10.10 Filtros sintonizados a la orientación de los rasgos

Los filtros especializados en el realce de contornos típicos de las células ganglionares y NGL, modelizados mediante la DOG-2D o el Laplaciano de la Gaussiana no eran sensibles a la orientación de las frecuencias espaciales y podría decirse que eliminan o reducen la redundancia de primer orden. Es decir, eliminan información redundante en un entorno de vecindad (los píxeles adyacentes de todas las orientaciones, o sea, son no orientados).
Ahora veremos como filtros selectivos (o sintonizados) a la orientación de las frecuencias tratan de minimizar la redundancia de segundo orden. Este tipo de redundancia es una consecuencia de que, en las imágenes naturales, es altamente probable que el contorno de un objeto continúe en la misma orientación y, por tanto es más fácil predecir que en el improbable caso de que dicho contorno cambiase continuamente  de orientación. Aquí, la reducción de la redundancia de segundo orden conduce a una gran economía de extensas áreas de la imagen constituidas por numerosos píxeles, ya que una sola célula simple del córtex  visual es capaz de detectar y codificar uno de esos bordes orientados. Esto podría considerarse como un detector de líneas, franjas, barras que presentan una específica inclinación, como los descubiertos por Hubel y Wiesel (1959). Por tanto, el tipo de filtrado requerido para modelizar este procesamiento debe mostrar dos propiedades
1. -  Selectividad a la frecuencia espacial (grosor de las líneas).
2. -  Especificidad en la orientación de estas (inclinación).

Estas propiedades se satisfacen con cierta función matemática conocida como función Gabor-2D.


FIGURA 25.- Una imagen y las salidas de dos filtros gabor-2D sintonizados a orientaciones de 0o (rasgos verticales) y 90o (rasgos horizontales).

En efecto, las células simples del córtex estriado se hallan sintonizadas a estrechas bandas de frecuencias espaciales y a estrechas franjas de orientaciones (Campbell y Kulikowski, 1966 ;De Valois, Albrecht y Torrell, 1982). Por otra parte existen evidencias neurofisiológicas (Marcelja, 1980) y psicofísicas (Daugman, 1984) de que la respuesta de los campos receptivos asociados a las células simples, o la actividad de los canales psicofísicos del Sistema Visual puede modelizarse con suficiente precisión mediante funciones gabor bidimensionales (2D), como puede comprobarse en la Figura 25.