認(rèn)知心理學(xué)課件第三章 感知覺

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1、2021年8月14日星期六湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系第三章第三章 感知覺感知覺第一節(jié)第一節(jié) 感覺信息加工感覺信息加工第二節(jié)第二節(jié) 知覺信息加工知覺信息加工第三節(jié)第三節(jié) 模式識別模式識別*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系第一節(jié)第一節(jié) 感覺信息加工感覺信息加工一、感覺信息加工概述一、感覺信息加工概述（一）感覺的涵義（一）感覺的涵義感覺是人腦對客觀事物的各個屬性、某種具體特征的直接反映。是一感覺是人腦對客觀事物的各個屬性、某種具體特征的直接反映。是一個人接受外界信息的過程，也是一個人覺察和獲取刺激信息的重要渠個人接受外界信息的過程，也是一個人覺察和獲取刺激信息的重要渠道，亦是人們關(guān)于世界一切知

2、識的重要源泉道，亦是人們關(guān)于世界一切知識的重要源泉（二）感覺信息加工（二）感覺信息加工它是指感覺器官與刺激信息相互接觸（或作用）之后，感受器將物理它是指感覺器官與刺激信息相互接觸（或作用）之后，感受器將物理刺激轉(zhuǎn)化為生物電信號，并通過動作電位把外部事件的信息傳遞到大刺激轉(zhuǎn)化為生物電信號，并通過動作電位把外部事件的信息傳遞到大腦中樞特定區(qū)域的過程腦中樞特定區(qū)域的過程感覺信息（感覺信息（Sensory Information）：外部信息在人腦內(nèi)瞬間滯留，是）：外部信息在人腦內(nèi)瞬間滯留，是尚未經(jīng)過詮釋與歸類的信息（尚未經(jīng)過詮釋與歸類的信息（Pre-categorical）*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心

3、理學(xué)系二、感覺測量二、感覺測量（一）感覺閾限測量（一）感覺閾限測量 費希納的心理物理法，費希納的心理物理法，1860年，通過物年，通過物理量的變化來引起心理上的反映理量的變化來引起心理上的反映 閾限值閾限值 韋伯定律：韋伯定律：K=I / I（二）信號檢測理論（二）信號檢測理論 判斷標(biāo)準(zhǔn)判斷標(biāo)準(zhǔn)與辨別力與辨別力d d *湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系接受者的兩擇判斷與抉擇矩陣接受者的兩擇判斷與抉擇矩陣信號或刺激信號或刺激判斷（抉擇）判斷（抉擇）有信號有信號無信號無信號輸入輸入有信號有信號正確檢測正確檢測P（R/S）漏報漏報P（Rn/S）無信號無信號虛報虛報P（R/Sn）正確拒斥正確拒斥P（R

4、n/Sn）*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系第二節(jié)第二節(jié) 知覺信息加工知覺信息加工一、知覺概述一、知覺概述 知覺是人腦對客觀事物的各種屬性、各個部分及其相互知覺是人腦對客觀事物的各種屬性、各個部分及其相互關(guān)系的綜合的、整體的反映關(guān)系的綜合的、整體的反映 認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，知覺是人腦對感覺信息的組織和解釋，認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，知覺是人腦對感覺信息的組織和解釋，即獲得并說明感覺信息的意義的過程即獲得并說明感覺信息的意義的過程二、知覺信息加工過程二、知覺信息加工過程 包含互相聯(lián)系的幾個方面：覺察、辨別、確認(rèn)包含互相聯(lián)系的幾個方面：覺察、辨別、確認(rèn) 直接知覺和間接知覺直接知

5、覺和間接知覺*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系直接知覺和間接知覺直接知覺和間接知覺 直接知覺：知覺者直接從客觀事物中獲得直接知覺：知覺者直接從客觀事物中獲得信息，并對它們進(jìn)行整體屬性的反映信息，并對它們進(jìn)行整體屬性的反映 間接知覺：知覺者利用自己的知識經(jīng)驗來間接知覺：知覺者利用自己的知識經(jīng)驗來對客觀事物進(jìn)行整體屬性的反映對客觀事物進(jìn)行整體屬性的反映*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系直接知覺和間接知覺直接知覺和間接知覺 它們包含相互聯(lián)系的兩種信息加工過程：它們包含相互聯(lián)系的兩種信息加工過程： 自下而上（自下而上（Bottom-Up）加工。它是指由外）加工。它是指由外部刺激信息開始的加工，強調(diào)感覺

6、器官中滯部刺激信息開始的加工，強調(diào)感覺器官中滯留信息在知覺中的作用。較小單元轉(zhuǎn)向較大留信息在知覺中的作用。較小單元轉(zhuǎn)向較大知覺單元，連續(xù)階段的加工。又稱為數(shù)據(jù)驅(qū)知覺單元，連續(xù)階段的加工。又稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動加工（動加工（Data-driven processing） 自上而下（自上而下（Top-Down）加工。它是指在知）加工。它是指在知覺時，個體運用自己已有的知識經(jīng)驗和概念覺時，個體運用自己已有的知識經(jīng)驗和概念來加工當(dāng)前的刺激信息的過程。又稱為概念來加工當(dāng)前的刺激信息的過程。又稱為概念驅(qū)動加工（驅(qū)動加工（Concept-driven processing）*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師

7、范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系C*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系Ellen taking a walk in the woods, which contains a large number of stimuli; (b) the moth, which she sees and then recognizes, using a

8、 combination of bottom-up and top-down processing.*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系知覺的自下而上和自上而下加工是兩種方向不同的信息加知覺的自下而上和自上而下加工是兩種方向不同的信息加工過程，兩者相互作用而構(gòu)成統(tǒng)一的知覺過程工過程，兩者相互作用而構(gòu)成統(tǒng)一的知覺過程*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系 知覺的兩種加工由（美）麥克萊蘭（知覺的兩種加工由（美）麥克萊蘭（J L McCl

9、eland）和魯姆哈特（）和魯姆哈特（D E Rumelhart）提出，他們認(rèn)為知覺有三個水平，每一個提出，他們認(rèn)為知覺有三個水平，每一個水平有三種不同的神經(jīng)細(xì)胞元素構(gòu)成。初水平有三種不同的神經(jīng)細(xì)胞元素構(gòu)成。初級的神經(jīng)細(xì)胞元素為特征水平，第二級為級的神經(jīng)細(xì)胞元素為特征水平，第二級為字母水平，第三級為單詞水平。如下圖字母水平，第三級為單詞水平。如下圖*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系第三節(jié)第三節(jié) 模式識別模式識別一、模式識別概述一、模式識別概述 模式：指由若干元素或成分按一定關(guān)系集模式：指由若干元素或成分按一定關(guān)系集合而成的某種刺激結(jié)構(gòu)或刺激的組合合而成的某種刺

10、激結(jié)構(gòu)或刺激的組合 模式識別：指人把輸入刺激（模式）的信模式識別：指人把輸入刺激（模式）的信息與長時記憶中的信息進(jìn)行匹配，并辨認(rèn)息與長時記憶中的信息進(jìn)行匹配，并辨認(rèn)出該刺激屬于什么范疇的過程出該刺激屬于什么范疇的過程 對物體、圖像、語音、符號或人臉的識別對物體、圖像、語音、符號或人臉的識別過程，都屬于模式識別過程，都屬于模式識別*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系二、模式識別過程二、模式識別過程 模式識別是一個典型的知覺活動過程，離不開個體的知識模式識別是一個典型的知覺活動過程，離不開個體的知識經(jīng)驗經(jīng)驗 一般經(jīng)歷分析、比較和決策三個階段一般經(jīng)歷分析、比較和決策三個階段 分析：把感覺信息按其原來的

11、物理特征與屬性抽取出來，分析：把感覺信息按其原來的物理特征與屬性抽取出來，并分解成各個組成成分，以把握它的形式、結(jié)構(gòu)和特征并分解成各個組成成分，以把握它的形式、結(jié)構(gòu)和特征 比較：把抽取出來的特征或?qū)傩孕畔?，與長時記憶中已存比較：把抽取出來的特征或?qū)傩孕畔ⅲc長時記憶中已存儲的各種信息進(jìn)行比較儲的各種信息進(jìn)行比較 決策：比較之后，對刺激信息模式與哪一種記憶信息編碼決策：比較之后，對刺激信息模式與哪一種記憶信息編碼最為匹配作出判斷，從而了解模式的意義并賦予模式名稱最為匹配作出判斷，從而了解模式的意義并賦予模式名稱*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系三、模式識別理論三

12、、模式識別理論(一一)模板匹配理論（模板匹配理論（Template-matching Theory）核心思想核心思想：在人的長時記憶所編碼的信息中在人的長時記憶所編碼的信息中,存儲存儲著各式各樣的來自個體過去經(jīng)歷的各種外部模式著各式各樣的來自個體過去經(jīng)歷的各種外部模式的拷貝或復(fù)本的拷貝或復(fù)本,即模板即模板,它們與外部刺激存在著一它們與外部刺激存在著一一對應(yīng)的關(guān)系一對應(yīng)的關(guān)系模式識別是刺激信息與腦中某個或某些模板產(chǎn)生模式識別是刺激信息與腦中某個或某些模板產(chǎn)生最佳匹配的過程最佳匹配的過程*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系三、模式識別理論三、模式識別理論 (一一)模板匹配理論模板匹配理論 模式識別是

13、通過模式與記憶系統(tǒng)中存儲的不同模板進(jìn)模式識別是通過模式與記憶系統(tǒng)中存儲的不同模板進(jìn)行比較和匹配的過程。當(dāng)刺激模式與模板完全匹配或行比較和匹配的過程。當(dāng)刺激模式與模板完全匹配或重疊時，該刺激模式就被識別了。當(dāng)刺激模式與模板重疊時，該刺激模式就被識別了。當(dāng)刺激模式與模板在大小或方向上不完全吻合時，視覺系統(tǒng)必須將輸入在大小或方向上不完全吻合時，視覺系統(tǒng)必須將輸入的信息加以調(diào)整，使之的信息加以調(diào)整，使之“正?；；?；如果刺激模式與；如果刺激模式與模板完全不重疊，該模式就會被當(dāng)成另一種不相識的模板完全不重疊，該模式就會被當(dāng)成另一種不相識的模式而遭到拒絕模式而遭到拒絕*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系

14、*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系支持模板匹配理論的實驗證據(jù)：支持模板匹配理論的實驗證據(jù)： 菲利普斯(Phillis,1974)的實驗 Warren（1974）的實驗 Person的實驗 模板匹配理論比較容易在計算機上加以實現(xiàn)*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系模板匹配理論沒有明確的問題：模板匹配理論沒有明確的問題： 對刺激的加工是從局部特征開始的還是從整體特征開始的？ 模板的編碼形式是怎樣的？ 刺激與記憶中的各種模板的比較是同時進(jìn)行的（平行加工），還是一個個相繼進(jìn)行的（系列加工）？*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系對模板匹配理論的補充和修正 Lindsay &

15、 Norman(1977)給模板理論增加一個預(yù)加工(Preprocessing)過程，即在模式識別的初期階段，在匹配之前，將刺激的外形、大小或方位等加以調(diào)整，使之標(biāo)準(zhǔn)化。這樣就可以大大減少模板數(shù)量。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系模板匹配理論的不足與局限：模板匹配理論的不足與局限： 第一,根據(jù)模板匹配理論的觀點，人必須事先存貯相應(yīng)的模板，才能識別一個模式。即使附加預(yù)加工過程，這些模板的數(shù)量仍然是十分巨大的。這不僅給記憶帶來了沉重的沉重的負(fù)擔(dān)負(fù)擔(dān)，而且也使模式識別缺少靈活性缺少靈活性。依照這種方式來進(jìn)行模式識別，至少對于人來說是不經(jīng)濟的。事實上，人能在模式的物

16、理屬性廣泛變化的范圍內(nèi)進(jìn)行模式識別，人可以識別不同手寫體的字，當(dāng)字形在大小、方向、清晰度方面出現(xiàn)某些變異，識別仍無困難。模板匹配理論難以完全解釋人的模式識別。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系第二，模板匹配理論無法解釋人為何有時能夠非常第二，模板匹配理論無法解釋人為何有時能夠非常迅速地識別一個新的、不熟悉的事物的這種常見情迅速地識別一個新的、不熟悉的事物的這種常見情況；況； 第三，模板匹配理論沒有說明模板匹配的信息編碼第三，模板匹配理論沒有說明模板匹配的信息編碼形式，即比較是平行加工還是系列加工，是從局部形式，即比較是平行加工還是系列加工，是從局部特征開始，還是從總體特征開始。模板的編碼形式特

17、征開始，還是從總體特征開始。模板的編碼形式,即在我們的大腦中模板以什么樣的形式貯存的，模即在我們的大腦中模板以什么樣的形式貯存的，模板說也沒有說明板說也沒有說明*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系( (二二) )原型說或原型匹配理論原型說或原型匹配理論 該理論認(rèn)為，在記憶中貯存的不是與外部模式有一一對應(yīng)該理論認(rèn)為，在記憶中貯存的不是與外部模式有一一對應(yīng)關(guān)系的模板，而是事物原型關(guān)系的模板，而是事物原型(Prototype)(Prototype) 所謂原型是指頭腦中存儲著的代表一組物體的關(guān)鍵特征的所謂原型是指頭腦中存儲著的代表一組物體的關(guān)鍵特征的表征表征 在模式識別過程中，外部刺激只須與原型進(jìn)行比較

18、，而且在模式識別過程中，外部刺激只須與原型進(jìn)行比較，而且由于原型是一種概括表征，這種比較不要求嚴(yán)格的匹配，由于原型是一種概括表征，這種比較不要求嚴(yán)格的匹配，而只需近似的匹配即可而只需近似的匹配即可*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系證明原型確實存在的實驗證據(jù)證明原型確實存在的實驗證據(jù) Posner(1967)的實驗 Franks和Bransford(1971)的實驗 Reed(1972)的實驗 Solso 和 Carthy(1981)的實驗*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系Reed(1972)的實驗*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理

19、學(xué)系（三）特征分析說或特征匹配理論（三）特征分析說或特征匹配理論 模式或事物是由若干元素或特征按照一定的關(guān)系組合在一起構(gòu)成的，因此要識別事物或模式，就可以分析它們的基本屬性或基本特征。 模式識別是由一個特征覺察系統(tǒng)提供的信息來建造一個模式的過程 在模式識別過程中，首先要對刺激的特征進(jìn)行分析，也就是抽取刺激的有關(guān)特征，然后將這些抽取的特征加以合并，再與長時記憶中的各種刺激的特征進(jìn)行比較，一旦獲得最佳的匹配，外部刺激就被識別了（一般的特征分析模型）*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系支持特征分析說的實驗證據(jù)支持特征分析說的實驗證據(jù) Lindsay & Norman(1977)、Gibson(1969

20、)的研究 Neisser(1964)的實驗 Pritchard(1961)的固定網(wǎng)像實驗 休伯和威塞爾（Hubel & Wiesel,1959，1963,1968）的神經(jīng)生理學(xué)研究 Lettvin(1959,1961)的研究證明青蛙的眼中亦存在特征偵察器*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系“泛魔堂泛魔堂”（鬼城）模型（鬼城）模型 謝夫里奇(Selfridge)1959年 提出 泛魔堂是對模式識別的特征分析系統(tǒng)的一種比較形象的說法 模式識別過程分為四個層次，每個層次都由一些“鬼”來執(zhí)行某個特定的任務(wù)，這些“鬼”在刺激輸入的作用下開

21、始工作，各自履行著不同的職責(zé) *湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系 第一層小鬼叫第一層小鬼叫“圖像鬼圖像鬼”（映象鬼），它的作用類似于感（映象鬼），它的作用類似于感覺登記器，將外界信號加以登記，并短暫地保留下來覺登記器，將外界信號加以登記，并短暫地保留下來 第二層小鬼叫特征鬼，它分析由圖象鬼所保存的表象，并第二層小鬼叫特征鬼，它分析由圖象鬼所保存的表象，并發(fā)現(xiàn)它們的某些特征，不同特征鬼擔(dān)任不同的職責(zé)。當(dāng)一發(fā)現(xiàn)它們的某些特征，不同特征鬼擔(dān)任不同的職責(zé)。當(dāng)一個特征鬼發(fā)現(xiàn)了它正在尋找的某一特征時，它就個特征鬼發(fā)現(xiàn)了它正在尋找的某一特征時，它就“喊叫起喊叫起來來”或發(fā)出

22、信號或發(fā)出信號 第三個層次的小鬼叫做認(rèn)知鬼，它們始終監(jiān)視各種特征鬼第三個層次的小鬼叫做認(rèn)知鬼，它們始終監(jiān)視各種特征鬼的反應(yīng)，每個認(rèn)知鬼各負(fù)責(zé)一個模式，它們都從特征鬼的的反應(yīng)，每個認(rèn)知鬼各負(fù)責(zé)一個模式，它們都從特征鬼的反應(yīng)中尋找各自負(fù)責(zé)的那個模式的有關(guān)特征，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有關(guān)反應(yīng)中尋找各自負(fù)責(zé)的那個模式的有關(guān)特征，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有關(guān)的特征時，它們就會喊叫，發(fā)現(xiàn)的特征越多，喊叫聲就越的特征時，它們就會喊叫，發(fā)現(xiàn)的特征越多，喊叫聲就越大大 第四層小鬼叫做決策鬼，她傾聽來自所有認(rèn)知鬼的呼聲，第四層小鬼叫做決策鬼，她傾聽來自所有認(rèn)知鬼的呼聲，并確定誰發(fā)出的信號最多，選擇喊叫聲最大的那個認(rèn)知鬼并確定誰發(fā)出的信號最多，選擇

23、喊叫聲最大的那個認(rèn)知鬼所負(fù)責(zé)的模式，作為所要識別的模式所負(fù)責(zé)的模式，作為所要識別的模式*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系What is this?*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系What is this?*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（四）結(jié)構(gòu)優(yōu)勢描述理論（四）結(jié)構(gòu)優(yōu)勢描述理論 過去的知識經(jīng)驗在知覺中有重要的作用，常表現(xiàn)出上下文過去的知識經(jīng)驗在知覺中有重要的作用，常表現(xiàn)出上下文效應(yīng)。效應(yīng)。 上下文效應(yīng)的表現(xiàn)為：字詞優(yōu)勢效應(yīng)，客體優(yōu)勢效應(yīng)，構(gòu)上下文效應(yīng)的表現(xiàn)為：字詞優(yōu)勢效應(yīng)，客體優(yōu)勢效應(yīng)，構(gòu)型優(yōu)勢效應(yīng)等型優(yōu)勢效應(yīng)等 1996年布魯斯（年布魯斯（ Bruce）提出結(jié)構(gòu)優(yōu)勢描述理論，即結(jié)構(gòu)）提

24、出結(jié)構(gòu)優(yōu)勢描述理論，即結(jié)構(gòu)是由是由“一些描述特定構(gòu)成的命題組成，這些命題是象征性一些描述特定構(gòu)成的命題組成，這些命題是象征性的，雖然是用詞匯來描述它們，但是它卻不是語言的。的，雖然是用詞匯來描述它們，但是它卻不是語言的?！?湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系字詞優(yōu)勢效應(yīng)字詞優(yōu)勢效應(yīng) 1.什么是字詞優(yōu)勢效應(yīng)什么是字詞優(yōu)勢效應(yīng) 識別一個詞中的字母的正確率要高于識別識別一個詞中的字母的正確率要高于識別一個單獨的同一個字母，這個現(xiàn)象叫做字一個單獨的同一個字母，這個現(xiàn)象叫做字詞優(yōu)勢效應(yīng)。詞優(yōu)勢效應(yīng)。 里徹爾的實驗里徹爾的實驗2對字詞優(yōu)勢效應(yīng)的不同解釋對字詞優(yōu)勢效應(yīng)的不同解釋*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)

25、系字詞優(yōu)勢效應(yīng)字詞優(yōu)勢效應(yīng) 里徹爾認(rèn)為字詞優(yōu)勢效應(yīng)的出現(xiàn)是由于字里徹爾認(rèn)為字詞優(yōu)勢效應(yīng)的出現(xiàn)是由于字詞具有意義詞具有意義 Rumelhart和和Spile（1974）用借助上下）用借助上下文而進(jìn)行推理來解釋字詞優(yōu)勢效應(yīng)文而進(jìn)行推理來解釋字詞優(yōu)勢效應(yīng) Meicher(1973)認(rèn)為字詞優(yōu)勢效應(yīng)是因為認(rèn)為字詞優(yōu)勢效應(yīng)是因為對字詞和字母的編碼不同對字詞和字母的編碼不同 還可從整體加工和局部加工來說明字詞優(yōu)還可從整體加工和局部加工來說明字詞優(yōu)勢效應(yīng)勢效應(yīng) *湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系客體優(yōu)勢效應(yīng)客體優(yōu)勢效應(yīng) 在識別一個客體圖形時，圖形中的線段要優(yōu)于識別結(jié)構(gòu)不嚴(yán)的圖形中的同一線段或單獨的線段*湖南

26、師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系構(gòu)型（形）優(yōu)勢效應(yīng)構(gòu)型（形）優(yōu)勢效應(yīng) 識別一個完整圖形，則要優(yōu)于識別圖形的某一個部分*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論(recognition-by-components theory) Biederman (1987, 1990) 提出成分識別理論。 其中心假設(shè)是，物體是由一些基本形狀 (shape)或成分 (component)，也就是幾何子 (geon；geometric ion) 組成的。 幾何子包括方塊 (block)、圓柱 (cylinder)、球面 (sphere)、圓弧(arc) 和楔子 (wedge)。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心

27、理學(xué)系（五）成分識別理論(recognition-by-components theory) Biederman (1987) 認(rèn)為幾何子大約有36種。 這一數(shù)目可能看起來不足以讓我們識別所有物體。然而，我們在只有大約44個音素的情況下卻仍然可識別數(shù)量巨大的英文單詞。其原因是這些音素具有幾乎無限的組合形式。 事實上，幾何子情況也是與此類似的。幾何子能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行充分描述，部分原因是幾何子間的各種空間關(guān)系可形成很多種組合。 例如，一個杯子可被描述為一段圓弧緊連一個圓柱的側(cè)面，而一個桶可用上述相同的兩個幾何子來描述，只是圓弧與圓柱頂部相連而已。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論

28、第一步是邊緣抽取 (edge extraction)。 Biederman 指出，“識別過程包括一個早期的邊緣抽取階段，即對照度(luminance)、紋理和顏色這些表面特征的差異作出反應(yīng)，并對物體進(jìn)行素描圖式的描述 (line drawing description)?！?第二步是確定一個視覺物體怎樣被分解成一些片斷去建立它所構(gòu)成的成分或幾何子。 Biederman (1987) 同意Marr和Nishihara (1978) 的觀點：即物體輪廓的凹面部分對把視覺圖像分解成一些片斷的過程很有價值。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 另外一個

29、關(guān)鍵過程是確定哪些來自物體的邊緣信息擁有其余的不變性特征不變性特征（即從不同視角觀看均不會發(fā)生變化）。 Biederman (1987) 認(rèn)為，共有5種這樣的關(guān)于邊緣的不變性特征 (invariant property)： 曲率 (curvature)：一條曲線上的點集。 平行 (parallel)：互為平行的點集。 共端性 (cotermination)：邊緣終止于同一點。 對稱 (symmetry)：與不對稱 (asymmetry) 相對。 共線性 (colinearity)：一條直線上的點集。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 根據(jù)這一理論，可視物體的成分或幾何子是基于

30、以上不變性特征而建構(gòu)起來的。 如，一個圓柱體就具有曲邊集并且兩個平行邊連接這些曲邊，而一個方塊具有三個平行邊但無曲邊。 Biederman (1987) 對上述5個不變性特征進(jìn)行了如下論述： 它們具有不隨朝向變化而變化的理想特征，而且每一條邊的少數(shù)幾個點就能確定這些特征。這樣一來，它們對觀察點的改變、阻礙和噪聲具有高容忍度并且能提取一個原始成分或幾何子。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Biederman理論的一個關(guān)鍵（但也是頗具爭議的）預(yù)測是：物體識別具有典型的觀察點不變性特征； 即，從幾乎所有的觀察角度識別一個物體都是同樣的難度。 為什么會有這樣的預(yù)測呢？ 關(guān)鍵是，物體

31、識別嚴(yán)重依賴于對幾何子的識別，而幾何子可以從多個觀察角度加以識別。 可以進(jìn)一步預(yù)測，只有當(dāng)一個或多個幾何子不能被觀察到時，從某一視角進(jìn)行物體識別才會遇到困難。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 在Biederman的理論中，與不變性特征有關(guān)的另一重要部分是他所提出的非偶然原則 (non-accidental principle)。 根據(jù)這一原則，蘊含于視覺圖像中的那些規(guī)律反映了客觀世界實際的（或非偶然的）規(guī)律性，而不是依賴于一個給定觀察點的偶然特征。 例如，依據(jù)這一理論可假定，視覺映像中一個二維的對稱特征能夠說明一個三維物體的對稱性。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成

32、分識別理論 非偶然原則有助于物體識別，但偶爾也會導(dǎo)致錯誤。 例如，視覺映像中的一條直線常常反映了客觀世界中的一條直邊，但有時它也可能不是這樣（如從一端看一輛自行車）。 一些視錯覺現(xiàn)象可用我們在知覺中使用了非偶然原則來解釋。 例如，盡管某房間的形狀有些古怪，但當(dāng)我們從一個特定的點觀看時，它就會產(chǎn)生與普通的長方形房間同樣大小的視網(wǎng)膜像。與此特別有關(guān)的是，從該房間獲得的視覺圖像中包含一些容易使人誤解的特征（如對稱和平行），并且這種誤解可以成為錯覺的基礎(chǔ)。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 正常觀察條件下正常觀察條件下的物體識別，Biederman (1987) 的理論有完整的論述。

33、 在不太理想的條件下不太理想的條件下（如一個插入的物體部分遮擋了目標(biāo)物體），也能進(jìn)行物體識別。 為什么？ Biederman (1987)認(rèn)為，有多種原因： 即使當(dāng)只有部分邊緣能被觀察到時，不變性特征（如曲率和平行線）還是能被我們檢測出來。 如果一個輪廓的所有凹面 (concavity) 是可視的話，那么視覺系統(tǒng)就會有某些機制負(fù)責(zé)恢復(fù)該輪廓的缺失部分。 一般來說，環(huán)境可提供相當(dāng)多的冗余信息（redundant information）以識別復(fù)雜的物體。因此，即使一些幾何子或成分缺失，物體還能被識別出來（如看不到長頸鹿的四條腿，我們還是可從脖子辨認(rèn)出一只長頸鹿來）。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理

34、學(xué)系（五）成分識別理論 任何一個充分的物體識別理論都必須考慮捆綁問題（即我們?nèi)绾握喜煌愋偷男畔⒁赃M(jìn)行物體識別）。 其中一個有關(guān)捆綁的問題是，當(dāng)幾個物體同時呈現(xiàn)時，我們必須確定哪些特征或幾何子分別屬于哪些物體。 Hummel和Biederman (1992) 根據(jù) Biederman (1987) 的幾何子理論建構(gòu)的一個連結(jié)主義模型試圖解決這一問題。 該模型是由7個層次組成的一個連結(jié)主義網(wǎng)絡(luò)。其輸入是一個物體的素描圖，而輸出則是表征這個物體特性的單元 (unit)。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系 Ellis和Humphreys (1999) 認(rèn)為，“其捆綁機制依賴于網(wǎng)絡(luò)中各單元激活的同步

35、性。大致來說，那些共同激活的單元被組合在一起，因而這些單元所表征的特征也是一樣地被組合到一起?！?特別值得一提的是，那些通常屬于同一物體的單元會通過一些快速連線而連結(jié)起來。這種策略可保證所有相關(guān)單元在同一時間得到激活。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Hummel和Biederman (1992) 根據(jù)其連結(jié)主義模型進(jìn)行了各種模擬研究，并且顯示它可有效和準(zhǔn)確地解決捆綁問題。 例如，他們訓(xùn)練該模型從一個視角識別10個物體。之后，像人類一樣，該模型可以從不同視角準(zhǔn)確識別這些物體的新實例。 當(dāng)物體以不同的朝向呈現(xiàn)時，模型的成績下降了。 這也與人類的表現(xiàn)一致。 Hummel和Bie

36、derman的連結(jié)主義模型所面臨的最大局限是，它只經(jīng)受了少量物體的檢驗。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Biederman（1987）向被試呈現(xiàn)物體的降質(zhì)素描圖（degraded line drawings-見圖）。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)省略的是提供凹面信息的某些輪廓時（與省略其它部分相比），物體識別要更困難一些。這表明，凹面信息對物體識別是至關(guān)重要的。 根據(jù)Biederman 的理論，物體識別依賴于邊緣信息而不是表面信息（如顏色）。 為了驗證這一點，他以50-100ms的時間向被試呈現(xiàn)一些常見物體的素描圖或全彩色圖片，并要求被試識別物體（Biederman和Ju, 1988）。

37、 結(jié)果表明，對彩色圖片的識別要比素描圖快11ms，但其錯誤率又要稍微高一點。甚至對那些顏色很重要的物體（如香蕉），被試也不能從彩色呈現(xiàn)方式中獲益。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Joseph和Proffitt（1996）指出，許多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)顏色特別在顏色是某一物體（如櫻桃）的典型特征時確實可幫助進(jìn)行物體識別。他們的研究重復(fù)了這一發(fā)現(xiàn)。 他們還發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行物體識別時，顏色知識可能比顏色知覺更重要一些。 例如，被試要花相對長一點的時間去判斷一棵橙色蘆筍不是芹菜。這是因為我們記憶中所貯存的關(guān)于蘆筍和芹菜的顏色是很接近的。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)

38、院心理學(xué)系（五）成分識別理論 根據(jù)Biederman的理論，對幾何子的檢測在物體識別中是至關(guān)重要的。 Cooper和Biederman（1993）的實驗支持這一假設(shè)。被試需要判斷連續(xù)快速呈現(xiàn)的兩個物體是否具有相同的名字（如帽子）。 實驗分兩種條件：物體具有相同名稱但其中一個幾何子被改變了（如從一頂大禮帽變?yōu)閳A頂硬禮帽）或者第二個物體比第一個更大或更小一些。 一個關(guān)鍵的結(jié)果是，幾何子變化條件下的被試成績明顯低于幾何子不變條件下的成績。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Vogels、Biederman、Bar和Lorincz（2001）發(fā)現(xiàn)猴子的某些大腦神經(jīng)元對幾何子敏感。 他

39、們測量了顳下皮質(zhì)（inferior temporal cortex）的神經(jīng)元對幾何子變化的反應(yīng)，并與對幾何子不發(fā)生變化但大小變化的情況進(jìn)行了比較。一些神經(jīng)元對幾何子變化的反應(yīng)會比對大小變化的反應(yīng)更強烈。 這一結(jié)果在一定程度上證明幾何子是客觀存在的。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Biederman（1987, 1990）假定物體識別一般會涉及一個把以物體為中心、獨立于觀察點的表征與貯存于長時記憶中的物體信息進(jìn)行匹配的過程。 Biederman和Gerhardstein（1993）認(rèn)為，假定兩次觀察建構(gòu)出的都是相同的以物體為中心的結(jié)構(gòu)性描述，那么無論是相同角度還是不同角度的

40、兩次觀察都會使物體命名被啟動。他們發(fā)現(xiàn)，即使在視角變化135度的情況下，實驗結(jié)果也支持這一假設(shè)。 但是，這一發(fā)現(xiàn)并不是一個規(guī)律而只是一個例外。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 例如，Tarr和Blthoff（1995）在某些指定的觀察點對被試進(jìn)行充分的新物體識別訓(xùn)練。 幾個研究的結(jié)果都很一致（但與Biederman的理論預(yù)期恰好相反）：“在一個不熟悉觀察點命名一個熟悉物體的反應(yīng)時和錯誤率會隨不熟悉觀察點與最近的那個熟悉觀察點之間旋轉(zhuǎn)距離的增加而增加”。 因此，物體識別實際上是依賴于觀察點的（view-dependent）。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論

41、 我們可以假設(shè)在物體識別中被試發(fā)展出某些專家技能以便在觀察點依賴和觀察點不變識別之間切換來調(diào)和這兩種觀點的矛盾。 然而，Gauthier和Tarr（2002）的一項研究表明這種切換并沒有發(fā)生。 被試在長達(dá)7小時的時間里練習(xí)識別各種Greeble（即屬于不同家族的人造物體）。每次連續(xù)快速呈現(xiàn)兩個Greeble，而被試的任務(wù)是判斷第二個Greeble是否與第一個相同。第二個Greeble或者以與第一個相同的朝向或者以與第一個最多相差75度的朝向呈現(xiàn)。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Gauthier和Tarr（2002）的研究結(jié)果見圖?？偟膩碚f，隨著時間推移（即被試發(fā)展出了某些

42、專家技能），被試成績呈上升趨勢。但是在整個實驗過程中，被試的成績均表現(xiàn)出強烈的觀察點依賴趨勢。 這些發(fā)現(xiàn)很難用Biederman強調(diào)觀察點不變識別的有關(guān)理論來解釋。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 正如我們已經(jīng)看到的，Biederman和Ju（1988）的研究支持Biederman（1987）提出的基于邊緣的抽取加工可提供物體識別所需的足夠信息這一假說。 Biederman和Ju發(fā)現(xiàn)人類進(jìn)行物體識別時，對素描圖和彩色圖片的加工效果一樣好。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 然而，Sanocki等（1998）指出，素描圖只有

43、包含原始刺激中出現(xiàn)的所有邊緣時，實驗結(jié)果才會支持這一假說。事實上，素描圖通常只是原始邊緣信息的理想翻版（如與物體無關(guān)的邊緣常被省略）。 Sanocki等（1998）還指出當(dāng)物體是單獨呈現(xiàn)而不是與其他物體一同呈現(xiàn)時，邊緣抽取加工更可能導(dǎo)致準(zhǔn)確地識別物體。這其中的原因是，當(dāng)幾個物體一同呈現(xiàn)時，被試可能更難判斷哪些邊緣是屬于哪些物體。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系（五）成分識別理論 Sanocki等（1998）的研究非常有力地說明，邊緣信息常常不足以滿足物體識別所需的加工條件。 他們以1秒的時間向被試呈現(xiàn)素描圖或全彩色圖片；圖片中的物體有時單獨呈現(xiàn)，有時與其他物體一同呈現(xiàn)。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，物體識別的

44、成績在素描圖呈現(xiàn)條件下要比全彩色圖片條件下的差很多，而且當(dāng)識別的物體與其他物體一同出現(xiàn)時情況更為嚴(yán)重。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) Bruce和Yang (1986) 的面孔識別模型 結(jié)構(gòu)性編碼 (structural encoding)：這可以產(chǎn)生關(guān)于面孔的各種表征或描述。 表情分析 (expression analysis)：可從面孔特征推測人的情緒狀態(tài)。 面部言語分析 (facial speech analysis)：對說話者嘴唇運動的觀察可協(xié)助言語知覺。 指引性視覺加工 (directed visual processing)：

45、特定面孔信息可被選擇性地加工。 面孔識別單元 (face recognition units)：這些單元包含已知面孔的結(jié)構(gòu)性信息。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) 個人身份結(jié)點 (person identity nodes)：這些結(jié)點可提供關(guān)于個體的信息（如職業(yè)和興趣等）。 名字產(chǎn)生 (name generation)：一個人的名字是被單獨貯存的。 認(rèn)知系統(tǒng) (cognitive system)：這一系統(tǒng)包含附加信息（如演員往往長得更吸引人）；這一系統(tǒng)也影響其它哪些成分會被關(guān)注。 對熟悉面孔的識別主要依賴于結(jié)構(gòu)性編碼、面孔識別單元、個人身份

46、結(jié)點和名字產(chǎn)生等4個成分。 相反，對不熟悉面孔的加工主要涉及結(jié)構(gòu)性編碼、表情分析、面部言語分析和指引性視覺加工等過程。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) 交互激活與競爭模型 Burton和Bruce (1993) 對Bruce和Young (1986) 的模型進(jìn)行了發(fā)展。之后，Burton、Bruce和Hancock (1993)又對模型作了進(jìn)一步發(fā)展。 他們提出了交互激活與競爭模型 (the interactive activation and competition model) *湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)

47、院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) 該模型采用了連結(jié)主義范式： 面孔識別單元 (face recognition units-FRUs) 和名字識別單元 (name recognition units-NRUs) 分別包含關(guān)于面孔和名字的貯存信息。 個人身份結(jié)點 (person identity nodes-PINs) 是進(jìn)入語義信息的門戶，而且這些結(jié)點能被關(guān)于人名的言語輸入以及面孔輸入所激活。 結(jié)果是，通過言語或面孔信息，這些成分可提供關(guān)于個體熟悉性的信息。 最后，語義信息單元 (semantic information units-SIUs) 包含名字以及與個體

48、有關(guān)的其它信息（如職業(yè)和國籍等）。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) 內(nèi)隱面孔識別（covert face recognition） 從面孔失認(rèn)（prosopagnosia）患者身上發(fā)現(xiàn)的一些現(xiàn)象： 面孔失認(rèn)患者不能有意識地識別熟悉面孔，但能識別常見物體。 盡管面孔失認(rèn)患者不能有意識地識別面孔，但研究者發(fā)現(xiàn)他們常常表現(xiàn)出內(nèi)隱面孔識別的能力。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) 例如，Young、Hellawell和de Haan（1988）要求面孔失認(rèn)患者迅速判斷一個名字熟悉與否?；颊唠m然不能

49、外顯地識別面孔，但是當(dāng)他們在目標(biāo)名字前被立即出現(xiàn)的一幅相關(guān)面孔所啟動時，他們完成該任務(wù)會更快一些。這是通過行為實驗所演示的內(nèi)隱識別的實例。 內(nèi)隱識別也可以通過生理的方法來測量。例如，當(dāng)向面孔失認(rèn)患者呈現(xiàn)熟悉或不熟悉面孔時，即使患者的外顯識別成績都在隨機水平，其針對熟悉面孔的皮電反應(yīng)（反映個體的生理喚醒狀態(tài)）也會比針對不熟悉面孔的要更為強烈一些。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系 Schweinberger和Burton（2003）對Burton和Bruce（1993）以及Burton等（1999）的模型進(jìn)行了發(fā)展（參見下圖）。 該模型的一個基本假設(shè)是：當(dāng)采用行為測量手段來評估時，外顯識別（涉及

50、意識性識別）和內(nèi)隱識別由同一個功能系統(tǒng)來處理。 關(guān)鍵問題是，面孔失認(rèn)患者的腦損傷可能是弱化了位于A的面孔識別單元和個人身份結(jié)點之間的聯(lián)系。 內(nèi)隱面孔識別與外顯面孔識別相比會較少地受到這種損傷的影響。這是因為前者的測量會更為敏感一些。*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition)*湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理學(xué)系面孔識別面孔識別(face recognition) 已有三類證據(jù)支持當(dāng)以行為手段評估時，外顯識別和內(nèi)隱識別使用同一個功能系統(tǒng)這一觀點： 第一，外顯面孔識別能力相對完整的患者會比那些外顯面孔識別能力嚴(yán)重?fù)p傷的患者表現(xiàn)出更多的內(nèi)隱識別能力。 第二，在行為測量中，研究者沒有發(fā)現(xiàn)外顯面孔識別能力完整但內(nèi)隱識別能力損傷的個案。這正是該理論模型的預(yù)期結(jié)果。 第三，如果面孔失認(rèn)患者只是具有一個能力相對低下的面孔識別系統(tǒng)，那么當(dāng)任務(wù)非常容易時患者應(yīng)該能夠外顯地識別面孔。正如所預(yù)期的那樣，當(dāng)向面孔失認(rèn)患者呈現(xiàn)數(shù)張面孔圖片并告知他們這些面孔屬于同一類型時，他們能夠進(jìn)行一定程度的外顯面孔識別。