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https://hdl.handle.net/1822/9791
Título: | Translational biological motion: speed perception, time-to-contact and time-to-passage estimations |
Outro(s) título(s): | Movimento biológico em translação: percepção de velocidade e estimativa do tempo até ao contacto e tempo para a intersecção |
Autor(es): | Mouta, Sandra Maria Caldas da Silva |
Orientador(es): | Santos, Jorge A. |
Data: | 6-Out-2009 |
Resumo(s): | The development of norms and policies for the increase of traffic safety must
consider all aspects of the road environment as well all the associated human factors. In
order to analyse and prevent traffic conflicts, it is crucial to investigate how the available
information on road environments is processed. Traffic conflicts are frequently caused by
the late detection of other road users and pedestrians are especially vulnerable in those
situations (Rumar, 1990). Knowing which variables affect the pedestrians’ detection and
collision estimation can give an important contribution to the increase of road safety and
injury prevention on vulnerable road users. Therefore, the main aim of this research was
to understand how available information extracted from translational biological motion
pattern is processed. From the studies of Johansson (1973, 1976) is generally assumed
that the human visual system is highly prepared to extract meaningful information from
biological motion patterns (Cutting & Kozlowski, 1977; Dittrich, 1993; Pollick, Kay, Heim,
& Stringer, 2005; Troje, 2002, 2005). However, almost all classical studies on biological
motion perception focus on the detection and recognition of specific patterns, actions or
agents. Little is known about the perception of biological patterns moving on translation.
We started from well-studied perceptual tasks relative to rigid motion and compared the
performance for biological motion.
In the first set of experiments, the contrast effect on speed perception was
analysed. Participants performed a speed judgment in which two simultaneous point-light
walkers (PLW) were animated in different translational speeds and contrasts against the
background. Upright translational biological motion was compared to rigid translational
motion in Experiment 1 and with inverted biological motion in Experiment 2. Higher error
rates, reaction times and contrast effects on speed perception were found for
translational biological motion when compared with the rigid one. Significant differences
were not found between upright and inverted stimuli. Experiment 3 was implemented in
order to control the role of a positional cue in the speed judgment. Starting and finishing points of the trajectory varied so that the faster and slower PLW could finish the trial at a
relative forward or backward position. In spite of the variation of the starting and finishing
points of the trajectories, the pattern of results was still congruent with the findings of
Experiments 1 and 2. Participants seemed to do factual speed judgments instead of
using spatial cues as a sort of reference frames or positional matching. Since the
perception of biological patterns was sensitive to contrast effects but was not affected by
familiarity, it is suggested that perception of biological and rigid patterns may follow the
same computational rules, at least on tasks involving translational patterns and speed
judgments.
In the second set of experiments, we studied the role of (other or self-) reference
and observers’ movement on the perception of translational biological motion. In
Experiment 4, we compared once more the performance on speed judgment in otherreference
task, but now for translational biological and rigid motion pattern moving
toward the observer. Again, participants were better in performing the speed judgment for
rigid motion. A higher proportion of correct responses, lower standard deviation and lower
reaction time were obtained on this condition. We can argue that higher computational
load impairs the biological motion perception. Experiment 5 and 6 were conducted to test
the hypothesis that the judgment’s reference and observer’s movement would affect the
perceptual performance involving biological motion. A self-based time-to-contact (TTC)
and time-to-passage (TTP) judgment between an external visual object (biological or rigid)
and the observers (static and walking) were presented. The self-based reference
attenuated performance’s differences between biological and rigid conditions at least as
far as speed perception and TTC/TTP judgment is concerned. These experiments found
that walking observers were more prompt and accurate to estimate time-to-contact and
time-to-passage when compared with static ones, even in a dual-task situation.
Our findings might indicate that classical theories of biological motion perception
that defined it as a special case of robustness of the visual system are confined to
recognition or detection paradigms. Those findings are hard to extrapolate to the speed
perception of translational biological motion patterns. Self-referenced tasks and
observer’s movement contributed to the reduction of differences between the perception
of simple (rigid) and complex (biological) motion perception. O desenvolvimento de políticas e normas para a melhoria da segurança rodoviária deve considerar todos os aspectos do ambiente rodoviário assim como os factores humanos associados. De forma a compreender e prevenir os conflitos de tráfego, é crucial a análise do processamento da informação disponível em ambientes rodoviários. Os conflitos de tráfego são frequentemente causados pela detecção tardia de outros utilizadores da via, sendo os peões especialmente vulneráveis nestas situações (Rumar, 1990). O conhecimento acerca das variáveis que afectam a detecção e a estimativa de colisão pode constituir-se como um contributo importante para o aumento da segurança rodoviária e na prevenção de consequências mais severas nos utilizadores vulneráveis das vias. Assim, o objectivo principal deste estudo foi compreender como a informação extraída de padrões de movimento biológico em translação é analisada. Desde os estudos de Johansson (1973, 1976) que é assumido que o sistema visual humano está altamente preparado para retirar informações relevantes dos padrões de movimento biológico (Cutting & Kozlowski, 1977; Dittrich, 1993; Pollick, Kay, Heim, & Stringer, 2005; Troje, 2002, 2005). Contudo, a quase totalidade dos estudos clássicos na percepção do movimento biológico são focados na detecção e reconhecimento de padrões específicos, acções ou agentes. Sendo necessária informação adicional acerca do processo perceptivo de padrões de movimento biológico em translação, partimos da realização de tarefas perceptivas bem estabelecidas relativas ao movimento rígido e comparámos com o desempenho no movimento biológico. No primeiro conjunto de experiências, foi analisado o efeito de contraste na percepção de velocidade. Os participantes realizaram o julgamento de velocidade numa situação na qual dois point-light walkers (PLW) simultâneos foram apresentados com diferentes contrastes relativamente ao fundo e com diferentes velocidades de translação. Na Experiência 1, o movimento de translação biológico canónico foi comparado com o movimento de translação rígido, enquanto que na Experiência 2 foi comparado com o movimento de translação biológico invertido. O padrão biológico canónico apresenta uma maior taxa de erro, tempos de reacção mais elevados e maior vulnerabilidade ao efeito de contraste na percepção da velocidade do que o padrão rígido. No entanto, não foram encontradas diferenças significativas entre o estímulo canónico e invertido. A Experiência 3 foi implementada com o objectivo de se controlar o papel das pistas posicionais na tarefa de julgamento de velocidade. Os pontos iniciais e finais da trajectória foram combinados de modo a que os PLW´s mais rápidos e mais lentos pudessem terminar o ensaio numa posição relativamente mais avançada ou atrasada. Apesar desta variação, o padrão de resultados foi congruente com as observações das Experiências 1 e 2. Aparentemente, os participantes realizaram julgamentos de velocidade factuais ao invés do uso de pistas espaciais como uma espécie de referência ou de comparação de posicionamento. Dado que a percepção dos padrões biológicos foi mais vulnerável aos efeitos de contraste mas não foi afectada pela familiaridade, sugerimos que a percepção de movimento biológico e rígido poderá obedecer às mesmas regras computacionais, pelo menos em tarefas que envolvam padrões translacionais e julgamentos de velocidade. No segundo conjunto de experiências, analisámos o papel da referência (exocêntrica e egocêntrica) e do movimento do observador na percepção de movimento biológico. Na Experiência 4, comparámos novamente o desempenho num julgamento da velocidade numa tarefa exocêntrica, mas agora para um padrão de movimento rígido e biológico de translação na direcção do observador. Os participantes obtiveram um melhor desempenho (maior proporção de respostas correctas, menor desvio padrão, menor tempo de reacção) no julgamento da velocidade para o movimento rígido. Uma vez mais foi encontrado o mesmo padrão de resultados. Podemos assumir que a maior complexidade computacional dificulta a percepção do movimento biológico. As Experiências 5 e 6 foram realizadas com o objectivo de se testar a hipótese de a referência de julgamento e o movimento do observador poderem influenciar o desempenho perceptivo do movimento biológico. Foi apresentado um julgamento baseado no tempo até ao contacto (TTC) e tempo para a intersecção (TTP) entre um objecto visual externo (biológico ou rígido) e os observadores (estáticos ou em movimento). Este tipo de tarefa atenuou as diferenças no desempenho entre as condições biológica e rígida. Com base nestas experiências verificámos que os observadores em movimento estavam mais preparados para estimar o TTP e o TTC em comparação com os observadores estáticos, mesmo com a carga adicional de uma dupla tarefa. Estes resultados indicam que as teorias tradicionais da percepção do movimento biológico, que a definem como um caso especial de robustez do sistema visual humano, estão confinadas aos paradigmas do reconhecimento e da detecção. É difícil esta perspectiva ser generalizável, pelo menos para a percepção dos padrões de movimento biológico em translação. As tarefas de referência egocêntrica e o movimento do observador contribuem para a redução das diferenças entre a percepção do movimento simples (rígido) e o complexo (biológico). |
Tipo: | Tese de doutoramento |
Descrição: | Tese de doutoramento em Psicologia Experimental e Ciências Cognitivas |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/9791 |
Acesso: | Acesso aberto |
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