1. 연구배경:

시각과학 연구가 지난 삼십 년 동안 인간 시각 정보처리의 특성 및 원리에 관해 밝혀 놓은 중요한 두 가지 관찰은, 첫째, 시각의 속성인 형태, 색상, 운동, 그리고 깊이의 정보가 독립적인 다중처리 경로에서 처리된다는 점과 (예, van Essen, ...

1. 연구배경:

시각과학 연구가 지난 삼십 년 동안 인간 시각 정보처리의 특성 및 원리에 관해 밝혀 놓은 중요한 두 가지 관찰은, 첫째, 시각의 속성인 형태, 색상, 운동, 그리고 깊이의 정보가 독립적인 다중처리 경로에서 처리된다는 점과 (예, van Essen, Anderson & Felleman, 1992), 둘째, 시각 정보처리과정의 특성이 선형시스템분석의 틀 안에서 잘 이해될 수 있다는 점이다 (예, Kelly, 1979; De Valois & De Valois, 1990). 그러나 다른 한편에서는, 대상의 정확한 지각표상과 이에 따른 시각행동은 여러 시각 속성 정보들의 상호작용 및 통합에 의해 이루어짐이 경험적으로 그리고 시각체계의 구성에 관한 이론적 연구들에서 밝혀져 왔다. 또한 선형이론으로는 설명될 수 없는 생리적 시각과정과 시각현상들이 꾸준히 보고되어 왔는데 (예, Wilson & Kim, 1994a), 최근의 시각계산이론들은 이런 비선형 시각정보처리를 잘 설명할 수 있는 여러 모형을 제안하고 있다 (예, Kim & Wilson, 1997).

2. 연구의 필요성:

움직이는 대상의 운동방향, 속도, 여러 대상들의 움직임 응집(coherence) 및 해리(transparency)가 대상의 물리적 움직임 속성과 다르게 지각되는 심리적 현상들도 시각체계의 비선형 정보처리과정의 특성에 의하여 잘 설명될 수 있음이 최근의 연구들에 의하여 밝혀지고 있다 (Chubb & Sperling, 1988; Heeger & Simoncelli, 1992; Kim & Wilson, 1993; Wilson & Kim, 1994a,b; Kim & Wilson, 1996; Kim & Wilson, 1997). 그런데, 이 연구들은 시공간을 달리하여 변하는 대상의 휘도(luminance)에 근거한 움직임 정보처리에 기반한 것들이다. 최근의 연구들은 초기 정보처리에서 움직임 정보와 독립적으로 처리되는 색상 정보가 대상의 움직임 파악에 어떤 영향을 미치는가에 큰 관심을 보이고 있는데 (Gegenfurtner, 1998; Baker, Boulton & Mullen, 1998; Farell, 1999; Langley, 1999), 이는 생리적 연구에서 움직임 정보와 색상정보의 통합과 관련된 경로들의 발견과, 보다 융통성 있고 신뢰로운 시각행동을 수행할 수 있는 지능형 인공 시각체계의 구축에 반드시 필요한 인간 시각체계의 정보처리 원리를 밝히는데 매우 중요하기 때문이다. 그러나, 기존의 연구들은 휘도에 근거한 움직임 정보와 색상에 근거한 움직임 정보가 어떻게 상호작용하고 통합되어 신뢰로운 대상 파악에 기여하는지를 정확히 규명해 주지 못하고 있는데, 적어도 이 정보들의 통합이 선형적이지 않음은 여러 연구들이 시사해 주고 있다 (예, Baker, Boulton & Mullen, 1998).

3. 연구목표 및 연구내용:

이에 본 연구는 최종 연구목표를 휘도와 색상변화에 기반한 움직임 정보의 비선형적 통합원리의 규명에 두고, 이를 바탕으로 기존의 휘도변화에 기반한 움직임 계산모형(Wilson & Kim, 1994a; Kim & Wilson, 1997)을 색상변화에 기반한 움직임 정보처리가 포함된 계산모형으로 확장시킬 수 있는 토대를 마련코자 한다. 이를 위해, 먼저, 균일휘도(isoluminant) 색상변화에 기반한 1차원 움직임 정보에의 민감도를 측정하고, 휘도와 색상 움직임 요소로 구성된 2차원 패턴(plaid)의 움직임 방향이 선형이론의 예언과 어떻게 다른지를 파악하여 두 정보의 비선형적 통합의 특성을 밝히려 한다. 또한, 휘도에 근거한 비선형 움직임 자극패턴인 휘도대비 조절(contrast-modulation)패턴(Kim & Wilson, 1993)에 상응하는 색상 움직임 패턴을 구성하여, 색상변화에 기반한 움직임 정보에 대한 시각체계의 비선형적 정보처리 특성을 직접 규명하고자 한다.

색상운동정보처리의 특성을 밝히고자, 색상운동에서의 운동밀침과 운동응집/운동해리 현상의 존재여부, 그리고 지각된 운동방향을 정신물리학적으로 조사하였다. 등휘도 색상운동 자극을 사용한 실험 결과, 색상운동요소간에서의 운동밀침 현상이 관찰되었고, 색상운동으 ...

색상운동정보처리의 특성을 밝히고자, 색상운동에서의 운동밀침과 운동응집/운동해리 현상의 존재여부, 그리고 지각된 운동방향을 정신물리학적으로 조사하였다. 등휘도 색상운동 자극을 사용한 실험 결과, 색상운동요소간에서의 운동밀침 현상이 관찰되었고, 색상운동으로 구성된 plaid의 지각된 움직임 방향은 구성요소 운동방향의 vector sum 방향에서 결정되며, 색상운동요소들간의 운동응집과 운동해리는 비선형 색상운동요소를 포함하여 인접한 두 운동요소의 가장 큰 방향각도 차이에 의해 결정됨이 밝혀졌다. 아울러, 색상운동정보와 휘도운동정보간의 상호작용도 관찰되었다. 이 결과는, 휘동운동과 유사하게, 시각생리학의 연구결과와 일치되는 선형과 비선형 경로의 정보 처리특성에 의해 색상운동이 잘 설명될 수 있음을 시사한다.