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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！