhet eller minimiprincip. Sannolikhetsprincip Graz skola i Gestalt psykologi (Meinong; von Ehrenfels, Benussi) Gestalten (strukturerade erfarenheter, helheter) skiljer sig från summan av delarna. Gestalt kvaliteter är mer än summan av de ingående primära förnimmelser. Tvåsidigt eller ömsesidigt beroende mellan delar och hela: Ett ensidigt beroende mellan delar och hela (helheten är beroende av delarna, men delarna är inte beroende av helheten). -Det finns särskilda funktionella relationer som bestämmer vad som kommer att visas eller fungera som en helhet och vad som delar. -Ofta är helheten förstådd redan innan de enskilda delarna kommer in i medvetandet. Perception "framträder" genom självorganisering; perception uppstår icke-mekanikalt genom en autonom process i hjärnan. Perception "produceras" på grundval av förnimmelser. Ingen analys in i stadier, men funktionella relationer i uppkomsten av Gestalts kan specificeras av Gestalt lagar perceptual organisation. Scenteori: Aktualgenes, mikrogenesis. Holism integrerad med naturvetenskap (fysisk Gestalten, isomorfism, minimal princip). Mystisk holism, segregerad från naturvetenskap. av Gestalt psykologi framträdde i Psychological Review regelbundet (t.ex., Helson, 1933; Hsiao, 1928), en omfattande bok om state-of-the-art Gestalt psykologi publicerades redan 1935 (Hartmann, 1935), och 3 år senare Ellis's (1938) inflytelserika samling översatta utdrag av kärnan Gestalt läsningar gjorde några av de ursprungliga källorna tillgängliga för en icke-tysktalande publik. Redan år 1922, på Robert Ogdens inbjudan, hade Koffka publicerat en fullständig redogörelse för Gestalts syn på uppfattning i Psychological Bulletin. Vid första anblicken verkade Gestaltteorin utvecklas ganska konsekvent, från att studera psykologins grundläggande lagar först under de enklaste betingelserna, i elementära perceptionsproblem, innan man inkluderar komplexa uppsättningar av villkor, och vänder sig till andra områden som minne, tänkande, känslor, estetik och så vidare. Samtidigt passade dock de resultat som erhölls inte alltid in i de ursprungliga teorierna, som innebar allvarliga utmaningar för Gestaltramen. Ännu mer förödande för utvecklingen av Gestaltpsykologi var uppkomsten av nazistregimen i Tyskland från 1933 till andra världskriget. Under denna period förlorade många psykologiprofessorer vid tyska universitet sina tjänster på grund av diskrimineringen mot och åtalet mot judar, så de emigrerade till Förenta staterna för att inta nya positioner där. De verk av tyska psykologer som stannade kvar, till exempel Edwin Rauschs monografi om "sammanfattnings-" och "nonsummativa" begrepp (1937) och Wolfgang Metzgers (1941) psykologibok, ignorerades till stor del utanför Tyskland. Metzgers synoptiska redogörelse för forskningen om Gestaltteorin Gesetze des Sehens (Seeinglagen), som först publicerades 1936 och senare återutgavs och utvidgades i stor utsträckning tre gånger, översattes till engelska år 2006. Efter att ha emigrerat till Förenta staterna utförde grundarna till Gestaltpsykologi inte många nya experiment. Istället skrev de huvudsakligen böcker där de skisserade sina åsikter (t.ex., Koffka, 1935; Köhler, 1940; Wertheimer, 1945). Det största undantaget var Köhler som hade tagit upp fysiologisk psykologi med hjälp av elektroencefalograph (EEG) inspelning och andra metoder i ett försök att direkt verifiera hans isomorfism postulate. Inledningsvis verkade hans arbete med Hans Wallach om figurala aftereffects stödja hans tolkning i termer av mättnad av kortikalströmmar (Köhler & Wallach, 1944). Efteråt kunde han direkt mäta kortikala strömmar-som EEG-svar plockade upp från elektroder i hårbotten-vars flöde riktning motsvarade riktningen för rörelse av objekt i det visuella fältet (Köhler & Held, 1949). Strax efter detta genombrott utförde dock Lashley, Chow och Semmes (1951) ett mer kritiskt test av Köhlers elektriska fältteori och dess underliggande postulat av isomorfism. Om strömflödena från skalperna i Köhler och Helds experiment verkligen återspeglade det organiserade mönstret av perception och inte bara den tillämpade stimulansen, och om detta mönster av perception skulle bli resultatet av ett globalt figurfält över hela cortex, bör en markant förändring av strömmarna förvränga uppfattningen av dessa visuella figurer. Genom att sätta metallremsor och metall stift i stora områden av den visuella cortex av rhesus apor, Lashley et al. Kan kortsluta kortikalströmmarna. Förvånansvärt nog kunde aporna fortfarande utföra den inlärda formens diskriminering och visa att globala kortikala strömmar inte var en nödvändig förutsättning för mönsteruppfattning. I efterföljande experiment utförde Sperry, Miner och Myers (1955) omfattande skivning och tät impregnering med metalltrådar över hela synbar cortex av katter, och visade att dessa djur kunde fortfarande utföra ganska svåra form diskrimineringar (t.ex. mellan en prototypisk triangel och förvrängda varianter). Tillsammans uteslöt dessa två studier effektivt elektrisk fältteori som en förklaring till kortikal integration och undergrävde den empiriska grunden för varje isomorfism mellan kortikala flöden av ström och organiserade perceptionsmönster. Köhler (1965) reagerade naturligtvis på denna utveckling, men hans motargument och förslag till ytterligare experiment ignorerades till stor del, och för de flesta forskare vid den tiden var frågan avslutad. Elektrisk fältteori, som hade varit en av pelarna i Gestaltpsykologins vetenskapliga grund, ansågs död och begravd. Medan Gestaltpsykologi avtog i den engelsktalande världen efter andra världskriget, förblev Italien ett fäste för Gestaltpsykologi. Till exempel, Metzger tillägnade den tredje upplagan av hans Gesetze des Sehens till sina "italienska och japanska vänner". Bland hans vänner fanns Musatti, Metelli och Kanizsa-tre huvudpersoner inom italiensk psykologi. Trots att Cesare Musatti var Benussis elev och efterträdare (från Graz-skolan) var han ansvarig för att introducera Berlins skola för Gestaltpsykologi i Italien och utbilda viktiga elever i denna tradition-framför allt Metelli och Kanizsa, vars bidrag fortsätter att kännas i dag. Fabio Metelli är mest känd för sitt arbete med synen på transparens (t.ex., Metelli, 1974). Gaetano Kanizsas mest kända studier utfördes på 1950-talet med papper på subjektiva konturer (t.ex. den så kallade Kanizsa triangeln), former av färg utseende, och fenomenal transparens (Kanizsa, 1954 (Kanizsa,, 1955a (Kanizsa,, 1955b, även om deras inverkan kom mycket senare, när han började publicera på engelska (Kanizsa, 1976 (Kanizsa,, 1979. Förutom Italien var Gestaltpsykologin också stark i Belgien och Japan. Albert Michotte blev känd för sitt arbete med att uppfatta kausaliteten (1946/1963), och argumenterade starkt mot en inferentiell, associationistisk, empirisk skildring av den, precis som andra gestaltpsykologer hade gjort för andra aspekter av perceptionen. För honom uppfattas kausaliteten direkt, inte härledd från mer primitiva förnimmelser genom någon kognitiv operation, och denna uppfattning kunde visas vara nära kopplad till specifika högre ordning attribut i spatiotemporala händelser presenteras för observatörer. Han presenterade också begreppen modal och amodal färdigställande (Michotte, Thinès, & Crabbé, 1964) och studerade flera konfigurativa influenser på dessa processer. (För ytterligare en diskussion om Michottes arv, se Wagemans, van Lier, & Scholl, 2006.) Gestaltpsykologi fortsatte att utvecklas i Japan efter andra världskriget och byggde vidare på tidigare samarbeten mellan japanska studenter och stora tyska gestaltpsykologer (t.ex. Sakuma med Lewin, Morinaga med Metzger). Till exempel gjorde Oyama betydande efterverkningar (t.ex. Sagara & Oyama, 1957) och perceptuella grupperingar (t.ex. Oyama, 1961). Trots tecken på välförtjänt respekt i USA och Tyskland (t.ex. Köhlers Amerikanska Psykologiska Föreningens ordförandeskap 1957, Wertheimers postuma Wilhelm Wundt Medal 1983), mottogs Gestaltisternas idéer med ambivalens. Å ena sidan erkändes de för att de tog upp centrala frågor och provocerade fram viktiga debatter inom psykologi, teoretisk biologi och andra områden, men å andra sidan deras 1178 WAGEMANS ET AL. Tankesätt och forskningsstil satt inte bekvämt i det intellektuella och sociala klimatet i efterkrigstidens värld, och de ställdes inför intensiv kritik. Två uppsättningar förklaringar har lämnats för detta resultat (Ash, 1995). Den första betonar institutionella, politiska och biografiska oförutsedda händelser. Koffka, Köhler, och Wertheimer alla kvar till USA och fick positioner där de kunde göra utmärkt forskning men kunde inte utbilda doktorander. Gestaltskolans fortsatta expansion var också handikappad av Max Wertheimers tidiga dödsfall 1943 och Kurt Koffka 1941 samt många andra Gestaltpsykologer i den första och andra generationen (t.ex. Duncker, Gelb, Lauenstein, Lewin, von Restorff). I Tyskland hade Metzger, Rausch och Gottschaldt ett stort antal doktorander, men få av dem fortsatte inom Gestalt-traditionen. Ett anmärkningsvärt undantag är Lothar Spillmann, som fick sin doktorsexamen med Metzger i Münster 1964 och som har banat väg för effekten av Gestaltidéer i modern neurofysiologi sedan dess (t.ex., Spillmann, 1999 Spillmann,, 2009. Den andra uppsättningen förklaringar gäller vetenskapliga frågor av metodisk och begreppsmässig karaktär (som sammanfattas i den vänstra kolumnen i tabell 4). Jämfört med den rigorösa psykofysiken och behaviorismen kritiserades gestaltpsykologin hårt för att bara erbjuda demonstrationer, med antingen mycket enkla eller förvirrade stimuli, formulera lagar med liten precision och lägga till nya lagar för varje faktor som visade sig ha inflytande på den perceptuella organisationen. På 1950- och 1960-talen insisterade kritikerna alltmer på kausala förklaringar, med vilka de menade kognitiva operationer i sinnet som kunde modelleras som datoralgoritmer eller neurala mekanismer som kunde tillskrivas egenskaperna hos enskilda celler som upptäcktes av Hubel och Wiesel under den perioden. Dessutom framträdde allvarliga begreppsmässiga begränsningar när Gestalt tänkande utvidgades till andra områden såsom personlighet och socialpsykologi (t.ex. Richard Crutchfield, Solomon Asch, Fritz Heider, David Krech). Ju längre metaforerna sträckte sig, desto svårare blev det att koppla dem till Köhlers koncept om en självorganiserande hjärna och hans spekulationer om elektromagnetiska hjärnfält. Trots denna kritik försvann inte Gestalttänkandet helt från scenen. I glidströmmen av Shannons informationsteori försökte några forskare ge ett kvantitativt underlag till den centrala Gestalt-begreppet enkelhet (t.ex. Attneave, 1954; Attneave & Arnoult, 1956, Hochberg & McAlister, 1953, Leeuwenberg, 1969 Leeuwenberg, 1971; för en genomgång, se Hatfield & Epstein, 1985). Ett antal oberoende, originella forskare som arbetar med perception och informationsbehandling höll några Gestaltfrågor på forskningsagendan (t.ex. Fred Attneave, Wendell Garner, Julian Hochberg, Irvin Rock). Dessa blev mer framträdande igen med upptäckten av äkta Gestalt fenomen såsom global företräde i hierarkiska bokstäver (t.ex., Navon, 1977), konfigurerande överlägsenhet effekter baserade på framväxande egenskaper (t.ex., Pomerantz, Sager, & Stoever, 1977), och betydelsen av hierarkisk struktur i perceptuella representationer (t.ex., Palmer, 1977). De experimentella paradigmerna härleddes från standardmetoder inom kognitiv psykologi, och resultaten införlivades i vanliga informationsbehandlingskonton (t.ex. J. Beck, 1982; Kubovy & Pomerantz, 1981). I de viktigaste alternativa tillvägagångssätten till visuell perception-det ekologiska (t.ex., J. J. Gibson, 1971 ) och beräknings (t.ex., Marr, 1982) närmar sig-influensen av Gestalt tänkande har också erkänts explicit. Under de senaste 2 eller 3 decennierna, perceptuell gruppering och figur-mark organisation de mest centrala ämnena i Berlin skola forskning-har återvänt till centrum scen (t.ex. Kimchi, Behrmann, & Olson, 2003), även om relationen till den ursprungliga Gestalt teori (t.ex. tvåsidigt beroende mellan helar och delar, minimal princip) är inte alltid klar. I återstoden av denna artikel, liksom i en andra mer teoretiskt orienterad artikel (Wagemans et al., 2012), granskar vi den senare utvecklingen mer i detalj (sammanfattas i rätt Noggrannt konstruerade stimuli, ibland också rikare stimuli (1) -Tillåt forskning om vardagliga uppgifter -Tillåt forskning av ekologiska stiftelser Gruppering principer och lagar perceptuell organisation studeras i isolering Även studera relationer med andra processer (1), t.ex., -Perceptuell gruppering i förhållande till djup perception, lätthet perception -Visuell kontur slutförande i förhållande till ytgeometri och layout - Figur- Tabell 4). Vi börjar med forskning om perceptuell gruppering i enkla displayer (avsnitt 3) och utvidgar detta till konturgruppering, integration och slutförande i mer komplexa former och verklighetsbilder (avsnitt 4). I nästa avsnitt täcker vi forskning om figur-mark perception, där många av de faktorer som påverkar gruppering, förutom unika faktorer, utövar ett inflytande (avsnitt 5). Även om länkar till neurala mekanismer nämns hela tiden, ger vi också en mer integrerad redovisning av litteraturen om neurala mekanismer konturgruppering och figur-mark organisation i ett separat avsnitt (avsnitt 6). Denna granskning visar att forskning från de senaste två eller tre decennierna har tagit upp (och delvis löst) några av de viktigaste metodologiska och begreppsmässiga bristerna inom gammaldags Gestaltpsykologi. Historiskt sett är det visuella fenomen som är närmast förknippat med perceptuell organisation gruppering: det faktum att observatörer uppfattar vissa element i det visuella fältet som att gå tillsammans starkare än andra. Faktum är att perceptuell gruppering och perceptuell organisation ibland framställs som om de vore synonyma. Det är de inte. Gruppering är en särskild typ av organisatoriskt fenomen, om än en mycket viktig sådan. En annan är figur-mark organisation. I allmänhet bestämmer grupperingen vilka de kvalitativa elementen i perceptionen är, och figur-mark bestämmer tolkningen av dessa element i termer av deras former och relativa placeringar i layouten av ytor i 3-D-världen. Max Wertheimer ställde först problemet med perceptuell gruppering i sin banbrytande 1923 papper genom att fråga vilka stimulansfaktorer påverkar den upplevda grupperingen av diskreta element. Han visade först att jämnt fördelade punkter inte grupperar ihop till större perceptuella enheter, utom som en enhetlig linje (se figur 1A), och sedan noterade att när han ändrade avståndet mellan intilliggande punkter så att vissa punkter var närmare än andra, de närmare grupperade starkt i par (se figur 1B ). Denna faktor av relativt avstånd, som Wertheimer kallade närhet, var den första av hans berömda lagar eller (mer exakt) principer för gruppering. Wertheimer fortsatte med att illustrera andra grupperingsprinciper, varav flera beskrivs i figur 1. Figurerna 1C, 1D och 1E visar olika versioner av den allmänna likhetsprincipen: Alla andra är lika, de mest liknande elementen (i färg, storlek och orientering för dessa exempel) tenderar att grupperas tillsammans. En annan kraftfull grupperingsfaktor är gemensamt öde: Alla andra är lika, element som rör sig på samma sätt tenderar att grupperas tillsammans. Observera att både gemensamt öde och närhet faktiskt kan betraktas som speciella fall av likhet gruppering, med hastighet och position som relevanta egenskaper, respektive. Ytterligare faktorer som påverkar perceptuell gruppering av mer komplexa element, såsom linjer och kurvor, inkluderar symmetri (se figur 1G), parallellism (se figur 1H), och kontinuitet eller god fortsättning (se figur 1I ). Kontinuitet är viktigt i figur 1I eftersom observatörer uppfattar den som innehåller två sammanhängande skärlinjer snarare än som två vinklar vars hörn möts vid en punkt. Figur 1J visar effekten av stängning: Alla andra är lika, element som bildar en sluten siffra tenderar att grupperas tillsammans. Denna display visar också att stängning kan dominera kontinuitet, eftersom exakt samma element som organiserades som två skärande linjer i figur 1I är nu organiserade som två vinklar som möts i en punkt i figur 1J. Man skulle kunna tro att sådana grupperingsprinciper bara är lärobokskuriositeter som endast har ett avlägset samband med normal uppfattningsförmåga. Tvärtom genomsyrar de praktiskt taget alla perceptuella upplevelser eftersom de bestämmer de objekt och delar som människor uppfattar i miljön. (Därför påverkar de också andra sensoriska metoder; för en grundlig diskussion av grupperingsprinciper i audition, se Bregman, 1990; för en nyligen genomgång av Gestalt principer i taktil uppfattning, se Gallace & Spence, 2011.) En praktisk tillämpning av Gestaltprinciperna är kamouflage, vilket resulterar i att samma grupperingsprocesser som normalt skulle få en organism att skilja sig från sin omgivning som ett separat objekt gör att den istället grupperas tillsammans med sin omgivning. Till exempel, samma leopard som är tydligt synlig när den ses i ett träd mot den enhetliga himlen är svårt att se mot en brokig, lummig bakgrund-tills den rör sig. Även perfekt statisk kamouflage är ogjort av principen om gemensamt öde. Sammanfattningsvis ger kamouflage och kamouflagebrott en ekologisk grund för grupperingens principer. Sedan Gestaltpsykologins första dagar har betydande framsteg gjorts, däribland a) upptäckten av ytterligare principer, b) experimentell mätning av grupperingsfaktorernas styrka och utvecklingen av kvantitativa lagar, samt c) nya insikter om den bearbetningsnivå vid vilken perceptuell gruppering sker. Denna nya utveckling beskrivs i nästa avsnitt, där vi också diskuterar deras möjliga strukturella och ekologiska grund. Generaliserat gemensamt öde. En av de mest kraftfulla av de klassiska gruppering principerna är gemensam öde-tendensen för element som rör sig tillsammans för att uppfattas som en enhetlig enhet (Wertheimer, 1923). Möjligheten att Wertheimer kan ha haft ett mycket bredare spektrum av fenomen i åtanke, men föreslås av en passage av hans seminal artikel som inte är allmänt känd eftersom det inte ingick i Ellis översättning (Wertheimer, 1923 (Wertheimer, 1938c (2001) presenterade en utvidgning av gemensamma öde till gruppering genom gemensamma luminans förändringar. De fann att när element i en visuell scen blir ljusare eller mörkare samtidigt, även om de har olika luminanser överallt, har observatörer en stark tendens att gruppera dessa element perceptuellt. Det är som om principen om gemensamt öde fungerar inte bara för elementens gemensamma rörelse genom 3D:s fysiska rymd, utan också genom luminansrymden. Den strukturella logiken för generaliserat gemensamt öde är tydlig: Det är ett annat exempel på likhet gruppering, men baserat på likhet av förändringar i särdrag värden, såsom luminans eller position, snarare än på likheten mellan dragvärdena själva. En ekologisk grund för gruppering genom gemensamma luminans förändringar kan ligga i den samtidiga uppljusning eller mörkläggning som sker över ett rumsligt område när nivån av belysning förändras (t.ex., med utseendet av solljus eller skuggor; se även van den Berg, Kubovy, & Schirillo, 2011). Synkronisering är tendensen för element som förändras samtidigt att grupperas tillsammans (Alais, Blake, & Lee, 1998; S.-H. Lee & Blake, 1999). Förändringarna behöver dock inte vara i samma riktning som de gör i det allmänna gemensamma ödet. Ett slumpmässigt fält av svarta och vita prickar vars luminanser skiftar i polaritet slumpmässigt över tiden mot en grå bakgrund, till exempel, kommer att separeras i två olika regioner om prickarna i ett område ändrar synkront snarare än slumpmässigt. Gruppering genom synkronisering kan betraktas som en ännu mer allmän form av gemensamt öde där de samtidiga förändringarna inte behöver innefatta vare sig rörelse, som i klassiskt gemensamt öde, eller gemensam riktning av förändring, som i generaliserade gemensamma öde. Den strukturella grunden för gruppering genom synkronisering är tydlig: samtidig förekomst av synliga förändringar av de element som grupperas. En sådan gruppering är meningsfull eftersom den återspeglar en stark tidsmässig regelbundenhet i stimulanshändelsen. Den ekologiska logiken bakom att gruppera sig genom synkronisering är dock mycket mindre tydlig. Objekt i den naturliga miljön ändrar sällan sina egenskaper i olika riktningar eller längs olika dimensioner vid tidssynkronisering. Det är faktiskt svårt att ens tänka sig trovärdiga exempel på ekologiska situationer som skulle uppvisa denna typ av tidsmässig regelbundenhet utan att någon form av utvidgat gemensamt öde berörs. Synkronisering kan dock uppstå från någon mycket allmän detekteringsmekanism, möjligen kopplad till uppfattningen om orsakssamband (t.ex. Michotte, 1946 Michotte, 1963. Argumentet är att den tidsmässiga slumpen av flera förändringar sannolikt inte beror enbart på slumpen, och därför måste den ha någon gemensam bakomliggande orsak relaterad till en ekologisk händelse som relaterar de synkront föränderliga elementen. En radikalt annorlunda och ganska kontroversiell logik är att tidssynkronisering av förändringar driver gruppering eftersom synkronisering av neurala bränningar är den fysiologiska mekanism genom vilken hjärnan kodar alla former av gruppering (t.ex., Milner, 1974; von der Malsburg, 1981). Argumentet är att om miljön driver neuralsubstratet att producera synkron bränning genom synkrona förändringar, kommer de föränderliga elementen automatiskt att grupperas på grund av synkron bränning. Vissa forskare rapporterar bevis som verkar stödja detta påstående (t.ex., Gray & Singer, 1989; Singer & Gray, 1995), men andra är oense (t.ex., Shadlen & Movshon, 1999). Denna fråga diskuteras vidare i den andra artikeln (Wagemans m.fl., 2012, avsnitt 4). Ytterligare kontroverser omger synkrony gruppering eftersom det har hävdats att sådana gruppering effekter faktiskt produceras av stimulans artefakter som kan upptäckas av det tidiga visuella systemet (Farid, 2002; Farid & Adelson, 2001 ). Dessa utmaningar är komplexa, men slutsatsen är att både förekomsten av grupperingssynkronisering och den mekanism med vilken den uppstår för närvarande är oklar. I allmänhet visar dessa kontroverser mycket tydligt att intresset för perceptuella grupperingsprinciper fortfarande är starkt inom samtida forskning. Gemensam region. Gemensam region är tendensen för element som ligger inom samma avgränsade område (eller region) att grupperas tillsammans (Palmer, 1992 ). En illustration ges i figur 1K, där de svarta prickar som ligger inom samma ovaler sannolikt kommer att grupperas i par. Den strukturella grunden för gruppering efter gemensam region tycks vara att alla element inom en viss region delar den topologiska egenskapen att vara inne i eller innesluten av någon större omgivande kontur. Om det betraktas som likhet av inneslutning, kan det relateras till flera andra grupperingsprinciper baserat på likhet (t.ex., färg, orientering, och storlek). Den gemensamma regionen tycks också ha en ekologisk grund som härrör från texturer och hierarkiskt inbäddade delar. När en avgränsad region omsluter ett antal bildelement, är det troligt att de är element på ytan av ett enda objekt, till exempel leopardfläckar eller ansiktsdrag, snarare än självständiga objekt som bara råkar ligga inom samma avgränsande kontur. Experimentella bevis för att det finns en gemensam region som grupperingsfaktor kommer från studier som använder tiden för upprepningsdiskriminering eller RPT-metoden (D. M. Beck & Palmer, 2002; Palmer & Beck, 2007). I en snabbare diskrimineringsuppgift kunde observatörerna rapportera formen av ett upprepat element snabbare i en rad av i övrigt alternerande former (t.ex. kvadrater och cirklar) när de upprepade formerna var belägna inom samma omgivande region än när de var belägna i två separata regioner. Elementets sammanflätningsförmåga. Elementuppkoppling är tendensen att olika element som delar en gemensam gräns grupperas. Den viktiga strukturella grunden för denna form av gruppering är den topologiska egenskapen samhörighet (Palmer & Rock, 1994). Uppkoppling kan betraktas som det begränsande fallet av den klassiska faktorn närhet, men Palmer och Rock (1994) hävdade att inramning det på detta sätt sätter vagnen före hästen, i 1181 100 ÅR VISUELLA GESTALTER: Jag känner att man behöver distinkta enheter för att tala meningsfullt om deras avstånd i första hand. Den övertygande grunden för elementuppkoppling är ekologisk: Materiebitar som är fysiskt anslutna till varandra i 3D-utrymme är de primära kandidaterna för att vara delar av samma objekt, till stor del för att de tenderar att bete sig som en enda enhet. Borsten, metallbandet och handtaget på en färgborste, till exempel, utgör ett enda objekt i stor utsträckning på grund av deras sammanflätning, vilket visas av det faktum att när du trycker en del, de andra delarna rör sig stelt tillsammans med den. Effektiviteten av elementuppkoppling visades i en beteendeuppgift med hjälp av RPT-metoden (Palmer & Beck, 2007). Som var fallet för gruppering efter gemensam region, displayer med element som var anslutna till varandra gav tillförlitligt snabbare svar än displayer med oanslutna element. Ett annat beteendemässigt resultat som ger slående stöd för betydelsen av element connectness kommer från en neuropsykologisk studie av Humphreys och Riddoch (1993). Deras patient, som drabbades av Balints syndrom-ett tillstånd som härrör från bilaterala skador på parietal cortex som resulterar i ett underskott i att uppfatta mer än ett enda objekt vid någon given tidpunkt-var oförmögen att diskriminera mellan matriser som innehåller många cirklar av bara en färg (antingen alla röda eller alla gröna) och matriser där hälften av cirklarna var röda och den andra halvan gröna. Men om par bestående av en röd cirkel och en grön cirkel förenades med linjer, kunde samma patient göra diskrimineringen mellan en färg och två färger matriser. Att förena ett par cirklar genom elementuppkoppling verkar således göra det möjligt för dessa patienter att uppfatta dem som ett enda perceptuellt objekt så att de kunde se två cirklar samtidigt, en bedrift som var omöjlig för dem i avsaknad av anslutningslinjen. Enhetskoppling. Denna princip representerar något av en avvikelse från vanliga Gestalt idéer om perceptuell organisation eftersom den tar upp frågan om hur den ursprungliga organisationen till element kan uppstå. I sin klassiska artikel om gruppering nämnde Wertheimer (1923) aldrig var de grupperade elementen kom ifrån. Förmodligen trodde han att de på något sätt härleddes från de grupperingsprinciper han formulerat, men Palmer and Rock (1994) hävdade att de uppstår från den tidigare organisatoriska processen av enhetlig uppkoppling (UC), som är den princip genom vilken det visuella systemet först delar en bild till en uppsättning ömsesidigt uteslutande sammanhängande regioner med enhetliga (eller smidigt föränderliga) egenskaper, såsom luminans, färg, textur, rörelse och djup. UC-elementen skapade sålunda ingångsenheterna i en del-hel hierarki som skapas genom att gruppera samman olika UC-regioner och, om nödvändigt, genom att tolka dem till lägre nivåer element i djupa konkaviteter (t.ex., Hoffman & Richards, 1984). Palmer and Rocks (1994) påståenden om UC:s grundläggande status har inte godtagits enhetligt. Peterson (1994), till exempel, hävdade att UC är en av många egenskaper som är relevanta för att partitionera det visuella fältet, och att UC enheter inte är entry-level enheter. Kimchi (2000) undersökte UC:s roll i experiment som utformats för att avslöja den gradvisa uppkomsten, eller mikrogenesis, av organisatoriska processer med hjälp av en primär matchande uppgift med displayer som innehåller anslutna eller frånkopplade element. De komplexa resultat hon fick stämde inte överens med att UC var den enda bestämningsfaktorn för ingångsenheter i en hel hierarki, som Palmer och Rock föreslog. Snarare visade de att collinearitet och stängning var minst lika viktigt, om inte mer, i den ursprungliga organisationen som kan utnyttjas av sådana metoder. Icke desto mindre verkar den teoretiska grunden för någon organisatorisk process som UC att bidra till att skapa en uppsättning potentiella perceptuella enheter på vilka ytterligare gruppering och tolkning kan verka sund. I själva verket, något som det är ett standard antagande i de flesta teorier om beräkningsseende (t.ex., Marr, 1982). Medan forskningen om grupperingsprinciper, som beskrivs ovan, ger förutsägelser om vilka element i en display som sannolikt kommer att grupperas, avslöjar den inte hur starka var och en av grupperingsprinciperna är. Detta är fokus i nästa avsnitt, som omfattar studier som tillämpar statiska och dynamiska stimuli, respektive. Konceptuell bakgrund. Till att börja med Wertheimer (1923) har forskare ofta använt dot lattices för att kvantifiera gruppering. En dot lattice är en samling prickar i planet som är invariant under minst två översättningar, a (med längd...) och b (vars längd är...). Dessa två längder, och vinkeln mellan vektorerna,  till (konstruerad av 60° till 90°), definiera den grundläggande strukturen av lattice genom att definiera parallellogrammet mellan varje kvartett av prickar i lattice (Kubovy, 1994, förlänga arbetet i Bravais, 1850/1949; se figur 2A ). Diagonalerna i detta parallellogram är betecknade c och d (där  och c på  och d). I sin kanoniska orientering är a horisontellt. Mer allmänt, orienteringen av lattice kan definieras av vinkeln (mätt moturs) och  skalan av lattice. Eftersom skalan inte är relevant för latticens invarianta egenskaper och oväsentliga för gruppering inom ett rimligt intervall, är de relevanta parametrarna de två (se figur 2B ). Med dessa två parametrar kan sex olika typer av gitter definieras, var och en kännetecknas av sina symmetri egenskaper. När gruppering genom närhet ställs mot gruppering genom likhet, visar består av minst två typer av element (kallade motiv), åtskilda av en av översättningskomponenterna, vilket resulterar i dimotif lattices (se figur 3 ; Grünbaum & Shephard, 1987). För att karakterisera förhållandet mellan två grupperingsprinciper, måste man konstruera gruppering likgiltighetskurvor (se figur 4), liknande de likgiltighetskurvor som används i mikroekonomi (Krantz, Luce, Supes, & Tversky, 1971) : Föreställ dig en konsument som skulle vara lika nöjd med en marknadskorg bestående av 1 kg kött och 4 kg potatis och en annan bestående av 2 kg kött och 1 kg potatis. I ett sådant fall ligger (kött, potatis) par (1, 4) och (2, 1) båda på en likgiltighet kurva. Med dessa verktyg i handen kan två viktiga frågor om perceptuell gruppering formuleras. För det första, när flera inriktningar kan uppfattas baserat på gruppering genom närhet i en viss dot lattice, vad bestämmer den föredragna grupperingen? Bestäms resultatet enbart av det relativa avståndet, eller också av vinkeln mellan de konkurrerande organisationerna (en aspekt som påverkar den globala symmetrin i lattice och hur den övergripande konfigurationen ser ut)? För det andra, när gruppering genom närhet och gruppering genom likhet samtidigt tillämpas på samma mönster, vilken regel styr deras gemensamma tillämpning? Är dessa två principer kombinerade på ett tillfredsställande sätt eller inte? Vi går kort igenom de viktigaste försöken att ta itu med dessa två frågor. De initiala studierna ledde alltid till att grupperingen gick samman genom närhet mot gruppering genom likhet. Initial försök att kvantifiera gruppering genom närhet genom att ställa den mot likhet. Den första att systematiskt studera gruppering genom närhet i interaktion med likhet var Rush (1937). I sitt experiment visade hon observatörer sekvenser av dot lattices där avståndet mellan prickar i en orientering hölls konstant, och avståndet mellan prickar i en annan orientering reducerades från rättegång till rättegång. Hon antog-okorrekt, som anfördes nedan-att man kunde mäta styrkan i de två principerna genom att hitta sin jämviktspunkt, och drog slutsatsen att "det kan sägas att Likhet är ungefär 1,5 cm i närhet" (Rush, 1937, s. 90). Ungefär två decennier senare, Hochberg och Silverstein (1956, ovetande om Rush arbete, som en fotnot i Hochberg & Hardy, 1960, intygar) också att lösa problemet med att mäta styrkan i gruppering genom likhet genom att ställa den mot gruppering genom närhet. I manipulerande luminansskillnader eller avstånd mellan punkter, producerade de gruppering likgiltighet kurvor (se figur 4). Reanalys visade att en additiv kombination av närhet och likhet beskrev deras resultat bäst. Tyvärr drabbades Hochbergs och hans kollegers logik av samma fel som Rush. Deras metod producerade endast en gruppering likgiltighet kurva-den för vilken båda grupperingarna är i jämvikt. Deras metod kan inte producera gruppering likgiltighet kurvor för vilka en princip är 2 gånger eller 3 gånger så stark som den andra, som behövs för att mäta den relativa styrkan i de två principerna. Quinlan och Wilton (1998) studerade förhållandet mellan gruppering genom närhet och två former av gruppering efter likhet (efter färg och form). Deras stimuli bestod av remsor av sju element, med centrumelementet som mål. De manipulerade närheten genom att något flytta den vänstra eller högra uppsättningen av tre element, och de manipulerade också färg och form likhet. Observatörerna ombads att bedöma i vilken grad målet grupperades med elementen till vänster eller till höger. Även om begreppet experiment är elegant, var dess räckvidd begränsad eftersom varje grupp princip var antingen närvarande eller frånvarande. Hade Quinlan och Wilton använt en design där varje typ av gruppering var en multilevel faktor, kunde de ha tagit upp additionalitetsfrågan (dvs. den andra frågan som infördes ovan), men det gjorde de inte. Oyama, Simizu och Tozawa (1999) presenterade rektangulära dimotif lattices för 3 s och bad observatörer att kontinuerligt ange med en joystick om de såg horisontell eller vertikal gruppering. Den horisontella separationen ökade med 15 till efter ett horisontellt svar, och minskade med den mängden efter ett vertikalt svar. Med hjälp av en dubbelstegsmetod bestämdes förhållandet mellan vertikala och horisontella avstånd som motsvarade en viss olikhet. Denna metod gav mer fullständiga jämvikt gruppering indifferentieringskurvor än vad Hochberg och hans kollegor fick. Den rena distanslagen och grupperingsprincipernas additionalitet. Oyama (1961) var den första som visade att man kan mäta grupperingens styrka genom närhet utan att ställa den mot en annan grupperingsprincip (t.ex. gruppering efter likhet). Med hjälp av rektangulära dot lattices på en fast orientering, registrerade han mängden av tidsobjekt rapporterade se konkurrerande horisontella och vertikala grupperingar. Förhållandet mellan tiden de såg de horisontella och vertikala organisationerna befanns vara en effektfunktion av förhållandet mellan de horisontella och vertikala avstånden, med  och 2,89. Kubovy och Wagemans (1995) och Kubovy, Holcombe och Wagemans (1998) visade att gruppering genom närhet kan förstås som resultatet av en probabilistisk konkurrens mellan potentiella perceptuella organisationer. Grundidén är enkel. Om avstånden mellan punkter i två riktningar av lattice är lika, är chanserna att se en orientering eller den andra lika. Om det ena avståndet blir större än det andra, minskar den relativa risken för att se den orienteringen. Om förhållandet mellan den längre och den kortare vektorn är större än ca 1,5, grupperas längs denna orientering nästan aldrig. Kubovy och kollegor presenterade olika typer av dot lattices för 300 ms vardera och bad observatörer att ange den upplevda orienteringen. De kunde sedan använda frekvenserna av de upplevda orienteringarna över ett stort antal försök som uppskattningar av sannolikheterna, och rita de relativa frekvenserna som en funktion av relativa avstånd. Deras resultat (som visas schematiskt i figur 5 ) var anmärkningsvärda. Alla värden på logodds föll på samma linje, som kallas attraktionsfunktionen. Dess lutning är ett personberoende mått på närhetskänslighet. Även om grupperingens (relativa) styrka sönderfaller som en exponentiell funktion av (relativ) distans, är attraktionsfunktionen i log-space linjär. Det faktum att alla datapunkter som finns med alla par av avstånd och alla relativa orienteringar (dvs. alla punkter i 2-D lattice-utrymmet i figur 2B )-kan monteras bra genom en enda rak linje indikerar att gruppering genom närhet endast beror på det relativa avståndet mellan punkter i konkurrerande organisationer, inte på den övergripande konfiguration i vilken tävlingen inträffar (dvs. lattice-typen, var och en med sina egna symmetriegenskaper). Detta resultat, som kallades den rena distanslagen, gav därför ett tillfredsställande svar på den första fråga som ställdes ovan. När det väl har fastställts hur gruppering varierar som en funktion av relativa avstånd, effekten av sammanslutna gruppering principer kan bestämmas genom att mäta en familj av gruppering likgiltighet kurvor. Kubovy och van den Berg (2008) presenterade rektangulära gitter av prickar av olika kontraster. Dots med samma kontrast var antingen ordnade längs den kortare axeln av varje rektangel av prickar inom gallret (likhet och närhet i konsert) eller arrangerade längs den längre axeln (likhet och närhet arbetar mot varandra). Dot lattices varierade över två dimensioner: förhållandet mellan de korta och långa axlarna av varje rektangel av prickar inom gallret och kontrastskillnaden mellan de olika matriserna av punkter. Liksom i de tidigare studierna presenterades varje lattice för 300 ms, och deltagarna ombads att ange vilken av de fyra inriktningarna som bäst matchade det upplevda arrangemanget av prickarna i lattice. Genom att rita logsannolikheten för att rapportera riktningen för den långa axeln jämfört med den korta axeln som en funktion av förhållandet mellan längden på den långa och korta axeln för olika värden av kontrastskillnaden mellan punkter (visas schematiskt i figur 6A ), erhölls sedan en familj av grupperingsskillnader kurvor (avbildade i figur 6B ). Eftersom dessa likgiltighet kurvor är parallella i logodds utrymme, de förenade effekterna av närhet och likhet kallas additiv. Med hjälp av lattices där prickar ersattes av Gabor element, kom Claessens och Wagemans (2005) till liknande slutsatser om närhet och collinearitet. Dessa resultat ger därför ett tydligt svar på den andra fråga som ställts ovan. Synlig rörelse uppfattas när ett objekt presenteras i två eller flera på varandra följande ramar på olika rumsliga platser med lämpliga varaktigheter och intervall. Som tidigare diskuterats visade Wertheimer (1912) att det under vissa förhållanden är möjligt att uppfatta ren rörelse, där rörelse uppfattas utan att uppfatta själva det rörliga objektet. Den optimala tidpunkten och avståndet mellan på varandra följande presenterade objektpresentationer undersöktes mer i detalj av Korte (1915), som fann ett direkt samband mellan den optimala temporal och den optimala rumsliga intervallen för upplevd synbar rörelse. Senare studier har dock visat att förhållandet mellan de optimala temporal- och rumsliga intervallen beror på vilken stimuli som används. Till exempel, med hjälp av horisontella matriser av punkter som förskjutits på på varandra följande ramar, Burt och Sperling (1981) fann att avståndet mellan punkterna i matrisen starkt påverkade den synliga rörelse percept utöver effekterna av temporalintervallet mellan ramar och den rumsliga förskjutningen av hela matrisen. Inverkan av rumsliga och tidsmässiga faktorer i skenbar rörelse undersöktes vidare med hjälp av Ternus display (Kramer & Yantis, 1997; Pantle & Picciano, 1976; Ternus, 1926; Wallace & Scott-Samuel, 2007), där en rad av tre punkter presenteras över två ramar på olika rumsliga platser. När de två ramar presenteras i snabb följd (dvs. med en kort interstimulus intervall), verkar det som om den yttersta punkten är förskjuten medan centrum två punkter verkar vara stationära: Element rörelse uppstår. När temporalintervallet mellan de på varandra följande ramarna är längre, verkar hela skalan av punkter hoppa: Grupprörelse uppfattas. De två olika typerna av uppfattad skenbar rörelse representerar två olika lösningar på korrespondensproblemet (Ullman, 1979), med hänvisning till uppgiften att matcha objekten i den första ramen med de (eventuellt fördrivna) objekten i den andra ramen. Huruvida element eller grupprörelse uppfattades berodde på egenskaperna hos de enskilda stimuli i båda ramar såsom deras funktioner (Dawson, Nevin-Meadows, & Wright, 1994), deras storlek eller skärpa i deras kanter (Casco, 1990), samt på förekomsten av kontextuella element som påverkar hur de grupperas (Kramer & Yantis, 1997) eller hur de uppfattas i 3-D utrymme (He & Ooi, 1999). Interaktionen mellan rumsliga och temporala aspekter undersöktes vidare av Gepshtein och Kubovy (2000), som kunde bestämma förhållandet mellan rumslig gruppering (bestämma vilka element i varje ram som hör samman) och temporal gruppering (bestämma vilka element över ramar som hör samman), genom att använda successiva presentationer av dot lattices-motion lattices-som tillät dem att självständigt manipulera styrkan i rumsliga och temporal grupperingar. En rörelse lattice (se figur 7) består av två identiska prick lattices, D 1 och D 2, visas i alternering. Två förhållanden bestämmer den upplevda rörelsen: (a) rörelseförhållandet r m m 2 /m 1, där m 1 och m 2 är de kortaste och nästa kortaste rumsliga avstånden över vilka den skenbara rörelsen kan inträffa mellan ramar; (b) baslinjeförhållandet r b / m 1, där b är det kortaste rumsliga avståndet mellan punkterna inom D 1 och D 2 som den skenbara rörelsen kan gälla. Orienteringen av en virtuell linje som dras genom dessa punkter kallas baslinjeorienteringen. Som i den klassiska Ternus-displayen kan två klasser av rörelse uppfattas. För det första är elementrörelse nu uppenbar rörelse från varje punkt i D 1 till en motsvarande punkt i D 2 (och vice versa som punkt lattices alternerande). Logods av att se m 2 snarare än m 1 som en funktion av förhållandet mellan avstånden kallas en affinitetsfunktion, analogi med begreppet en attraktionsfunktion för statiska prickar (se figur 8A). För det andra är grupprörelse nu uppenbar rörelse ortogonal till baslinjeorienteringen (se figur 7 ). Sekventiella modeller förutspår att om den rumsliga konfigurationen av en stimulans förblir konstant, sannolikheten för att se grupprörelse-en indikator för rumslig gruppering-kan inte påverkas av manipulationer av den timliga konfigurationen av stimulansen. Mönstret för interaktion i figur 8B mellan r m, temporal konfiguration av stimulans, och r b, den relativa densiteten av punkter längs baslinjen, klart vederlägger den sekventiella modellen. Hur rumsliga och tidsmässiga avstånd samverkar för att bestämma styrkan i skenbar rörelse har varit kontroversiellt. Vissa studier rapporterar rum-tid koppling: Om det rumsliga eller tidsmässiga avståndet mellan på varandra följande stimuli ökas, måste det andra avståndet mellan dem också ökas för att upprätthålla en konstant styrka av skenbar rörelse (dvs Kortes tredje rörelselag). Andra studier rapporterar rum-tid avvägning: Om en av avstånden ökas, den andra måste minskas för att upprätthålla en konstant styrka av skenbar rörelse. För att fastställa vad som avgör om koppling eller kompromiss uppstår, Gepshtein och Kubovy (2007) generaliserade rörelse lattice av figur 7, Som illustreras i figur 9, visar en temporal komponent av m 3, T 3, av två gånger storleken på den temporal komponenten av m 1, T 1. Genom att manipulera de rumsliga komponenterna i dessa rörelser, S 3 och S 1 från S 3  på S 1 till S 3 på S 1 påträffades en jämviktspunkt mellan extremerna på r 31 på S 3 /S 1, där sannolikheten för att se de två rörelserna var densamma. Om r 31  på 1, sedan rum-tid koppling håller; om r 31  på 1, sedan rum-tid avsättning innehar. Detta tyder på att tidigare resultat om uppenbara rörelser var specialfall och att de påstådda inkonsekventa resultaten kan anammas av en enkel lag där en smidig övergång från byte till koppling sker som en funktion av hastigheten: Tradeoff håller vid låga rörelsehastigheter (under 12°/s), medan koppling (Kortes lag) håller i höga hastigheter. De djupare teoretiska konsekvenserna av dessa resultat för det visuella systemets ekonomiska principer diskuteras i den andra översiktsartikeln (Wagemans m.fl., 2012, avsnitt 4). Ovanstående forskning om perceptuell gruppering i statiska och dynamiska diskreta mönster spänner över ett helt århundrade, från Schumann (1900, och Korte (1915) fram till idag. Den använde främst välkontrollerade, parametriskt varierade stimuli för att isolera en faktor eller en annan, och försöka kvantifiera sin styrka. Dessutom väckte det ett förnyat intresse för att förstå den nivå på vilken perceptuell gruppering fungerar, vilket togs upp i studier som använde något rikare stimuli med ytterligare variationer, mer typiskt för naturligt förekommande stimulering.  Som beskrivits ovan visade Wertheimer (1923) kraftfulla grupperingseffekter på grund av ett stort antal stimulansvariabler (t.ex. närhet, likhet, god fortsättning) med hjälp av platta 2-D-displayer på den tryckta sidan (se figur 1). Efterföljande forskare har undersökt var i det visuella systemet dessa effekter förekommer (dvs. före eller efter konstruktionen av en 3-D-representation av bilden), genom att använda olika typer av 3-D-displayer med djupsignaler, skuggor, transparens och andra faktorer på högre nivå. Rock and Brosgole (1964) genomförde ett klassiskt experiment i detta ämne för att undersöka om gruppering genom närhet drivs på retina 2-D avstånd eller upplevda 3-D avstånd. Observatörer i ett mörkt rum såg en 2-D uppsättning av lysande pärlor antingen i frontalplanet (perpendicular to the line of seende) eller lutade på djupet så att den horisontella dimensionen av matrisen förkortades. Pärlorna var faktiskt närmare varandra vertikalt än horisontellt, så när de sågs i frontalplanet, rapporterade observatörer alltid se dem grupperade i vertikala kolumner snarare än horisontella rader. Den kritiska frågan var om pärlorna skulle grupperas på samma sätt när samma gitter betraktades lutade i djupet så att pärlorna var näthinnenära närmare varandra i horisontell riktning. När denna array betraktades monocularly, så att pärlorna verkade vara i ett frontalplan vinkelrätt mot siktlinjen (även om de faktiskt lutas på djupet), iakttagare uppfattade grupperingen att ändras till en uppsättning rader snarare än kolumner, som man kan förvänta sig baserat på näthinnan avstånd. Men när de betraktades som binokulära, så att stereoskopisk djupinformation gjorde det möjligt för observatörer att se pärlorna lutade på djupet, rapporterade de att de grupperade dem i vertikala kolumner, vilket förutspåddes av postconstancy gruppering baserat på en 3-D representation av upplevda avstånd i den fenomenala miljön (eftersom pärlorna verkade vara närmare i vertikal riktning, som faktiskt var fallet i den fysiska världen). Rock och Brosgoles resultat stöder därför hypotesen att det slutliga, medvetna resultatet av grupperingen sker efter kikardjupets percep-tion. Flera fenomenologiska demonstrationer som stöder samma slutsats lämnades av Palmer (2002a; Palmer, Brooks & Nelson, 2003). Rock, Nijhawan, Palmer och Tudor (1992) undersökte senare om gruppering baserad på ljushet likhet inträffade före eller efter ljushet beständighet. Med hjälp av displayer som använde gjutna skuggor och genomskinliga överlägg, fann de också bevis för att det slutliga medvetna resultatet av grupperingen berodde på en postkonstant representation som återspeglade den upplevda reflektansen av ytor snarare än luminansen av näthinnan regioner. Analoga bevis för att den slutliga medvetna organisationen var resultatet av en grupperingsprocess som fungerar på relativt sena, postconstancy representationer rapporterades av Palmer, Neff, och Beck (1996) för amodal avslutning och av Palmer och Nelson (2000) för illusoriska konturer. Ytterligare resultat från Schulz och Sanocki (2003) stöder uppfattningen att vissa icke-medvetna grupperingsprocesser, innan de uppnår det medvetna resultatet av perceptuella grupperingar baserade på en 3D-postkonsistensrepresentation, fungerar med en 2-D-prekonsensusrepresentation. De använde samma ljushet displayer som gjorde Rock et al., men inkluderade en kort, maskerad presentation tillstånd där de fann att observatörer rapporterade att se en organisation baserad på näthinneluminansen av 2-D regioner (se även van den Berg et al., 2011). Ytterligare bevis för att grupperingsverksamhet äger rum innan kontinuitet har uppnåtts bygger på grupperingseffekter som faktiskt påverkar uppnåendet av kontinuitet (se Palmer, 2003). Den kanske mest parsimoniska uppfattningen som stämmer överens med de kända fakta är att grupperingsprinciper fungerar på flera nivåer. Det verkar mest troligt att den provisoriska grupperingen äger rum i varje skede av bearbetningen, eventuellt med återkoppling från högre nivåer till lägre nivåer, tills en slutlig, medveten erfarenhet uppstår av en gruppering som överensstämmer med 3D-miljöns upplevda struktur. Ovanstående resultat ger värdefull information om de stadier under vilka grupperingen fungerar, men dessa studier har huvudsakligen använt sig av relativt artificiella stimuli. Nästa avsnitt ägnas åt den roll som gruppering i kontur integration och slutförande, på sätt som är närmare behandlingen av naturliga stimuli. Kontour integration och slutförande Studier där grupperingsfaktorer isoleras för att kvantifiera deras styrka är användbara men att förstå deras roll i den dagliga perceptionen kräver ett annat tillvägagångssätt. En viktig uppgift för den naturliga synen är att identifiera och gruppera ihop de delar av 2-D-retinalbilden som projicerar från ett objekt. I det enkla fallet där objektgränsen projekterar som en enda sluten kurva minskar problemet till ett problem med konturgruppering eller konturintegration. Från den 50-åriga datavisionsforskningens historia vet vi dock att detta är ett beräknings svårt problem av ett antal skäl (t.ex. Elder, Krupnik, & Johnston, 2003). För det första inträffar ocklusioner generiskt i naturliga bilder, vilket resulterar i en projektion av fälgen på objektet som en bortkopplad uppsättning konturfragment (se figur 10). Om kontrasten mellan figur och mark är låg kan det också hända att delar av konturen inte upptäcks, vilket leder till ytterligare fragmentering. För att komplicera saken ytterligare, naturliga bilder ofta mycket rörigt, så att för varje given kontur fragment, flera andra fragment kan vara den korrekta fortsättning av konturen. För att effektivt utnyttja konturer för objekt segmentering, måste det visuella systemet kunna hantera osäkerhet, med hjälp av en avslappnad form av perceptuell kontur stängning som kan fungera tillförlitligt även för fragmenterade konturer (t.ex., Elder & Zucker, 1993). Upptäcka karaktären av dessa mekanismer är ett centralt ämne i modern perceptuell organisation forskning, som involverar en rad olika metoder, inklusive psykofysik, neurofysiologi, neuroimaging, ekologisk statistik, och beräkningsmodellering. Att ta itu med grupperingens roll under naturliga förhållanden kräver en definition av grupperingens primitiver: Vad exakt är de element som grupperas? I den forskning med dot lattices som granskades ovan, var de primitiva nolldimensionella punkter eller prickar, och närhet och likhet var de enda signaler som var inblandade. Studiet av konturgruppering över orienterade primitiver såsom stänger eller kanter utvidgar grupperingssignalerna till att också omfatta god fortsättning. Denna kartor direkt på relaterade datorseende forskning, där kontur gruppering problem är typiskt definieras över lokala orienterade kantelement detekteras med orienterade linjära filter (t.ex., Canny, 1983 ) som kan löst identifieras med mottagliga fält av enkla celler i primate V1 (Hubel & Wiesel, 1968). Även högre primitiva nivåer kan användas, till exempel anslutna konturfragment av godtycklig form, som kan ha separerats av ocklusioner. Denna högre nivå av representation kan spela en roll i perceptuellt slutförande (se även nedan), och kan kartläggas till extratriat visuella områden som V4, där neuroner är kända för att vara selektiva för högre ordning egenskaper form (Pasupati & Connor, 1999). Inom psykofysiken har detta motiverat användningen av fragmenterade objektbilder, som kan användas för att studera det dynamiska samspelet mellan perceptuell gruppering och objektidentifiering (t.ex. Panis & Wagemans, 2009 ). I följande underavsnitt går vi först igenom forskningen om betydelsen av att gruppera principer för konturintegration-forskning som generaliserar egenskaper som upptäckts för enskilda banor i isolering till mer naturliga förhållanden där flera banor är närvarande och den visuella stimulansen kan vara ganska komplex. Förutom psykofysikala resultat granskar vi den ekologiska grunden för problemet och diskuterar beräkningsprinciper och möjliga neurala mekanismer. Vi övergår sedan till det specifika problemet med konturkomplettering i fall av ocklusion, innan vi diskuterar allmänna frågor som rör både perceptuell gruppering och konturintegration. Närhet. Principen om närhet anger att styrkan i grupperingen mellan två element ökar när dessa element förs närmare varandra, men hur exakt varierar grupperingsstyrkan som en funktion av deras separation? Som granskats ovan fann Oyama (1961) att detta förhållande kunde beskrivas som en maktlag, medan Kubovy och Wagemans (1995) använde en exponentiell modell, som överensstämmer med slumpmässiga modeller av konturbildning (Mumford, 1992; Williams & Jacobs, 1997). Kubovy m.fl. (1998) noterade också att en maktlagsmodell kunde passa deras data lika bra och fann att närhetssignalen var ungefärlig invariant: Skalning av alla avstånd med samma faktor påverkade inte resultaten. Eftersom maktlagen är den enda perfekt skala-invariant distribution, detta sista resultat ger styrka till makt lag modell närhet, som har använts i efterföljande studier (t.ex., Claessens & Wagemans, 2008). Perceptuell skala invarians är rationellt om i själva verket närheten av element längs verkliga konturer i naturliga bilder är skala invariantdet vill säga, om den ekologiska fördelningen följer en maktlag. Till stöd för denna idé rapporterade Sigman, Cecchi, Gilbert och Magnasco (2001) att den rumsliga korrelationen i responsen av collineariskt orienterade filter till naturliga bilder verkligen följer en maktlag. Kvantitativt är emellertid korrespondensen mellan psykofysik och ekologisk statistik dålig här: Medan Oyama (1961) uppskattade den perceptuella maktlagen exponenten vara  på 2,89, Sigman et al. uppskattar en ekologisk exponent på endast 0,6, reflekterande av en mycket svagare kö till gruppering. Sigman m.fl. inte begränsade sina mätningar till par grannelement på samma kontur på bilden. I själva verket var mätningarna inte begränsade till att vara på samma kontur, eller ens på en kontur alls, vilket ledde till en blandning mellan starkt besläktade och endast svagt besläktade bildegenskaper. Äldre och Goldberg (2002) uppskattade dessa distributioner mer direkt, och bad mänskliga observatörer att märka sekvensen av element som bildar konturerna av naturliga bilder, med hjälp av ett interaktivt bildredigeringsverktyg. Denna teknik gjorde det möjligt att begränsa mätningarna till på varandra följande element längs samma kontur, och gav en tydlig kraftlag med exponent  på 2,92, mycket nära den perceptuella uppskattningen av Oyama. Huruvida denna exponent är oberoende av orientering i bilden är fortfarande en intressant öppen fråga, men psykofysiska data (Claessens & Wagemans, 2008) tyder på att åtminstone perceptuellt så kanske inte är fallet. Sammanfattningsvis är konvergensen mellan psykofysik och ekologisk statistik övertygande: Ekologiskt följer närhet en maktlag och uppvisar stor variation, och dessa egenskaper speglas av de psykofysiska resultaten. Vi har således en stark indikation på att det mänskliga perceptuella systemet är optimalt anpassat för den ekologiska statistiken över närhetssignaler i naturscener. Bra fortsättning. En andra viktig gruppering princip för kontur integration är bra fortsättning, vilket hänvisar till tendensen för element att grupperas för att bilda släta konturer (Wertheimer, 1923 (Wertheimer, 1938c. En mycket effektiv metod för att studera principen om god fortsättning i belamrade bilder utvecklades av Field, Hayes och Hess (1993). I denna metod, en kontur som bildas från lokaliserade orienterade element är inbäddad i ett slumpmässigt fält av homogent fördelade distraktor element, för att eliminera rollen av närhet (se figur 11 ). Att anpassa konturelementen tangentiellt till konturen gör konturen lätt att upptäcka, medan slumpmässig orientering av elementen gör konturen osynlig, tydligt visar rollen av god fortsättning i isolering från närheten. Dessa fynd ledde Field et al. för att föreslå idén om ett föreningsfält som bestämmer kopplingen av orienterade element inom ett lokalt visuellt område (se figur 12), en konstruktion som är nära relaterad till maskineri av cocirculularity stöd områden, som utvecklats tidigare i syfte att konturförfining i datorseende (Parent & Zucker, 1989). Ekologiska uppgifter om god fortsättning har också framkommit under det senaste årtiondet. Krüger (1998) och senare Sigman et al. (2001) fann bevis för kollinjäritet, cocirkularitet och parallellism i statistiken över naturliga bilder. Geisler, Perry, Super, och Gallogly (2001) fann liknande resultat med hjälp av både märkta och omärkta naturliga bilddata, i ganska nära överensstämmelse med inställning av människans uppfattning till den goda fortsättningssignalen. Geisler m.fl. Behandlade konturer som oordnade uppsättningar av orienterade element, som mäter statistiken för par av konturelement på en gemensam objektgräns, oavsett om dessa elementpar var nära varandra eller långt ifrån varandra på objektkonturen. Däremot modellerade Elder och Goldberg (2002) konturer som ordnade sekvenser av orienterade element, vilket begränsar mätningar till intilliggande par av orienterade element längs konturerna. Sannolikheten för två figur 11. Exempel på stimuli utformade av Field, Hayes, och Hess (1993) för att undersöka rollen av god fortsättning i kontur integration. Anpassad från "Contour Integration by the Human Visual System: Evidence for a Local 'Association Field'", av D. J. Fält, A. Hayes, och R. F. Hess, 1993, Vision Research, 33, s. 177. Upphovsrätt 1993 av Elsevier. Anpassad med tillstånd. 1189 100 ÅR AV VISUELLA GESTALTER: I orienterade element att vara angränsande element på samma objekt gräns är mycket större för den sekventiella statistiken, återspeglar en starkare statistisk koppling mellan angränsande konturelement. Likhet. Principen om likhet anger att element med liknande egenskaper (t.ex. ljusstyrka, kontrast, färg, textur) är mer benägna att gruppera än element som skiljer sig åt i dessa dimensioner, vilket har visats på ett antal sätt med punktmönster (se ovan). För orienterade element, studier har i allmänhet funnit en nedgång i kontur integration prestanda för kontrastomvändningar under vissa förhållanden men inte andra, tyder på icke additiva interaktioner med andra grupperingstecken som närhet och god fortsättning (t.ex., Elder & Zucker, 1993; Field, Hayes, & Hess, 2000; Gilchrist, Humphreys, Riddoch, & Neumann, 1997; Rensink & Enns, 1995; Spehar, 2002). Elder och Goldberg (2002) undersökte den ekologiska statistiken över likheter i kantgruppering, kodning av likhet i termer av skillnaden i ljusstyrka och i kontrast mellan kanterna, och fann att ljusstyrkan kö bär användbar information för gruppering, men kontrasten kö är relativt svag. Medan Elder och Goldberg begränsade sin studie till par av element av samma kontrastpolaritet, har Geisler och Perry (2009) på senare tid studerat kontrastpolaritetens ekologiska statistik, vilket visar att den också är en informativ signal för konturintegration. Stängning. Stängningens roll i konturintegrationen har diskuterats. Medan Kovács och Julesz (1993) fann överlägsen detektionsprestanda för slutna, ungefär cirkulära konturer, jämfört med öppna kurvilinjära kontroller, kan dessa fynd också delvis baseras enbart på god fortsättning. I själva verket fann Tversky, Geisler och Perry (2004) endast en liten fördel för slutna konturer och hävdade att denna fördel kunde bero på sannolikhetssammanfattning snarare än på stängning. Även om detta negativa resultat kan verka oförenligt med betoningen på stängning i tidigt Gestalt arbete, är det viktigt att uppskatta den exakta karaktären av denna tidiga syn, som uttrycks av Koffka (1935, s. 150 Ordinarie linjer, antingen raka eller böjda, visas som linjer och inte som områden. De har form, men de saknar skillnaden mellan en insida och en utvändig. ................................... Om en linje bildar en sluten eller nästan sluten figur, ser vi inte längre bara en linje på en homogen bakgrund, utan en yta som avgränsas av linjen. Det ursprungliga Gestalt-påståendet var således inte att avslutandet är en grupperingssignal i sig, utan snarare att det på något sätt i grunden bestämmer den slutliga uppfattningen om formen. I samma anda hävdade Zucker (1993, 1994) att den viktigaste rollen för stängning var som en bro från 1-D kontur till 2-D form, ett förslag som stöddes av slutsatsen att små förändringar i god fortsättning och stängning kan ge stora förändringar i formen diskriminabilitet. Symmetri och parallellism. Gestaltisterna identifierade symmetri som en faktor för god form (Koffka, 1935), även om det verkar vara lätt överstyrt av god fortsättning och konvexitet (Kanizsa, 1979). I datasiktslitteraturen har symmetri använts i många konturintegrationsalgoritmer (t.ex. Mohan & Nevatia, 1992; Stahl & Wang, 2008). Parallellism har identifierats som en faktor som bestämmer den perceptuella enkelheten i linjekonfigurationer (Arnheim, 1967), och som en gruppering kö i datorseende algoritmer (t.ex., Jacobs, 2003; Lowe, 1985). I den ekologiska statistiklitteraturen har parallellismen studerats i stor utsträckning som en signal för grupperingen av orienterade kantelement i konturer (Elder & Goldberg, 2002; Geisler m.fl., 2001; Krüger, 1998). Psykofysiska bevis för symmetrins och parallellismens roll i konturintegrationen har rapporterats av Feldman (2007), som visade att jämförelse av funktioner som ligger på par av linjesegment är betydligt snabbare om segmenten är parallella eller spegelsymmetriska, vilket tyder på en snabb gruppering av segmenten baserat på dessa signaler. På senare tid har Machilsen, Pauwels och Wagemans (2009) visat att bilateralt symmetriska respektive asymmetriska slutna former kan upptäckas, vilket tyder på en roll för mer komplex, global symmetribehandling vid konturintegration. Fysiologiskt är det känt att bilateralt symmetriska mönster olika aktivera mänskliga extratriat visuella områden V3, V4, V7 och LO, och homologa områden i macaque cortex (Sasaki, 2007). Konvexitet. Konvexitet har länge varit känt som en gruppering kö (Rubin, 1927). I datasiktslitteraturen visade Jacobs (1996) också sin nytta för att gruppera konturfragment som sedan kan användas som funktioner för objektigenkänning. Liu, Jacobs och Basri (1999) anställde därefter en ny psykofysisk Hess, 1993, Vision Research, 33, s. 190. Upphovsrätt 1993 metod för att visa konvexitetens roll i konturintegration. Deras metod bygger på observationen av Mitchison och Westheimer (1984) att det blir svårare att bedöma det relativa steroskopiska djupet av två konturfragment när fragmenten arrangeras för att bilda en konfiguration med god fortsättning och stängning. Med hjälp av en utveckling av denna metod, Liu och kollegor visade att streoskopiska trösklar är betydligt högre för ockluderade konturfragment som kan kompletteras för att bilda en konvex form, i förhållande till fragment vars färdigställande inducerar en eller flera konkaviteter. Detta tyder på att det visuella systemet använder konvexitet som en grupperingssignal. Sammanfattningsvis har forskning om konturintegration, med hjälp av orienterade element eller formfragment, visat på viktiga roller för principerna om närhet, god fortsättning, likhet, stängning, symmetri och parallellism. Denna forskning kan därför ses som en utveckling av tidigt Gestalt arbete som etablerade dessa principer fenomenologiskt. Viktigt är dock att arbetet med konturintegration har gett kvantitativa åtgärder som har lett direkt till beräkningsmodeller och algoritmer, och som har gjort det möjligt att direkt jämföra med den underliggande ekologiska statistiken över problemet och till neurofysiologiska resultat. I det föregående avsnittet diskuterades forskning om integration av konturfragment, men nästa avsnitt tar upp det specifika problemet med konturkomplettering i händelse av ocklusion, vilket för oss ännu ett steg närmare förståelsen av grupperingens roll i mer komplexa uppgifter av naturlig vision. Modal och modal komplettering. Med konturintegration avses integration av diskreta element såsom punkter eller orienterade element, men konturkomplettering avser integrering av släta utsträckta konturer, åtskilda av luckor på grund av ocklusion eller kamouflage. Stimuli som används i studien av konturkomplettering inkluderar ofta signaler till relativt djup eller ocklusion, såsom T-korsningar (se figur 13 ). I figur 13A, till exempel, den upplevda enheten av de svarta fragmenten och den upplevda formen av den svarta ytan bakom den grå ockludern verkar vara resultatet av visuell kontur färdigställande. Denna form av färdigställande av den svarta formen bakom den grå ockludern kallas amodal färdigställande (Michotte et al., 1964). Även om man har en övertygande känsla av kontinuitet i gränserna för den svarta ytan bakom ockluden, ser man i själva verket inte en kontur. Illusoriska konturer utgör däremot ett exempel på etappmål. De genererar en uppfattning om en kontrastgräns i bildområden som är fysiskt homogena, såsom illusoriska kanter av den vita kilen i figur 13B. Gruppering och form problem. För konturkomplettering måste det visuella systemet lösa två problem (se figur 14). För det första måste den avgöra om de två konturfragmenten är en del av en enda kontinuerlig kontur: gruppproblemet. För det andra måste den bestämma formen på den saknade delen av konturen: formproblemet. Som en lösning på gruppproblemet föreslog Kellman och Shipley (1991) ett relativitetskriterium. Detta kriterium avser kodning av konturgeometrin i fråga om konturernas positioner och riktningar. Två inducerande konturer grupperas om de uppfyller två villkor. För det första skall dessa förlängningar, om de förlängs linjärt, korsas, och för det andra skall de två kanternas vridvinkel inte överstiga 90°. Bevis för rollen kontur relativitet har hittats med hjälp av observatörsbetyg (Kellman & Shipley, 1991), form (fett/tunna) diskriminering prestanda (Ringach & Shapley, 1996; J. Zhou, Tjan, Zhou, & Liu, 2008), djup diskriminering prestanda (Liu et al., 1999; Yin, Kellman, & Shipley, 2000), och interpolation inställningar (Fulvio, Singh, & Maloney, 2008). Form problemet innebär att bestämma formen på den ockluderade delen av konturen. Detta är ett mycket underskattat problem, eftersom ett oändligt antal möjliga former kan döljas bakom förgrundsformen (se figur 14C ). Mänskliga observatörer uppfattar vanligtvis endast en liten delmängd av dessa. Detta tyder på att det visuella systemet medför starka begränsningar när man genererar och väljer möjliga former. Olika metoder har använts för att undersöka hur det visuella systemet löser formproblemet. Till exempel har flera studier bett deltagarna att dra den upplevda banan av visuellt avslutade Figur 13. A: Enmodal komplettering av den svarta formen bakom den grå formen. B: En vit form sett ovanpå tre svarta former. De upplevda konturerna av denna vita form har en sensorisk kvalitet (hence, modal avslutning), även om de är helt illusoriska. Anpassad från "Bayersian Contour Extrapolation: Geometriska bestämningar av god fortsättning", av M. Singh och J. M. Fulvio, 2007, Vision Research, 47, s. 784 (Takeichi, Nakazawa, Murakami, & Shimojo, 1995; Ullman, 1976 ). Andra studier har bett observatörer att markera den yttersta punkten längs de interpolerade konturerna (Fantoni, Bertamini, & Gerbino, 2005; Guttman & Kellman, 2004; Takeichi et al., 1995), för att matcha den uppfattade interpolerade formen från en parametrisk familj (Singh, 2004), eller för att betygsätta dess totala grad av av avrundning (Fantoni & Gerbino, 2003). Mer nyligen, Fulvio et al. (2008) använde en metod som ger interpoleringsinställningar (position och orientering) på flera platser längs längden på en delvis ockluderad kontur. En undersökning av precisionen och konsekvensen i dessa inställningar visade att observatörer kan interpolera en enda, stabil (självkonsistens), jämn kontur när de inducerande konturerna är relaterbara, men inte när de kräver en böjande interpoleringskurva. En empiriskt framgångsrik modell som tar upp gruppproblemet och formproblemet samtidigt har föreslagits av van Lier (1999; van Lier, van der Helm, & Leeuwenberg, 1994). I linje med den beskrivande enkelhetsprincipen (se Wagemans m.fl., 2012, avsnitten 5 och 6) postulerar denna modell att en tolkning inte bara bedöms av komplexiteten i de potentiellt ockluding och ocklude former men också av komplexiteten i de relativa positionerna i dessa former. Kombinationen med den lägsta totala komplexiteten tas sedan för att förutsäga om ocklusion uppstår, och i så fall hur den ockluderade formen ser ut. Konturinterpolering och extrapolering. God fortsättning är ett viktigt kriterium i form interpolering, men det är inte helt klart vad som menas med detta begrepp. Dating back to Wertheimer (1923, speciellt hans figurer 16 -19), två aspekter har särskiljts: a) Vilka geometriska egenskaper hos de synliga konturerna används av människans syn (t.ex. orientering, krökning, förändringshastighet av krökning, högre ordning derivat), och b) hur kombineras de för att definiera formen på konturen? Dessa frågor behandlades i studier av kontur extrapolering (t.ex. Singh & Fulvio, 2005, där observatörer justerat position och orientering av en linje sond på andra sidan av en ockluder (se figur 15 ) på flera avstånd från punkten av ocklusion för att optimera uppfattningen av smidig fortsättning. Resultaten tyder på att observatörer använder konturorientering och krökning, men inte förändringstakt av krökning. Formen av visuellt extrapolerade konturer karakteriserades bäst av en sönderfallande krökning. Resultaten modellerades av en Bayesian interaktion mellan en tendens att förlänga kontur krökning och en tidigare tendens för raka konturer.
Vi justerar vår metod speciellt mot detta mål genom att ställa in modellens hyperparametrar för att producera kluster av superpixlar som har en stark koppling till den mänskliga objektuppfattningen som beskrivs av Gestalt principerna för människans objektuppfattning REF.
A Century of Gestalt Psychology in Visual Perception: I. Perceptual Grouping and Figure–Ground Organization
{'venue': 'Psychological bulletin', 'journal': 'Psychological bulletin', 'mag_field_of_study': ['Psychology', 'Medicine']}