Perception of 3D shape and material properties from patterns of image shading

从图像着色模式感知 3D 形状和材料属性

基本信息

  • 批准号:
    1849418
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-03-01 至 2024-02-29
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

One of the most difficult problems in the study of human perception involves the ability of observers to correctly interpret patterns of image shading. The light that reflects from a visible surface toward the point of observation is influenced by several factors. These include the surface shape, the pattern of illumination, and the nature of the surface material. The problem for perceptual theory is to explain how it is possible to tease apart these separate influences in order to make reliable judgments about each one. This project is designed to investigate how this is achieved by human observers. There are many potential benefits of this research. The accurate perception of shape and material properties are important for many basic human functions, such as grasping objects or judging whether visible surfaces are appropriate to afford safe locomotion. A better understanding of these processes may help to facilitate training to avoid injury due to falling. It could also lead to improved 3D visualization in medical devices, or aids for visually impaired individuals that can detect slippery spots or irregular terrain features in the path of locomotion. The first specific aim of this proposal is to measure how the perception of 3D shape is influenced by changes in surface material (e.g., glass, wax or plastic) or the pattern of illumination. This will be achieved by measuring local 3D orientation at numerous probe points on an object, from which it possible to compute a best fitting surface that is most consistent with an observer's judgments. The second specific aim is to measure how the perceptual categorization of surface materials is influenced by changes in 3D shape and the pattern of illumination. This will be achieved using a novel categorization task in which observers are shown a shaded object, and are required to adjust a set of sliders to indicate their confidence that the depicted material is one of several possible material categories. The stimuli for these experiments will be created using state-of-the-art computer graphics to produce physically accurate simulations of real materials. The results of this research will greatly improve our current understanding of the specific computational mechanisms by which patterns of image shading provide information for perceiving the 3D shapes of objects and the identification of their material properties.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
人类感知研究中最困难的问题之一涉及观察者正确解释图像阴影模式的能力。从可见表面反射到观察点的光受到几个因素的影响。这些因素包括表面形状、照明模式和表面材料的性质。知觉理论的问题是解释如何能够将这些独立的影响分开,以便对每一个影响做出可靠的判断。该项目旨在研究人类观察者如何实现这一点。这项研究有许多潜在的好处。对形状和材料属性的准确感知对于许多基本的人类功能都很重要,例如抓取物体或判断可见表面是否适合提供安全的运动。更好地了解这些过程可能有助于促进训练,以避免因跌倒而受伤。它还可以改善医疗设备中的3D可视化,或帮助视力受损的人检测运动路径中的光滑点或不规则地形特征。该提议的第一个具体目标是测量3D形状的感知如何受到表面材料(例如,玻璃、蜡或塑料)或照明图案。这将通过在物体上的许多探测点处测量局部3D取向来实现,由此可以计算与观察者的判断最一致的最佳拟合表面。第二个具体目标是测量表面材料的感知分类如何受到3D形状和照明模式变化的影响。这将使用一种新的分类任务来实现,在该任务中,观察者被显示为阴影对象,并且需要调整一组滑块来表示他们对所描绘的材料是几种可能的材料类别之一的信心。这些实验的刺激将使用最先进的计算机图形来产生真实的材料的物理精确模拟。这项研究的结果将极大地提高我们目前对特定计算机制的理解,通过该机制,图像阴影模式为感知物体的3D形状和识别其材料属性提供信息。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Effects of Bilateral Symmetry, Viewing Distance, and Scene Context on Apparent 3D Shape
双边对称性、观看距离和场景上下文对表观 3D 形状的影响
  • DOI:
    10.1167/19.10.197c
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Yu, Ying;Todd, James T;Petrov, Alexander A
  • 通讯作者:
    Petrov, Alexander A
Reflections on glass
  • DOI:
    10.1167/19.4.26
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Todd, James T.;Norman, J. Farley
  • 通讯作者:
    Norman, J. Farley
Effects of the Spatial Spectrum on the Perception of Reflective and Refractive Materials
空间光谱对反射和折射材料感知的影响
  • DOI:
    10.1167/19.10.243a
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Phillips, Flip;Norman, J Farley;Todd, James T
  • 通讯作者:
    Todd, James T
Effects of illumination on the categorization of shiny materials
  • DOI:
    10.1167/jov.20.5.2
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Norman, J. Farley;Todd, James T.;Phillips, Flip
  • 通讯作者:
    Phillips, Flip
Perceiving transparency from opaque surface materials
从不透明表面材料感知透明度
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

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

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

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

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

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

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

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

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

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

James Todd其他文献

Does pollination alter the cannabinoid composition and yield of extracts from hemp (<em>Cannabis sativa</em> L. cv. Finola) flowers?
  • DOI:
    10.1016/j.indcrop.2022.114989
  • 发表时间:
    2022-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    James Todd;Haifeng Song;Rene Van Acker
  • 通讯作者:
    Rene Van Acker
COMPARATIVE TRIAL OF ANTIBIOTIC REMOVAL DEVICE AND CONVENTIONAL BLOOD CULTURE IN PEDIATRIC PATIENTS
  • DOI:
    10.1203/00006450-198404001-01073
  • 发表时间:
    1984-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.100
  • 作者:
    Ellen Cooper;Martha Roe;Robert Wheeler;James Todd
  • 通讯作者:
    James Todd
Validation of MaSTR™ software: Extensive study of fully-continuous probabilistic mixture analysis using PowerPlex®Fusion 2 – 5 contributor mixtures
MaSTR™ 软件验证:使用 PowerPlex®Fusion 2 – 5 个贡献者混合物对完全连续概率混合物分析进行广泛研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Adamowicz;J. Clarke;Taylor N. Rambo;Harry Makam;S. Copeland;D. Erb;Kayla Hendricks;J. McGuigan;C. Prosser;James Todd;T. Snyder
  • 通讯作者:
    T. Snyder
Treatment of ampicillin-resistant <em>Haemophilus influenzae</em> in soft tissue infections with high doses of ampicillin
  • DOI:
    10.1016/s0022-3476(79)80244-9
  • 发表时间:
    1979-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Dianne Murphy;James Todd
  • 通讯作者:
    James Todd
Importance of Inoculum Size and Sampling Effect in Rapid Antigen Detection of S. pyogenes Pharyngitis
  • DOI:
    10.1203/00006450-199904020-00985
  • 发表时间:
    1999-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.100
  • 作者:
    Bradley Kurtz;Michael Kurtz;Martha Roe;James Todd
  • 通讯作者:
    James Todd

James Todd的其他文献

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

{{ truncateString('James Todd', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Visual Information about surface curvature from patterns of image shading and contours
合作研究:从图像阴影和轮廓图案中获取有关表面曲率的视觉信息
  • 批准号:
    2238179
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The Perceptual Identification and Representation of Image Contours
图像轮廓的感知识别与表示
  • 批准号:
    0962119
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The perception of 3D shape from texture
从纹理感知 3D 形状
  • 批准号:
    0546107
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
The Detection and Segmentation of Image Motion
图像运动的检测和分割
  • 批准号:
    0079277
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Continuing grant
Visual Perception and Cognition of Smoothly Curved Surfaces
光滑曲面的视觉感知和认知
  • 批准号:
    8908426
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
The Computational Analysis of Three-Dimensional Form From Shading and Texture
从阴影和纹理的三维形式的计算分析
  • 批准号:
    8420143
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

3D打印楔形梯度多孔支架的优化构建及促进HTO术后骨再生修复的实验研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于3D Slicer的颅内动脉瘤破裂风险评估机器学习模型开发及临床推广应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
智能3D超微血管成像联合实时剪切波弹性评估胎盘功能对高血压孕妇子痫前期的预测效能分析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
锰酸锂基复合气凝胶的3D打印构筑及其提锂机制研究
  • 批准号:
    JCZRLH202500778
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
3D打印PH-GBS@CCP复合支架诱导骨肉瘤铜死亡及增效抗PD-1治疗的作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
双重固化3D打印连续纤维C/C复合材料成型与渗碳致密化机理研究
  • 批准号:
    2025JJ60269
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于微流控技术的3D细胞培养体系构建及在乳腺癌耐药机制中应用研究
  • 批准号:
    2025JJ70487
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
载椎体骨髓干细胞外泌体3D打印n-HA/PA66生物支架的研制及促脊柱融合机制研究
  • 批准号:
    2025JJ80409
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于磁流变响应的3D打印混凝土性能提 升及调控机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

CONVERGENT PROCESSING ACROSS VISUAL AND HAPTIC CIRCUITS FOR 3D SHAPE PERCEPTION
跨视觉和触觉电路的融合处理,实现 3D 形状感知
  • 批准号:
    10720137
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
Human and machine perception of 2D and 3D shape from contour
人类和机器从轮廓感知 2D 和 3D 形状
  • 批准号:
    RGPIN-2022-04533
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
New computational models of human visual perception of surface colour, 3D shape, and lighting
人类视觉感知表面颜色、3D 形状和照明的新计算模型
  • 批准号:
    RGPIN-2022-04583
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Personalized 3D avatar tool development for measurement of body perception across gender identities
个性化 3D 头像工具开发,用于测量跨性别身份的身体感知
  • 批准号:
    10372079
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
The visual information subtending 3D shape perception and recognition in humans
人类 3D 形状感知和识别的视觉信息
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03789
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
3D shape perception in virtual environments
虚拟环境中的 3D 形状感知
  • 批准号:
    523810-2018
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
The visual information subtending 3D shape perception and recognition in humans
人类 3D 形状感知和识别的视觉信息
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03789
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
The visual information subtending 3D shape perception and recognition in humans
人类 3D 形状感知和识别的视觉信息
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03789
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
The visual information subtending 3D shape perception and recognition in humans
人类 3D 形状感知和识别的视觉信息
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03789
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
The visual information subtending 3D shape perception and recognition in humans
人类 3D 形状感知和识别的视觉信息
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03789
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 60.57万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了