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第二章:知觉
——感觉是人类认识世界的第一步,通过
感觉,我们从内外环境中获取信息。通过
知觉,我们根据自己的知识经验对于从环
境中输入的信息加以整合和识别,使杂乱
无章的刺激具有了意义。
本章主要内容
• 第一节: 知觉信息与知觉过程
• 第二节: 模式识别
• 第三节: 结构优势效应
• 第四节: 实验二
第一节 知觉信息与知觉过程
• 一、知觉概念的演变
• 二、两种对立的知觉理论(重点)
• 三、知觉的加工过程(重点)
• 四、知觉的组织
一、知觉概念的演变
• 知觉的历史演变
• 现代认知心理学认为,知觉是确定人们
所感受的刺激物的意义的过程。或者说,
知觉是解释刺激信息,从而产生模式和
意义的过程。
一、知觉概念的演变
• 现代认知心理学家对知觉观:
• 知觉是寻求对信息的最佳解释过程。(D.
H.Schuster,1964,不可能图形)
• 知觉过程具有积极主动性和选择性。
• 知觉依赖于过去的知识经验,是现实刺
激和过去知识经验相互作用的结果。
二、 知觉理论
1、直接知觉理论:吉布生(J.J.Gibson)提
出的
2、构建知觉理论:布鲁纳(J.S.Bruner)和
Neisser
建构知觉观
• 建构感知观,或结构主义知觉理论(constructivist theory)
• 知觉是一个积极的和构建的过程
• 知觉并不是由刺激输入直接引起的,而是所呈现刺激与内部
假设、期望、知识以及动机和情绪因素交互作用的产物
• 知觉有时可受到不正确的假设和期望影响,因而也会发生错
误
The Muller-lyer illusion
The Ames room illusion
想一想:
这一错觉是怎样产生的?
直接知觉观
• 直接感知观,认为环境可提供的信息足以产生知觉,知
觉并不需要内部过程和表征的参与。
• 刺激眼睛的光线模式是一个结构性的光学分布;
• 这种分布能提供空间中目标分布特征的明确或恒定信息;
• 知觉在很少或没有信息加工参与的
情况下,可以通过共振直接从光学
分布中提取各种丰富信息。
线条透视
结构密度
遮盖关系
对两种知觉观的评论
• 建构知觉观——
强调人主观能动性
人的知觉常常是错误的吗?
大多数实验和演示都用了人工或非自然刺激
• 直接知觉观——
强调环境信息
真的不需要假设内部表征来理解知觉吗?
“看见”与“看成”是两个不同的过程
• 一系列实验证明——经验的作用
三、 知觉的加工过程
1、自上而下加工——自下而上加工
2、部分加工——整体加工
自下而上与自上而下加工
• 自下而上(bottom-up)加工:
指由外部刺激开始的加工,通常是说先对较小的知
觉单元进行分析,然后再转向较大的知觉单元,经过
一系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。
• 自上而下(top-down)加工:
由有关知觉对象的一般知识开始的加工,由此可以
形成期望或对知觉对象形成假设,这种期望或假设制
约着加工的所有阶段或水平,从调整感受器官到引导
对细节的注意。
•Tulving, Mandler & Baumal的实验
•
自变量
• 上下文情况:无上下文、4字上下文、8字上下文(考
察自上而下加工)
• 靶子词呈现的时间:0~140ms,以20ms变化(考察
自下而上加工)
•
因变量:靶子词识别率
•
结果:
• 随呈现时间增加,靶子词识别率上升。
• 有上下文的始终优于无上下文的,但两者差距随呈
现时间延长而缩小
•整体加工与局部加工的实验a(Navon,1977)
听觉材料
300ms
40ms
视觉材料
自变量:总体的一致
性关系与局部的一致性
关系
因变量:反应时间(按键判断
听到的是哪一个字母,按键作反应)
80ms
实验结果:
总体的一致性关系有主效应:
一致<无关<冲突
局部的一致性关系无主效应:一致=无关=冲突
•整体加工与局部加工的实验b(Navon,1977)
• 自变量:两个
• 不同指导语(注意整体、注意局部)
• 大字母与小字母的一致性关系(冲突、无
关、一致)
• 实验程序:
预警信号——视觉刺激(40ms)——掩蔽—
—反应
• 实验结果:
• 大字母识别快于小字母
• 在注意整体的指导语下,小字母是否与大字母冲突
并不影响反应时,冲突=无关=一致
• 在注意局部的指导语下,大字母是否与小字母冲突
则会影响到反应时,两者冲突时,对小字母的反应
时最慢。
四、 知觉的组织
1、知觉的组织单元(整体与部分)
2、知觉的组织原则:接近律、相似律、良好连续律、
封闭律、共同命运律等。
1.邻近性。空间上接近的部分容易看成一个整体;
2.相似性。视野中相似的成分容易看成一个整体;
3.对称性。在视野中,对称的部分容易组成图形;
4.良好连续。具有良好连续的事物容易组成图形;
5.共同命运,或称同方向原则,如果一个对象中的一
部分都向共同的方向去运动,那这些共 同移动的
部分就易被感知为一个整体;
6.封闭。视野中封闭的线段容易组成图形;
7.线条朝向。线条朝向一致的容易组成图形;
8.简单性原则。具有简单结构的部分,容易组成图形。
第二节 模式识别
第二节 模式识别
• 一、模式识别及其过程
• 二、模式识别的理论
模式识别
•
模式(pattern):
一 组 刺 激 或 刺 激 特 性 , 它 们 按一定 关 系
(如空间和时间)构成一个有结构的整体。
• 模式识别:
对模式的觉察、分辩和确认的过程。
• 实际上是知觉的过程。
模式识别的阶段和过程
• (一)感觉登记
感觉信息的暂时保存(afterimage就是一种
形式);部分报告法.
• (二)知觉分析与综合
借助于注意,选择信息,对所选信息进行处
理。
• (三)语义分析与综合
• (四)决策与核证
人类模式识别的特点
•
•
•
•
(一) 复杂性
(二) 适应性
(三) 可学习性
(四)语言的作用
(错觉图)
两幅图像有什么问题吗?
当然有问题
模式识别中的认知与非认知因素
• 一、模式识别中的认知因素
• (一)情境的作用(context)
• (二)知识表征的作用(representation of
knowledge)
• 1、 易化作用-熟悉度
• 2、 补充作用——the cht
• 3、 期待作用
知识经验在知觉中的作用
实验研究
Warren等(1970)的因素恢复效应实验。
实验时:让不同被试分别听一个不同的句子,
如:达尔马提亚狗
(1)It was found that the *eel was on the axle.
(2)It was found that the *eel was on the shoe.
(3)It was found that the *eel was on the orange.
(4)It was found that the *eel was on the table.
在每个句子中, *表示某个字母缺失。
结果发现,(1) wheel (2) heel (3) peel (4) meal
结果表明
人在知觉一个句子时,可以依据上下文和
对整个句子的理解,而把一个词所缺失的字母
(因素)恢复起来,上下文不同,所恢复的因
素也不同。
这种因素恢复现象是已储存的知识作用的
结果,依赖于现实刺激的信息和已储存的信息
的相互作用。
•
•
•
•
•
模式识别中的非认知因素
(一)需要与动机的影响
(二)价值与态度的影响
(三)情绪的影响
(四)人格的影响
场依存和场独立
• 模式识别的早期理论
• 模板匹配理论
• 原型理论
• 特征分析理论
• 小妖模型
生理和心理学证据
一、模板说
(1)模板(template):存在于人的长时记忆中的、
与外部刺激具有一一对应关系的外部模式的小复本。
(2)当一个刺激作用于人的感官时,刺激信息得
到编码,并与已存储的各种模板进行比较,然后作
出决定,看哪一个模板与刺激有最佳的匹配,就把
这个刺激确认为与那个模板相同。这样模式得到识
别了。
(3)每个模板与一定的意义相联系,受到识别的
模式便得到解释。
• 基本思想:
• 模式的识别需要刺激与模板相匹配,而这种
匹配要求两者有最大程度的重叠。
• 如果模式在外形、大小或方位等某一方面有
所变化,要有与之对应的模板,否则不能识
别或发生错误。增加记忆负担?
典型识别失败例子
预加工
在模板匹配模型中,增加了一个预加工过程,
即在模式识别的初期阶段,在匹配之前,将刺
激的外形、大小或方位等加以调整,使之标准
化。这样就可以大大减少模板数量。
问题:依据什么来调整刺激的外形、大小或
方位?
模板匹配模型
模板说的实验支持
Phillips(1974)让被试判断两个先后呈现的
棋局模式的异同,两个模式在呈现时的空间关系
有两种情况:重叠和位移。
结果发现:当两个模式呈现的时间间隔在300
ms以下时,重叠情况下的正确判断的百分数要高
于位移情况下。
这说明在视觉贮存的时间内,两个模式的空
间重叠有利于识别,即模板匹配在模式识别中是
起作用的。
模板说的应用
模板说在机器的模式识别中得到实际应用:
制作一些特殊的数字,用于支票的银行帐户、
信用卡、提款卡等的编号,计算机可以成功的识
别。
超级市场的商品价格可以用线条的宽度、位
置及空间间隔进行编码,构成一定的模式,通过
模板匹配而由计算机读出。
评 价
• 人必须事先存储相应的模板,才能识别一个
模式。即使存在预处理过程,模板数量仍然
是巨大的。记忆负担、模式识别缺乏灵活性;
• 很难解释人何以迅速识别一个新的、不熟悉
的模式?
二、原型说
原型(prototype):不是某一特定模式的内部
复本,而是一类客体的内部表征,即一个类别或
范畴内所有个体关键特征的概括表征,它反映的
是一类物体所具有的基本特征。
原型不仅是对一类刺激的概括,也是这类刺
激在头脑中的最优代表。
当刺激与某一原型有最近似的匹配,即将该刺
激纳入此原型所代表的范畴,从而得到识别。
支持实验
Posner(1967)利用9个点构成几种基本的
模式,如三角形、字母M或F以及随机点模式 。
在一组实验中,先让被试看其中3种原型
的畸变模式,这些畸变模式一个个地随机呈现,
要求被试将所呈现的每个畸变模式划入某个范
畴(原型),对他们的每次分类操作均给予反
馈。
实验结果
被试对原有的畸变模式分类的正确率约为
87%;极为重要的,是对先前未看过的原型分
类的正确率也与此相当,而对新的畸变模式的
分类则较差。
实验说明:被试在实验的第一阶段中,已
经从一些畸变模式中有效地抽象出原型。被试
对畸变模式进行分类是将它们与原型作比较的。
Reed的模式识别实验
三、特征说
模式是由若干元素或成分按一定关系构成
的,这些元素或成分称为特征(Feature),而
其关系有时也称为特征。 模式可分解为诸特
征。
特征分析说试图将模式分析为组成它们的
各种特征,模式识别时需要对刺激的特征进行
分析,将之与长时记忆中的各种刺激特征进行
比较,一旦获得最佳的匹配,外部刺激就得以
识别。
• 特征说类似于模板说,Anderson指出,这种特
征可看成微型模板。但二者不同:
• 依据刺激的特征和关系进行识别,不管刺激的
大小、方位等细节,避开预处理的困难和负担,
使识别有更强的适应性。
• 同样的特征可出现在不同模式中,必然极大地
减轻记忆负担。
• 由于需要获得刺激的组成成分信息,即抽取必
要的特征和关系,再加以综合,才能进行识别,
这使该过程具有更多的学习色彩。
• 当不同模式具有一些相同特征时,使识别发生
困难。
Neisser实验(1964)
第一组
ODUGQR
QCDUGO
CQOGRD
QUGCDR
GDQUOC
RCGROD
UZOGQD
DUCGRO
……
第二组
IVMXEW
EWVMIX
EXWMVI
WVZMXI
EMWIVX
MWXVIE
VMWIEX
XEMIWV
……
材料分析:
一组中,其他字母多有曲线,靶子字母Z与其
相似程度很低;
二组中,其他字母有直线和角等,靶子字母Z
与其相似程度较高。
实验结果:
在a组材料中,搜寻靶子Z比在b组材料中要迅
速得多。表明当一些字母的特征有较大差别时,
就容易对它们作出区分,否则就会发生困难。
来自生理学研究的证据
实验表明,动物的视觉系统含有一些专门化
的神经细胞,它们只对有一定特征的刺激作出反
应或有最大反应。这种专门化的神经细胞被称为
特征觉察器。
研究表明,猫和猴的一些视皮层细胞分别只
对视野中的垂直光条或水平光条发生发应(Hube
l & Wiessel)。
Lettvin的研究表明青蛙的视神经节细胞对刺
激的特征有特定的选择性,如对比边界觉察器、
运动边界觉察器、凸边觉察器等。
Selfridge(1959)的“小妖”模
型
所谓的“鬼”(Demon)是指具有某种特
定功能的机制。
该模型以特征分析为基础,将模式识别
过程分为4个层次,每个层次都有一些“鬼”
来执行某个特定的任务,这些层次顺序地
进行工作,最后达到对模式的识别。(p75)
通过特征分析识别一个字母R
•
•
•
•
•
•
•
补充:模式识别的近期理论
一、视觉计算理论
二、注意的特征整合理论
(特征登记-特征整合阶段)
三、成分识别理论(物体识别)
几何离子(p90-91)
四、相互作用的激活理论
五、拓扑学理论(p95)
第三节:结构优势效应
一、字词优势效应
二、客体优势效应
结构优势效应
• 模式识别具有上下文效应:
•
•
•
•
字词优势效应(Word-Superiority Effect)
客体优势效应(Object -Superiority Effect)
构型优势效应(Configural -Superiority Effect)
字母优势效应(Letter -Superiority Effect)
• 整体的结构在模式识别中所起的有利作用,统
称为结构优势效应。
字词优势效应
识别一个字词中字母的正确率要高于
识别一个单独的同一字母(Reicher,196
9)。
·
D
实验操纵:
WORD
******
******
有无先行信息;
刺激呈现时间。
OWRD
D
K
判断:哪一个字母
是刚才在该位置上
看见过的。
Reicher的实验程序示例
实验结果
结论
无论事先告诉或不告诉供选择的字母,识别
字词中的一个字母要优于识别单个字母或非字词
中的字母,正确率分别高出约8%,差异均达到统
计学的显著性水平。
结果显示了字母识别中的字词优势效应。
该效应产生的原因是什么?
推理说;编码说;加工说。
二、客体优势效应
识别一个“客体”图形中的线段要
优于识别结构不严的图形中的同一线段
或单独的线段。这种现象称作客体优势
效应。
Weisstein & Harris(1974)研究了包含
在不同图形中的直线线段的觉察或识别。
实验材料
实验过程
实验前,被试要熟悉没有上下文图形
的4个单独的靶子线段(a-d)。
实验在暗室中进行。双眼对准荧光屏
上一个可见的注视点,启动开关,在荧
光屏上立即出现一个刺激图形(f-i),
随后出现掩蔽刺激。
被试任务
确认刚才在刺激图形中看到的是4个
靶子线段中的哪一个,并按一个相应的
键钮作出反应,主试给予反馈。
本章主要内容
• 知觉信息与知觉过程
• 模式识别(加工、理论)
• 结构优势效应(字词、结构)
• 实验二(会做实验)
下次再见!

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