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Picture-object recognition in a comparative approach
performance of humans (Homo sapiens) and pigeons (Columba livia) in a rotational invariance and a complementary information task
Anna Frohnwieser
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Ulrike Aust
DOI
10.25365/thesis.29726
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29167.02463.814254-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Tauben und Menschen sind zwei hochvisuelle Spezies, deren Evolution seit circa 310 Millionen Jahren getrennt verläuft (Kumar und Hedges, 1998). Da sie ähnliche visuelle Anforderungen haben entwickelten sie konvergente visuelle Systeme. Um das Sehvermögen und kognitive Fähigkeiten von Tauben zu untersuchen werden oft zweidimensionale Stimuli benutzt. Es ist jedoch nicht restlos geklärt, wie Tauben diese Stimuli wahrnehmen und ob sie Fotografien als Repräsentationen von echten Objekten erkennen.
In der vorliegenden Studie wurden neun Tauben und elf Menschen darauf trainiert, Fotos von zwei biologisch irrelevanten Objekten („Greebles“) zu unterscheiden. Die Tauben lebten während des Versuches in einer Voliere, in welcher die echten Greebles angebracht waren. Sie wurden in Holzkammern trainiert, wo sie auf Plexiglasscheiben picken mussten, wenn ein positiver Stimulus am Bildschirm erschien, um eine Belohnung in Form von Futter zu bekommen. Menschen wurden mit denselben Stimuli präsentiert auf einem Computerbildschirm trainiert, auf die sie mit einer Maus klicken mussten. Menschen erlernten die Unterscheidung wesentlich schneller als Tauben. Im ersten Test mussten Tauben und Menschen unbekannte Ansichten der Greebles richtig unterscheiden. Bei Menschen bestand kein Unterschied zwischen interpolierten (d.h. Ansichten, die zwischen den Trainingsansichten liegen) und extrapolierten Testansichten (d.h. Ansichten außerhalb der Trainingsansichten), während Tauben interpolierte Testansichten besser als extrapolierte unterschieden. Daher kann man darauf schließen, dass die Objekterkennung für Menschen unabhängig vom Ansichtswinkel und für Tauben abhängig vom Ansichtswinkel war. Im zweiten Test wurden den Tauben nach einer Prozedur von Aust und Huber (2006) Teile der Greebles präsentiert, die nicht im Training und dem ersten Test verwendet wurden, um festzustellen, ob sie zwischen den zweidimensionalen Bildern und den dreidimensionalen Objekten Assoziationen gebildet hatten. Es gab jedoch kein Anzeichen dafür, dass dies der Fall war. Der Test wurde mit drei Testansichten aus dem zweiten Test wiederholt, die jedoch in verschiedenen Größen präsentiert wurden. Die Unterscheidung der Objekte schien von der Sichtbarkeit der Körperanhänge abzuhängen und könnte durch visuelle Eigenschaften der Bilder selbst verursacht sein, ohne, dass die Tauben erkannten, was auf ihnen dargestellt wird. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie wurden außerdem mit einer vorangegangenen Studie verglichen. In dieser Studie wurden Tauben mit den echten Greebles, Hologrammen oder zweidimensionalen Bildern trainiert. Die Tauben lebten auch hier in einer Voliere, in der die Greebles angebracht waren; allerdings galt dies nur für die echten Greebles- und Hologramm-Gruppen. Die Bildschirm-Gruppe lebte in der Nachbarvoliere und hatte daher nur eine eingeschränkte Sicht auf die Greebles. Daher wollten wir herausfinden, ob mehr visuelle Erfahrung mit den Objekten deren Unterscheidung auf Fotos erleichtert. Es gab jedoch keine Unterschiede in der Leistung der beiden Gruppen. Daher kann man annehmen, dass die Resultate der vorangegangenen Studie – nämlich, dass Tauben bessere Leistung mit echten Objekten und Hologrammen zeigten als mit Computerbildern – nicht auf der Tatsache beruht, dass diese Tauben nur limitierten visuellen Kontakt zu den 3D Objekten hatten.
Abstract
(Englisch)
Pigeons and humans are two highly visual species that have evolved separately for about 310 million years (Kumar and Hedges, 1998) and developed largely convergent visual systems due to similar visual needs. To investigate pigeon vision and cognitive abilities two-dimensional pictorial stimuli are often used. However, it is not entirely clear, how pigeons perceive such stimuli and whether or not they can associate photographs with real objects.
In the present study nine pigeons and eleven humans were trained to discriminate between photographs of two biologically irrelevant objects (“Greebles”). The pigeons were housed in an aviary containing the real Greebles and were trained in wooden chambers where they had to peck on a Plexiglas disk when positive stimuli were presented, thus obtaining food. Humans were trained with the same stimuli presented on a computer screen and had to click with a computer mouse on positive stimuli. Results showed that humans were much faster at learning to discriminate the two Greebles. In the first test, pigeons and humans had to discriminate new rotational views of the Greebles. Humans performed equally well on interpolated test views (i.e. views that lay between the training views) and extrapolated views (i.e. views outside of training range), while pigeons performed better on interpolated than on extrapolated test views. Therefore, it can be concluded that object recognition was viewpoint-independent for humans and viewpoint-dependent for pigeons. In the second test, following a procedure by Aust and Huber (2006), pigeons were presented with parts of the Greebles that were not included in training and the first test to see whether they formed associations between the 2D images and the 3D objects in their aviary. They did not discriminate these parts correctly. The test was repeated with three of the test views already used in the second test but presented in different sizes. Discrimination seemed to depend on the visibility of the appendages and might have been based on visual features of the pictures themselves without recognition of what they portrayed. The results of this study were compared to a previous study in which pigeons were trained to discriminate either real Greebles, holograms, or computer images of them. There, too, the real Greebles were installed in the pigeons’ aviary; however, the pigeons trained and tested on computer images lived in the adjacent aviary and thus only had limited visual contact to them. We wanted to find out whether the more extensive visual contact to the Greebles had any influence on the pigeons’ performance. However, there was no difference in performance between the two groups. This is evidence that the result of the previous study — better performance with real objects and holograms than with computer images — was not based on the fact that pigeons trained with the latter stimulus type had only limited visual access to the real 3D objects.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
picture-object-recognition complementary information CIP rotational invariance pigeons vision 2D 3D
Schlagwörter
(Deutsch)
Bild-Objekterkennung Komplementärinformation CIP Rotationsinvarianz Tauben 2D 3D
Autor*innen
Anna Frohnwieser
Haupttitel (Englisch)
Picture-object recognition in a comparative approach
Hauptuntertitel (Englisch)
performance of humans (Homo sapiens) and pigeons (Columba livia) in a rotational invariance and a complementary information task
Paralleltitel (Deutsch)
Bild-Objekterkennung im Vergleich: Abschneiden von Menschen (Homo sapiens) und Tauben (Columba livia) in einem Rotationsinvarianz- und einem Komplementärinformationstest
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
75 S. : Ill., graf. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ulrike Aust
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines
AC Nummer
AC11186739
Utheses ID
26502
Studienkennzahl
UA | 439 | | |