认知心理学第二章知觉.ppt

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1、第二章 知觉,把来自感觉器官的信息（传感数据）转化为对目标、事件、声音和味道等的体验的过程。（Roth,1986）视知觉的复杂性：看起来相当简单，似乎不需要任何意志努力。在试图模拟该功能时遇到了巨大的障碍。到目前为止还没有任何一个计算机系统的认知速度与能力能与人的视觉系统相匹敌。,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,第一节 知觉信息与知觉过程,一、当代认知心理学对知觉的看法 第一，知觉是寻求对信息的最佳解释的过程；（不可能图形）第二，知觉过程具有积极主动性和选择性；（见图）第三，知觉依赖于过去的知识经验，是现实刺激和过去经验相互作用的结果。（见图）,Does the

2、 brain really have to explain the meaning of inputs?,图片里有几个人？,知识经验在知觉中的作用：1.斑点图,2.Warren等的音素恢复实验,让不同的被试分别听一个句子，句子如下：It was found that the*eel was on the axle.It was found that the*eel was on the shoe.It was found that the*eel was on the orange.It was found that the*eel was on the table.结果发现，被试倾向于将*e

3、el分别听为wheel、heel、peel和meel。,实验结果表明，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(音素)恢复起来，上下文不同，所恢复的音素也不同。这种音素恢复现象是已贮存的知识作用的结果，依赖于现实刺激的信息和已贮存的信息的相互作用。,3.Miller和Isard的实验 P21,实验结果表明，正常句子的知觉在所有的音噪比水平都优于异常的句子，而异常的句子又优于非语法句。正常句子和异常句子在知觉上的差别说明人可应用句子的意义，而异常句子与非语法句的差别则说明人可将语法应用于知觉，两者都表明人已有的语言知识对知觉的作用。,4.Biederman的不

4、同场景照片的研究 P22,实验结果清楚地说明，人在知觉自然环境中的对象时，是以已有的关于自然环境中诸景物的知识为依据的，有关诸景物的自然的空间关系的知识引导我们的知觉活动。,1）强调知识经验的作用2）强调知觉过程的主动性、建构性3)知觉也会发生错误(可受到不正确的假设和期望的影响),二、知觉理论（一）假设考验说（建构知觉观）,The Muller-lyer illusion,Ames房间,错觉：不同高矮的孪生姐妹,The Ames room illusion,想一想：这一错觉是怎样产生的？,（二）直接知觉观（以Gibson 为代表）主张知觉只具有直接性质，否认已有知识经验的作用；认为自然界的刺

5、激信息是完整的，可以提供非常丰富的信息，人完全可以利用这些信息，直接产生与作用于感官的刺激相对应的知觉经验，根本不需要在过去经验基础上形成假设并进行考验。,线条透视,结构密度,遮盖关系,线条透视线索,消失点,空气透视带来的深度感,浓淡远近法,纹理梯度线索,纹理变化带来的深度感,遮挡线索,遮挡近处目标挡住远处目标,阴影线索,熟知大小线索,模糊线索,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,三、知觉信息加工过程,1.自下而上（bottom-

6、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。,（一）自下而上与自上而下加工,2.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，从调整感受器官直到引导对细节的注意。,现在一般认为，知觉过程包括相互联系的自下而上加工和自上而下加工。但是，在不同情况下，知觉过程对这两种加工有不同的侧重：在良好的知觉条件下，知觉主要是自下而上加工，随着条件的恶化，自上而下加工的参与也逐渐增多。Tulving,Man

7、dler和Bauumal(1964)的字词识别实验，证明了字词识别既依赖自下而上加工，也依赖自上而下加工。P26,（二）整体加工与局部加工,整体加工:对于一个刺激客体，先知觉其整体，然后再知觉各部分的加工方式。局部加工：对于一个刺激客体，先知觉其各部分，进而再知觉整体的加工方式。,Navon通过实验认为知觉加工过程中存在总体特征优先现象。即在知觉加工的过程中，总体加工快于局部特征加工。而且当人们注意局部特征时，也不能不先知觉刺激对象的总体特征。,实验材料,实验方法,实验条件,被试任务,测验指标,实验结果,实验材料,实验方法,实验条件,被试任务,测验指标,实验结果,A1,A2,A3,S,A整体冲

8、突,B1,B2,B3,C1,C2,C3,B整体无关,C整体一致,局部冲突,局部无关,局部一致,局部冲突,局部无关,局部一致,局部冲突,局部无关,局部一致,实验材料,实验方法,实验条件,被试任务,测验指标,实验结果,整体冲突整体无关整体一致,局部冲突局部无关局部一致,局部冲突局部无关局部一致,局部冲突局部无关局部一致,整体的一致性关系,局部的一致性关系,实验材料,实验方法,实验条件,被试任务,测验指标,实验结果,判断听到的刺激是哪个字母，H还是S，并按键做出反应,实验材料,实验方法,实验条件,被试任务,测验指标,实验结果,RT,实验材料,实验方法,实验条件,被试任务,测验指标,实验结果,听觉辨别

9、的反应时依赖于听觉刺激与视觉刺激的总体的一致性关系,整体的作用大于局部,无关因素：被试的关注点进一步论证：视觉识别作业,视觉识别作业,被试分组,实验过程,被试任务,记录指标,实验结果,注意整体组（要求被试指出他看到的大字母是H还是S）注意局部组（要求被试指出他看到的小字母是H还是S）,视觉识别作业,被试分组,实验过程,被试任务,记录指标,实验结果,视觉识别作业,被试分组,实验过程,被试任务,记录指标,实验结果,判断看到的刺激是哪个字母，H还是S，要尽快，并尽量少犯错误,视觉识别作业,被试分组,实验过程,被试任务,记录指标,实验结果,反应时和正确率,视觉识别作业 00,被试分组,实验过程,被试任

10、务,记录指标,实验结果,注意局部组会受到干扰，而注意整体组不会受到干扰总体特征的知觉优于局部特征的知觉,Kinchla和Wolfe(1979)进行重复实验研究，认为小字母达到8度视角时，它比总体特征（大字母）更易识别。由此他们认为：有着最佳大小的对象首先被加工.,第二节 模式识别,知觉与模式识别,联系 对一个熟悉模式的知觉，就是模式识别区别 知觉：觉察、分辨、确认；模式识别：分析、比较、决策 研究范围不同（知觉广，模式识别窄）,一、模式识别概述,模式：刺激的整体结构是指由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构，也可以说模式是刺激的组合。,模式识别：当人们把输入刺激的信息，与大脑中长时记忆的

11、信息进行匹配，从而辨认和确定该刺激信息意义的过程。确认所知觉到的模式是什么，并将它与其他模式区分开来。,模式与模式识别,模式识别的种类：,面孔身份识别,面部表情识别,右侧颞顶交界处出现损伤会出现面孔失认症。不能识别面孔身份，但能识别面部情绪,杏仁核受损伤会导致面孔识别机能的选择性受损不能识别面部表情但能识别面孔身份,统合失认（apperceptive agnosia）：可完整地再认轮廓，但不能再认事物本身。有些病人无法辨认部分轮廓缺失的图形，或者无法辨认从较罕见的角度展示的图形。联想失认（associative agnosia）：可缓慢地认出事物，但是集中注意于细枝末节。,面貌失认（proso

12、pagnosia）指不能再认人脸（无论是亲戚的、名人的，还是自己的镜像或照片）。,面貌失认（prosopagnosia）,模式识别过程的简单模型,二、模式识别过程,三、模式识别理论,1.核心思想 认为在人的长时记忆中，贮存着许多各式各样的过去在生活中形成的外部模式的袖珍复本。这些袖珍复本即称作模板，它们与外部的模式有一对一的对应关系。当一个刺激作用于人的感官时，刺激信息得到编码并与已贮存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，模式就得到识别了。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。,（一）模板匹配理

13、论,模板匹配理论,2.模板说面临着两大困难：(1)人有大脑中到底贮存有多少模板，这些模板的检索方式与速度如何？(串行加工还是平行加工？)(2)大脑中的模板与客观事物很难呈一一对应的关系，那么，对于一个客观事物来说，无法确定模板的数量及其变式。（预加工 P32）,Antarctica,3.模板说存在的证据：P34(1)Philips(1974)判断棋局模式的实验；(2)Warren(1974)判断声音异同的实验。,模板匹配理论,应用：,模板匹配理论,评价：简单直观 不经济 不灵活,目前，心理学家一致认为，模板说没有完全解释人的模式识别过程，它只是模式识别过程的一个方面或一个环节。,（二）原型匹配

14、理论,1.基本思想：它认为在记忆中贮存的不是与外部模式有一对一关系的模板，而是原型。模式识别就是在记忆中寻找原型的过程。原型：是指一类客观事物的抽象物，是一类客观事物所共有的关键性特征。,不同形状的椅子,2.实验证据：（1）Posner和Keele的九点图实验 实验材料：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，这些基本的模式在实验中被看作原型。然后对每一个原型中的某些点加以移动（移动的距离决定了畸变程度），分别构成4个畸变的模式。（见图）,实验程序：（1）先让被试看其中3种原型的畸变模式（共12个），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

15、(原型)，对他们的每次分类操作均给予反馈。在这个阶段，不给被试看任何一个原型。（2）给被试看一系列的模式，其中包括先前看过的畸变模式、新的畸变模式和原型本身，要求被试将这些模式分别划入上述3个范畴。,实验结果：被试对原有的畸变模式分类的正确率约为87；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。Posner等认为，这种实验结果说明，被试在实验的第一阶段上，已经从一些畸变模式中有效地抽象出原型。即被试对畸变模式进行分类是将它们与相应的原型作比较的。,原型理论,（2）Reed的面部简图实验 P363，原型匹配模型：,经验,原型,4.原型匹配理论的评论 优点：在一定程度上

16、能容纳模板匹配理论，灵活、有弹性,减轻记忆负担，与日常生活经验相符。缺点：理论不够清晰和直观，而且缺乏自上而下的过程。,1.基本思想 认为外部刺激在人的长时记忆中，是以各种特征来表征的，在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分折，也即抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记亿中的各种刺激的特征进行比较，一旦获得最佳的匹配，外部刺激就被识别了。特征说认为，模式可以分解为诸特征，特征和特征分析在模式识别中起着关键作用。,（三）特征匹配理论,表1 英文字母的7种特征及其分布情况,2.特征匹配理论与模板匹配理论的区别：,首先，依据刺激的特征和关系进行识别，就可以不管刺激的大小、方

17、位等其他细节，避开预加工的困难和负担，使识别有更强的适应性。其次，同样的特征可以出现在许多不同的模式中，就极大地减轻记忆的负担。第三，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，这使模式识别过程可带有更多的学习色彩。,3.实验证据：（1）Neisser的英文字母实验（2）Mayzner的实验（3）Pritchard的固定网像实验,字母搜索实验（Neisser,1964),实验材料,被试任务,测量指标,实验假设,实验结果,字母搜索实验（Neisser,1964),实验材料,被试任务,测量指标,实验假设,实验结果,快速扫描，搜索目标字母 Z,字母搜索实验（Ne

18、isser,1964),实验材料,被试任务,测量指标,实验假设,实验结果,RT,字母搜索实验（Neisser,1964),实验材料,被试任务,测量指标,实验假设,实验结果,若模版匹配说成立，则RTa=RTb=RTc 若特征说成立，则RTb RTa RTc,字母搜索实验（Neisser,1964),实验材料,被试任务,测量指标,实验假设,实验结果,RTb RTa RTc,被试在扫描过程中使用了区别性特征,静止网膜像（stabilized image）,特征是知觉的单元，模式识别是由对客体各部分特征的认知构建起来的,4，生理学证据：特征觉察器（Hubel&Wiesel，1962，1963，1965

19、，1968）,简单细胞 线条、边界、细缝复杂细胞 线条、边界、细缝超复杂细胞 长度、运动方向、角度,位置,方向,what通路和where通路,what通路：从枕叶初级视皮层向颞叶下行,主要负责加工视觉刺激的颜色、形状和特性where通路：从枕叶向顶叶上行，主要负责位置和运动信息的加工。为了识别外界环境中的物体和所发生的事件，特征信息至少要输送到这两个不同系统。,5.“魔鬼城堡”模型：,通过特征分析识别一个字母R,特征分析理论,6.特征匹配理论的评论有更多的生理学和心理学的实验支持，广受关注避开预加工、减轻记忆负担、带有学习色彩，更加灵活只有自下而上的加工,第三节 结构优势效应,结构优势效应表明

20、，在知觉过程，整体的结构在模式识别中可起到有利作用，位于整体结构中的对象的知觉速度快于结构不严密的组织中知觉对象的知觉速度。这种结构优势效应主要表现为字词优势效应、客体优势效应以及构型优势效应等。,一、字词优势效应(词优效应)识别字词中的一个字母，就要比识别一个单独字母或非字词中的字母的正确率要高。,Reicher(1969)的实验:刺激材料：,2.一个或两个由4个字母组成的单词 W,1.一个或两个单个字母 L,3.一个或两个由4个字母组成的字母串 Q,刺激材料呈现时间：短（60%）中（中点）长（90%+5ms）,1，有先行信息2，无先行信息,实验结果,实验结果：字词中的字母的识别要优于单个字

21、母,二、客体优势效应,在一个结构严谨的三维图形中，线段的识别要优于结构不严谨的图形中的同一线段或单独的线段。Weisstein&Harris(1974)的实验,客体优势效应（Object-Superiority Effect）,四种靶子线段：,在一个结构严谨的三维图形中的线段识别要优于结构较差的图形中的同一线段,三、构形优势效应 P51,识别一个完整的图形，要优于识别图形的某一个部分。,补充：马尔计算理论,该理论属于特征分析理论，强调局部整体，强调Bottom-up过程。它认为，视觉包括了三种视觉环境信息的表征和描述，它们是：要素图：这一表征对视觉输入的主要光强变化进行二维描述，包括关于边缘、

22、轮廓和墨块的信息。2 1/2 维度要素图：这一表征通过利用由阴影、纹理、运动、双眼视差等提供的信息，对可视表面深度和方位进行描述，此表征依赖于观察点。3纬模型表征：这一表征描述物体形状的三维特征，以及它们的相对位置，而不依赖于观察点。,Marr的计算理论物体识别的三种表征过程,远边（向远离观察者的方向弯曲）,三维物体投下的阴影,远边和近边之间的凹陷区域,近边（朝着观察者的方向弯曲）,轮廓从边缘到底部一直往下弯曲,要素图是对边缘、亮暗区域以及轮廓的二维描述,2 1/2 维度要素图利用由阴影、纹理、双眼视差等提供的信息来对可视区域的深度和布局进行描述。它不能告诉我们看不见的区域内有什么物体，如碗的

23、后面、碗壁里面有什么。,3维模型表征不依赖于观察者的观察点，而考虑物体形状的不同元素与它们的相对位置之间的关系。,注：用照相机很难拍出2 1/2 维度要素图的效果，因为照片是二维的，并不是实物。我们对碗的几何学知识以及对碗的功能的了解，往往阻碍了我们描述自己真正所看到的碗。,复习思考题,1.当代认知心理学对知觉的看法是什么？2.知觉的理论有哪些？它们的观点分别是什么？3.什么是自下而上加工和自上而下加工？它们在知觉过程中如何起作用的？4.什么是模式识别？5.模板说的核心思想是什么？怎么评价它？,6.原型说的核心思想是什么？怎么评价它？7.特征说的核心思想是什么？怎么评价它？8.特征说和模板说的区别是什么？9.魔鬼城堡模型的主要观点是什么？10.什么是结构优势效应、字词优势效应、客体优势效应？,