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視覺處理的三個階段：馬爾如何構建我們對世界的三維理解？
大衛·馬爾（David Marr）是一位在視覺處理領域具有重大影響力的英國神經科學家。他提出的視覺系統運作理論不僅改變了我們對視覺的理解，也為計算神經科學的興起奠定了基礎。在馬爾看來，理解視覺需要經歷三個明確且互補的分析層次，即計算層次、算法層次和實現層次。
馬爾曾指出，最重要的設計系統層次是計算層次，因為它關注系統所需解決的問題及其解決方案。
馬爾將視覺描述為一個處理系統，從二維的視網膜圖像到三維世界的完整描繪。他的三個視覺處理階段包括根據場景的特徵組成進行的初步草圖、包含紋理的2.5D草圖及最終的三維模型。在初步草圖階段，我們提取場景的基本元素，例如邊緣和區域，這類似於藝術家迅速繪製的素描。
2.5D草圖階段則論及物體的深度和紋理，這反映了人類視覺系統如何透過立體視覺、視覺運動和聚焦來構建對環境的理解。
最終，馬爾的三維模型將資訊結合成一個連續的三維地圖，讓我們能夠全面把握環境。這些階段有助於幫助我們理解如何從最基礎的視覺數據生成更複雜的空間認知。
然而，馬爾所提出的視覺處理模型在某種程度上無法完全描述視覺注意力的核心階段。最近的研究則提出了一個新的視覺處理模型，認為視覺過程可被劃分為編碼、選擇和解碼三個階段。編碼階段是將視覺輸入（例如視網膜的神經活動）進行采樣和表徵；選擇階段是選出少量重要的輸入信息，以便進一步處理；解碼階段則是識別選定的輸入信號，例如判斷面前的人臉。
馬爾的這些理論在視覺科學和神經科學的研究中繼續產生深遠影響，並且對算法視覺及人工智能的發展起到了催化作用。這也再次證明了他的一個觀點：理解大腦的運作需要對其面臨的問題及其找到的解決方案進行深入研究。
他強調，理解神經系統的運作至關重要，而這也是他在研究中所推崇的觀點之一。
馬爾的研究展示了跨學科的強大力量，他在心理學、人工智能以及神經生理學中的成果，融合創新的模型得以解釋視覺處理的過程。這一切的成就最終集中在他的著作《視覺：人類視覺信息的計算研究》中，該書於1982年出版，對計算神經科學的快速成長起到了重要的推動作用。
隨著他在重視特定問題的探討中作出的貢獻，馬爾的思維方式對現今的科學研究仍然具有啓發性和指導意義。未來我們是否能充分理解三維世界中的視覺處理過程，並將此應用於更廣泛的人工智慧領域？
