The role of prior knowledge in color perception
Dr. Maria Olkkonen (Dept. of Psychology, Durham Univ.)

Color perception is computationally hard because the light signal reaching the eye from a surface depends not only on the reflectance of the surface, but also on the illumination impinging on the surface. Statistical regularities about surfaces and illuminants, learned through interacting with our environment and through social communication, may contribute to our ability to compensate for changes in illumination when estimating object color. In this talk, I will review results on the role of learning and prior knowledge in color constancy, with a special focus on color categories and object identity. I will also discuss the role of experimental paradigm in the study of color constancy, in particular the role of task and stimulus realism. I will close with a sneak peak to an ongoing collaboration with Prof. Mizokami and Dr. Saarela where we aim to overcome issues with ecological validity by studying color constancy with real objects under real illuminants.
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Integrating visual features into perceptual wholes
Dr. Toni Saarela (Dept. of Psychology, Univ. of Helsinki)

Visual features never occur in isolation, and objects and surfaces in the visual environment differ from each other in several respects. Integrating information from several sources, or "cues", is a fundamental property of the visual system and can enable us to perform better in several visual tasks. Integration of visual cues can occur "across space", as when integrating information from distinct spatial locations. It can also happen "across dimensions", as when integrating different types of spatially overlapping cues. I will present examples of both types of integration. First, as an example of spatial integration, I will discuss results from experiments characterizing the sampling of hues when estimating the mean hue of an ensemble of colors. The second example of spatial integration is face recognition: I will present an example case of statistically optimal integration of facial features when memorizing and recognizing facial identity. To illustrate spatially local integration of cues from different visual dimensions, I present results from optimal integration of cues such as texture, color, and glossiness when evaluating surface properties. Finally, I will highlight the importance of manipulating the extrinsic uncertainty in a psychophysical task when measuring integration, and will show how mandatory integration of visual cues can also have its downsides, as it can in some cases prevent the selection of individual feature dimensions for further processing.

　止まっている電車に乗っている時に、隣のホームに停車している電車が走り出したところを見ると、あたかも自分の乗っている電車が動き出したかのように感じることがある。こうした現象を視覚誘導性自己運動知覚（ベクション）と呼ぶ。我々は外界を移動するときに、動き始めた方向の情報を前庭系から受け取り、その後、視覚系からは移動中に生じる光学的流動（オプテカルフロー）を移動方向情報として受け取る。また、こうした流動情報は聴覚では音が、皮膚感覚では空気が同様の情報として受け取ることが知られている。しかしながら、皮膚感覚から受け取る情報がどのように移動情報として成立するのかというメカニズムについて解明はされていない。そこで、皮膚感覚から受け取る情報が移動情報となる特徴について前庭系刺激と視覚系刺激を用いて検討を行った。その結果、皮膚感覚単体では移動情報として成立しないこと、前庭系との相互作用が認められること、飽和速度の存在、変化を伴う皮膚刺激は前庭刺激と同等の早さで移動情報を受け取れることが確認された。更に、視覚系との関係を検討すると皮膚感覚に与えられる温度の違いが視覚刺激で生じるベクションにも影響を与えることが確認された。前庭系と視覚系の刺激を同時に呈示した場合と前庭系と皮膚感覚系に同時に刺激を定時した場合では、後者の方が早くベクションを知覚することが確認された。これらの結果から得られた、皮膚感覚からの移動情報の成立メカニズムを報告する。。

　ヒトには照明光の分光分布の違いによって物体の色の見え方が大きく変化しないという、色恒常性が備わっている。色恒常性には、照明光の色相変化に対する順応が関わっていると考えられ、多く検討されている。しかし、照明光による彩度変化についてはほとんど検討されていない。色コントラストに対する順応や画像の彩度に対する順応効果が報告されているが、いずれもディスプレイ上の刺激を用いた研究である。そこで、本研究では、照明による環境の彩度変化がもたらす色知覚への影響について検討する。 　照明の色温度（白色を照らした時の色）は同じだが、赤緑の方向の色域（彩度）が大きく変化する2つの光源（高彩度光照明、黒体類似照明）を用いて、色の見えに関する実験を行った。実験1では「高彩度光照明に十分順応した時」「その後、黒体類似照明に変化した直後」「黒体類似照明に十分順応した時」において色票および実物体の色の見えをエレメンタルカラーネーミング法で応答させた。被験者の彩度知覚は、黒体類似照明に変化した直後に大きく低下し、黒体類似照明に十分順応した時、回復することが予想された。実験の結果、色の見えの変化は、緑色相では確認されなかったが、赤色相では予測通りとなった。実験2では、実験1で用いた2つの照明光のいずれかに順応した後、指定の物体に注目し、2つの照明光の混合比率を調節した10種類の照明光のうち、どの照明光での色の見えが自然かを応答させた。実験の結果、順応した照明光に近い照明光の時に自然な色の見えと判断された。 　以上より、実環境における照明による物体の彩度変化に対しても、彩度順応効果が生じることが示された。

DIC川村記念美術館で、2018年4月14日（土）－8月26日（日）に開催されていた特別展「ゆらぎ　ブリジット・ライリーの絵画」を鑑賞します。
　ブリジット・ライリー（1931-）は、幾何学的パターンによって画面に動きをもたらす抽象絵画で知られるイギリスの芸術家です。図像が動いているように知覚して平衡感覚を失うといった効果をもたらす絵画「オプ・アート」は1960年代に隆盛を極めた絵画様式で、色彩理論と心理学、知覚生理学をもとに考案されました。ライリーはオプ・アートの代表的な画家として知られています。
http://kawamura-museum.dic.co.jp/exhibition/20180826_kokokara.html

　For glossy objects, the light reflected from the surface is a weighted sum of two types of reflection: a diffuse reflection in which the illuminant spectrum is modified by the surface reflectance, and a specular reflection in which the scene illuminant is returned spectrally unmodified. I will present three experiments that investigate mechanisms to support colour constancy for such objects. First, we conducted an experiment to judge surface and illuminant colour changes under point light sources. Second and third experiments, however, explored our ability to identify surface colours of glossy objects under environmental illumination that introduces a complex spatial pattern of specular highlight on the surfaces. All experiments employed computer-rendered objects that take account of the complex interaction between material and illumination. Specular reflection showed its potential to aid colour constancy, but the effect strongly depended on the type of task and tested conditions.

　映像システムそのものが3次元であるボリュームディスプレイは，特殊なメガネ等を必要とせず，3次元像をそのまま表示できる究極の3次元表示技術の一つである．我々の研究グループではボリュームディスプレイが奥行き方向にも情報を持つという特徴に着目し，複数の画像・映像を表示するディスプレイを開発した．このディスプレイは一つのパターン（点灯や投影）で複数の画像・映像を表示可能であり，それぞれの画像・映像は特定の位置からしか観察できないという高い指向性を有している．本講演では，この技術を用いて作製した3Dクリスタル，LED型および糸型のボリュームディスプレイについて紹介する．

　複数の要素刺激円の呈示される領域の拡大にともない要素の見かけの大きさが縮小する錯視現象を報告した（Uechi & Ichikawa, VSS2016）．本研究では，要素としての円刺激の個数と大きさ，円刺激が構成する領域の大きさ（偏心度）を操作し，これらの要因が要素の見かけの大きさにどのような影響を及ぼすのか調べた．実験１では，円刺激の個数（2～6）と大きさ，その呈示位置（偏心度）を個別に操作し，円刺激の偏心度が大きくなるに従って，全ての個数条件で円刺激の見かけの大きさが縮小すること，円刺激の個数が多い方が縮小の程度が顕著になることを見出した． 　実験２では，円刺激の個数（１，２）と大きさ，呈示位置（偏心度）を組み合わせ，円刺激の見かけの大きさの縮小を引き起こす要因が円刺激の呈示位置なのか，要素が構成する領域の拡大なのか，あるいはその両方なのか検討した．円刺激の個数によらず，偏心度の拡大に応じて見かけの大きさの縮小が示された．さらに，円刺激が小さいほど偏心度の拡大に伴う見かけの大きさの縮小の程度が顕著になることを見出した．円刺激が構成する領域の拡大は刺激までの観察距離の縮小を意味する．ところが，この際，円刺激の網膜上の大きさは変動しない．そのため，「大きさ−距離不変仮説」に基づき，大きな偏心度の領域に呈示された円刺激は，観察距離が小さいのに網膜上の大きさが同じということで，要素が縮小して知覚されたと考えられる．他方，単一の刺激呈示でも円刺激の大きさが縮小したことからは，刺激呈示位置の偏心度の拡大による円刺激の見かけの大きさの縮小が，偏心度に応じた視覚皮質における受容野の拡大による処理精度の低下(Carrasco & Frieder, 1997)に基づいても生じた可能性が考えられる．実験２では，小さい刺激ほど領域拡大による円刺激の縮小の程度が大きいという円刺激の大きさの効果が認められた．この効果については，要素の大きさが小さく，刺激までの距離が比較的大きいことが意味された場合ほど，領域拡大の意味する円刺激までの距離の短縮の程度がより大きくなることで生じた可能性が考えられる．

　注意の研究において、注意をどのように定義するかは、大きな問題になりうるが、心理物理的研究においては、実験で求められた処理の促進効果に基づいて注意を定義することで定義の問題を回避している。これは、人間を対象とした脳機能の研究において最も妥当な定義であると考えられる。しかし、この定義が不自然と考えられる状況となる場合もある。自覚的には注意を向けていないところで、注意効果が得られた場合、それは無意識のあるいは潜在的な注意となり、注意を向けていないという主観と矛盾する。本講演では、視覚的注意に関するいくつかの実験的研究から、この無意識な注意効果をどのように捉えるべきかについて検討する。

　筆者らはこれまで、主観的な代表色抽出によってアゲハチョウ科の色彩傾向を調 査してきた（梯,笠松 2015）。本研究ではより客観的なデータを得るため、類似 画像検索技術を応用したアゲハチョウ科の色彩分析を目的とした。具体的には、 Histogram Intersection（swain 1991）を用いて画像間の類似度を算出し、1-類 似度を画像間の距離として階層的クラスター分析の変数に用い、108枚の蝶画像 を分類した。各クラスターの画像群から、CIELChのヒストグラムを作成し、各属 性の分布特性を分析した。その結果、アゲハチョウ科の蝶の色彩からは主に次の 傾向がみられた。(1)明度が低く、明度差が開いた配色が多い。(2)彩度が低い配 色が多い一方で、彩度差が開いた配色も一部みられる。(3)色相は橙?緑が多く、 これらの補色がわずかに分布する。

　複雑な背景の中から, 様々な餌や様々な天敵などのカテゴリを効率よく探索することは, ヒトを含めた動物が環境に適応するために必須な注意機能だと考えられる。本研究では妨害刺激である非カテゴリ事例の中から標的刺激であるカテゴリ事例を探索するカテゴリ探索課題を, 多くのカテゴリ化研究や視覚探索研究で被験体として用いられてきたハトに行った。標的刺激であるカテゴリ事例は, 日本人男子学生顔画像の合成画を用いて作成した。自然カテゴリの事例を模しており,カテゴリの事例が共通して持つ要素と事例に特異的な要素をもつ。妨害刺激にはカテゴリ作成に用いなかった顔画像を用いた。
　実験1では, 非カテゴリ事例の中からカテゴリ事例を探索するカテゴリ探索がハトは可能であることが明らかになった。実験2では, 新奇な事例特異的要素をもつ新奇事例に, 探索反応が転移することが確認された。また, 新奇事例を含めて訓練を行ったところ, 訓練事例において, 妨害刺激数が増加しても探索時間が上昇しない効率的な探索が確認された。実験3では, 共通要素合成率を変化し, カテゴリ典型性が異なる新奇事例を標的刺激として使用したところ, 典型性が高い事例に効率的な探索が転移した。共通要素がカテゴリ事例に注意を誘導する特性になることで, カテゴリ事例の探索を効率的に行っていたと考えられる。学習を通して獲得したカテゴリカルな情報によって, ハトはカテゴリの探索を効率良く行うことが明らかになった。また, 様々な典型性の事例を含めて訓練したところ,典型性の低い事例も効率的に探索できるようになった。様々な典型性の事例を学習することで, 共通要素が注意を誘導するだけでなく, 個々の事例も直接注意を誘導し, 多様な典型性の事例からなるカテゴリを効率良く探索できたと考えられる。ハトはカテゴリの探索方略を柔軟に変化させることが明らかになった。

　電磁場の生体作用，あるいは生物が電磁場をどのように感じるかについて，物質レベルから生物個体レベルまでのスケールにおける研究を紹介します．ここでは主に直流磁場の生体物質レベルでの効果の例を取り上げ，そのメカニズムの考え方を述べたいと思います．光や視覚に関する話題として，魚のうろこに存在する高屈折率のフォトニック結晶の光散乱や構造色における磁場効果を紹介致します．また，近年話題となっている鳥の視覚系における光感覚機構に重畳した磁気知覚の存在（他の研究者の情報）も解説し，磁気の生物効果の現状を議論致します．

　熟知物の色のみえには記憶色が影響を及ぼすことが知られている. たとえば, Hansen et al. (2006) は, 見慣れた野菜の画像の色度を灰色に見えるまで調整させる課題を行い, その主観的灰色点が灰色よりも典型色の反対色側にずれること (記憶色効果) を示した. 記憶色効果は対象を熟知していることによって生じる可能性が高いが, Hansen et al. では熟知物のみを用いていたため, 記憶色効果の強さが熟知度の関数として記述されるかどうかは未検討である. そこで本研究では, 熟知度 (主観的な接触頻度: 高, 中, 低) の異なる食品関連企業のロゴマークをターゲットとし, 対象の熟知度と記憶色効果の関係を検討した. 本講演では, 筆者らが行った上記の実験研究について紹介する.

　色が特徴的な物体そのものの色の見えについては幾つか研究報告があり、特徴的な色の方向へシフトする（例えばバナナであれば、無彩色が黄色にシフトして見える）という報告がある。しかし色が特徴的な物体による色の見えへの間接的な影響は研究報告が余りない。一方、画像処理技術の分野では、特定の被写体の色をWBのゲイン算出に利用する手法も提案
されている。そこで本発表では、実際に視覚の見えとして特徴的な色を持つ物体の存在が光源推定の手掛かりに成っているのか、色恒常性への影響を検討した研究結果について紹介する。
　色になじみのある物体としてバナナを使用して実験を行った。第１の照明条件下においてバナナ有無の２条件下でパッチを提示し、パッチの色の見えを記憶してもらい、次に、第２の照明条件下で第１の視環境で記憶したパッチの色と一致する様にパッチの色を調整してもらう。この実験を異なる照明条件下で実験を行うことにより、色恒常性の変化を確認した。バナナの有無により被験者によっては色恒常性の改善が見られたが、被験者によるバラツキも大きいことから、色になじみのある物体による周囲の色の見えへの影響は大きくないとの結果が得られた。同時期に発表された他のグループからは影響を示唆する報告があり、違いの確認もしつつ本研究結果について報告したい。

　コンピュータの性能向上，ネットワークの広帯域化により，ディジタルコンテンツの扱いが容易となってきた．これに伴い，商品としてのディジタルコンテンツの流通が増加しており，その著作権保護が問題となっている．これらコンテツ保護に対する代表的な対策技術の一つに，電子透かしがある．電子透かしは，コンテンツに著作権情報を埋めることにより，不正利用を抑止する方式である．
　さらに近年，通信路や通信端末など再生環境の多様化により，一つのコンテンツをユーザ権限に応じて様々な品質で配送することが要求されている．この要求に対応するため，一つのコンテンツを複数の単位データに分けて，それらの単位データを優先順位付け，すなわち，階層化し，単位データごとに異なる暗号鍵を用いて暗号化処理を施す手法がある．この階層的暗号化手法によって，コンテンツ情報の一部のみの暗号解除および再生が可能となり，暗号化されたコンテンツの利便性が向上する．その結果，コンテンツ配信サービスにおいて，ある権利を有するユーザに対して，その権利に応じた品質でコンテンツを提供する，アクセス制御が実現可能となる．
　本発表では，ハッシュ関数の利用に基づいた，コンテンツ配信サービスのためのコンテンツ保護技術について紹介する．

　ある面で反射された光が眼に届く時の強度（輝度）は、その面に当たる照明の強度によっても、面の反射率によっても変化する。そのため、同一の輝度を生み出す照明強度と反射率の組み合わせは無限にあり、単一の輝度から照明強度と反射率を一義的に決めることはできない。この多義性を解くために、視覚システムは輝度の変化する領域（エッジ）を解析し、輝度エッジが照明の変化によるものか反射率の変化によるものかを解釈しなければならない。一般に、輝度エッジのぼけや、エッジ間の肌理の連続性は、そのエッジを照明エッジと解釈する手がかりとなることが知られている。しかし、肌理上にぼけた輝度エッジをもつ領域を配置すると、単独であれば照明エッジの解釈を促進する手がかりを組み合わせているにもかかわらず、水が染みたような反射率の異なるものとして知覚されることをわれわれは発見した (肌理上の水染み現象, 澤山・木村2011)。本発表では、この現象生起の基礎となるメカニズムについて検討した研究を紹介する。
(1) 肌理上の水染み現象の定量化
　タタミ、大理石、チェッカーのように様々な肌理を持つ面刺激と、空間的に一様な面刺激を用い、評定実験を行うことによって肌理上の水染み現象を定量化した。結果、一様刺激では、ぼけた輝度エッジをもつ領域を配置することによって、その領域が影のような照明強度の違いにより生じたと判断されたが、タタミ刺激と大理石刺激では、染みのような表面反射特性の違いにより生じたと判断された。しかし、チェッカー刺激では、一様刺激と同様に、ぼけた輝度エッジをもつ領域が照明強度の違いにより生じたと判断され、肌理上の水染み現象が生じなかった。これらの結果は、肌理上の水染み現象の生じ方が肌理の種類によって異なることを示唆している。
(2) 肌理上の水染み現象に肌理の空間周波数が及ぼす影響
　肌理を持つにもかかわらず現象の生じなかったチェッカー刺激が、粗い空間特性(0.17 c/d)を持っていたことから、肌理の空間周波数の影響を検討した。様々な空間周波数のチェッカー刺激を用いて評定実験を行った結果、中程度の空間周波数成分(0.5 ~ 2 c/d)を多く含むチェッカー刺激において、現象の生起が確認された。さらに、タタミ刺激や大理石刺激のように、もともと現象が強く生じる肌理では中程度の空間周波数帯域のエネルギーが強いこと、粗いチェッカー刺激のように現象が生じなかった肌理であっても、この帯域の空間周波数成分のみを取り出せば現象が生じることを確認し、現象の生起に中程度の空間周波数成分が重要であることを示した。
　以上から、輝度エッジの解釈過程は肌理とエッジの処理の相互作用により影響を受けること、そして、その相互作用は空間周波数によって規定されることが示唆された。

　さまざまな照明条件で撮影された画像中の色認識はコンピュータビジョンやマシンビジョンに有効であり非常に重要であるが，色恒常性を解決する手法は未だに確立されておらず，特に，人間の色覚特性を調べた心理物理実験の結果を利用した有効な色認識手法は提案されていない．
そこで，人間がもつカテゴリカル色知覚と色の恒常性の機能を備えたモデルを獲得し，これを用いて未知の照明光下で撮影された画像中の物体色の色認識を行うことを目的として，様々な照明条件下で行われたカテゴリカルカラーネーミング実験の結果をニューラルネットワークで学習することで，色恒常性も考慮したカテゴリカル色知覚モデルを獲得する．
また，このモデルを画像中の各画素の色認識に適用してモデルが人間と同じように色認識をできることを示す．