單、雙眼深度知覺的測量

1、單、雙眼深度知覺的測量摘要 深度知覺是指人對物體遠(yuǎn)近距離即深度的知覺。作為深度知覺的線索有肌肉線索、單眼線索和雙眼線索。 本實(shí)驗(yàn)的被試為心理系大二學(xué)生,將學(xué)習(xí)對霍瓦-多爾曼深度知覺測試儀的使用，目的為學(xué)習(xí)使用深度知覺儀測量知覺閾值，比較雙眼與單眼辯別深度的差異。實(shí)驗(yàn)采用ABBA 法分別做單眼、雙眼深度知覺辨別實(shí)驗(yàn), 驗(yàn)證了雙眼視差比單眼線索在判斷相對距離時有更大的作用。并且利用公式=206265aX/D(D+X)計(jì)算雙眼視差角（即深度知覺閾限）的值。 實(shí)驗(yàn)中的變異刺激起始點(diǎn)采用隨機(jī)法，以消除動作誤差，并采取休息來減少疲勞誤差，實(shí)驗(yàn)儀器本身也已經(jīng)消除了除視網(wǎng)膜及視差以外的線索，總體來看，誤差對實(shí)

2、驗(yàn)結(jié)果的影響不大。 該實(shí)驗(yàn)可以廣泛地應(yīng)用于與深度知覺有關(guān)項(xiàng)目運(yùn)動員的測試和選撥。關(guān)鍵詞深度知覺，單雙眼，深度知覺閾限，視差角。1 引言 知覺（perception）是當(dāng)前的客觀事物的各個部分和屬性在人腦中的綜合反映。因此，知覺的事物是復(fù)合刺激物，知覺一般是由多種分析器的聯(lián)合活動產(chǎn)生的。從知覺的通道特點(diǎn)和知覺對象的時空屬性劃分，知覺包含了視知覺、聽知覺、空間知覺、時間知覺等，目前還有無覺察知覺的實(shí)驗(yàn)。 深度知覺是指人對物體遠(yuǎn)近距離即深度的知覺，它的準(zhǔn)確性是對于深度線索的敏感程度的綜合測定。在外界對象離眼一定距離時，人眼能感受到的深度知覺是受刺激差異程度影響的。 本儀器可測量人視覺深度知覺的能力，

3、并且在這種測試條件下，除了雙眼視差，即網(wǎng)膜上造成的差異是深度知覺的明顯的線索起作用外，排除了其他深度知覺的線索。作為深度知覺的線索多種多樣。主要有： 1）單眼視覺線索：遮擋(superposition)，線條透視(linear perspective)，空氣透視，明暗，陰影(shadow)，運(yùn)動級差，結(jié)構(gòu)級差等。 2）雙眼線索：水晶體的調(diào)節(jié)和雙眼視軸的輻合(vergence)兩種。 3）雙眼視覺線索(binocular cues)的雙眼視差(binocular disparity)是知覺立體物體和兩個物體前后相對距離的的主要線索，借助雙眼視差比借助上述各種線索更能精細(xì)地知覺相對距離，特別是在缺

4、乏其他線索來估計(jì)對象距離的時候，雙眼視差更為重要。 當(dāng)人看遠(yuǎn)近不同的平面物體時，由于兩眼相距約65mm，兩眼視象便不完全落到對應(yīng)部位，這時左眼看物體的左邊多一點(diǎn)，右眼看物體的右邊多一點(diǎn)，它都偏向鼻側(cè)。這樣，在不同平面上的物體在兩眼視網(wǎng)膜上的成像就有了差異，這一差異便稱為雙眼視差。因?yàn)殡p眼比單眼有更多的深度線索可以參照，所以根據(jù)以往的資料和生活實(shí)際，均可得到單眼的深度知覺準(zhǔn)確性差于雙眼。 深度知覺的準(zhǔn)確性是對于深度線索的敏感程度的綜合測定。以往對于深度知覺準(zhǔn)確性的測定主要有以下兩種方法： 1）三針實(shí)驗(yàn)(three-needle experiment)。次實(shí)驗(yàn)是由赫爾姆霍茲(H.V.Helmhol

5、tz，1821-1894)設(shè)計(jì)的。以兩針為標(biāo)準(zhǔn)，被試在一定距離外，調(diào)節(jié)第三根針，使之與前兩針在同一平面為止。黑姆霍茲的實(shí)驗(yàn)證明像差閾限小于60角度秒。 2）霍瓦-多爾曼(Haward-Dolman)深度實(shí)驗(yàn)。1919年有霍瓦設(shè)計(jì)的深度知覺測量儀(depth perception apparatus)，代替三針實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)正是采用這種方法。此儀器可測量人視覺深度知覺的能力（深度知覺敏銳度），并且在這種測試條件下，除了雙眼視差，即網(wǎng)膜上造成的差異是深度知覺的明顯的線索起作用外，排除了其他深度知覺的線索。它可以廣泛地應(yīng)用于與深度知覺有關(guān)項(xiàng)目運(yùn)動員的測試和選撥。 深度知覺閾限是用雙眼視角差來表示的。用

6、a代表雙眼間的距離，F(xiàn)代表相應(yīng)的變異刺激，F(xiàn)代表兩根標(biāo)準(zhǔn)刺激中的一根。R代表與雙眼軸垂直相交的至F的距離。代表在F與F間垂直相交的距離差。2代表左眼視線至兩個對象的視角，1代表右眼視線至兩個對象的視角。由此可知，21即為視角差，即相應(yīng)于兩眼對兩個對象的視線。21在理想情況下是以角單位表示的兩個對象間的網(wǎng)膜上距離的標(biāo)尺。 在弧度計(jì)算時，若計(jì)算到弧秒就應(yīng)該乘上206265這一轉(zhuǎn)換系數(shù)。公式為：視差角=206265aX/D(D+X)（單位：弧秒）a：目間距65mm 圖1 深度知覺圖D：觀察距離。本實(shí)驗(yàn)為2000mm（被試與儀器標(biāo)尺零點(diǎn)距離，非觀察窗口距離）X：視差距離，即判斷誤差（平均數(shù)） 人眼能夠

7、在只有上下、左右的二維光學(xué)映象的基礎(chǔ)上看出物體的深度, 這主要是雙眼視差和單眼線索的作用, 但更主要的是雙眼視差, 尤其是在缺乏其它客觀線索估計(jì)對象距離的時候。因此, 飛行員、火車司機(jī)以及精密加工等方面的工人都要求有精確的雙眼視差的深度辨別能力, 以便能準(zhǔn)確判斷有關(guān)對象的距離。2 方法2.1 被試本實(shí)驗(yàn)的被試為華東師范大學(xué)心理系本科學(xué)生一名，20歲，女生。矯正視力雙眼1.0。2.2 儀器EP503深度知覺測試儀（華師科教儀器廠生產(chǎn)）2.3 程序 1被試坐在儀器面前約2米，手握反應(yīng)鍵，眼晴與觀察窗保持水平、通過觀察孔進(jìn)行觀察。儀器內(nèi)部立柱中兩側(cè)的立柱為標(biāo)準(zhǔn)刺激，中間一根立柱為變異刺激，先由主試調(diào)

8、到某位置（起始位置每次要隨機(jī)）。然后由被試根據(jù)觀察，自由調(diào)節(jié)到他認(rèn)為三根立柱在同一平面上為止。主試從標(biāo)尺上讀出變異刺激和標(biāo)準(zhǔn)刺激的距離誤差。 2在雙眼視覺的情況下，進(jìn)行20次實(shí)驗(yàn)，其中有10次是變異刺激（可移動立柱）在前，由近向遠(yuǎn)調(diào)整；有10次是變異刺激在后，由遠(yuǎn)向近調(diào)整，順序及起始點(diǎn)隨機(jī)安排，記錄每次的距離誤差，求出20次的平均結(jié)果。 3按照上述程序，再做單眼視覺實(shí)驗(yàn)各20次。3 結(jié)果Statistics 雙眼遠(yuǎn)到近雙眼近到遠(yuǎn)單眼遠(yuǎn)到近單眼近到遠(yuǎn)NValid10101010 Missing10101010Mean-.7200-.5500-3.5600-4.2500Std. Deviation

9、.53914.327453.705612.62985表一 雙眼和單眼的深度知覺的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差 由數(shù)據(jù)可得,雙眼遠(yuǎn)到近、雙眼近到遠(yuǎn)、單眼遠(yuǎn)到近、單眼近到遠(yuǎn)四組分別的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。初步發(fā)現(xiàn)，雙眼的深度知覺好于單眼的深度知覺，并且雙眼深度知覺的標(biāo)準(zhǔn)差小，說明成績比較集中和穩(wěn)定；單眼深度知覺的標(biāo)準(zhǔn)差離散程度比較大，說明數(shù)據(jù)差異大，存在異常值。 隨后，對于數(shù)據(jù)作了進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)： 雙眼和單眼2組之間，p=0.010.05，表明沒有顯著差異。 單眼遠(yuǎn)到近和近到遠(yuǎn)2組之間，p=0.3010.05，表明沒有顯著差異。 單眼中，左眼和右眼2組之間，p=0.8430.05，表明沒有顯著差異。4 討論4.1

10、注意事項(xiàng)雙眼深度知覺受照明條件影響, 我們在良好照明條件(三柱的儀器里面有日光燈) 測得結(jié)果。雙眼視覺是知覺立體物體和兩個物體的前后相對距離的重要條件, 所以要排除客觀線索估計(jì)對象距離, 要求被試者雙眼水平, 不能看到三根柱的底座, 以免利用對深度知覺提供另外線索。4.2 雙眼深度知覺 每次實(shí)驗(yàn)中，主試隨即選擇先遠(yuǎn)后近或先近后遠(yuǎn)的順序，同時在起始距離大致囊括所有尺度的前提下隨即選擇起始點(diǎn)，讓被試進(jìn)行調(diào)整。數(shù)據(jù)中可得，雙眼深度知覺的平均判斷誤差較小，證實(shí)了雙眼深度知覺由于存在多種線索，距離辨別比較準(zhǔn)確。另外，判斷誤差的標(biāo)準(zhǔn)差也較小，說明了被試猜測成分較小，基本確定并穩(wěn)定。雙眼深度知覺是非常精確的

11、, 一般人的最低視差限度約為5 10 弧秒。本實(shí)驗(yàn)測得被試雙眼視覺差是21.22。4.3 單眼深度知覺實(shí)驗(yàn)中不僅要求被試者的眼睛與入口水平,而且在做完每次調(diào)整后, 要求被試不要用雙眼觀察入口, 以免被試者無意識知道主試調(diào)立柱的情況。如果被試者一旦意識到這點(diǎn)便會在宏觀上估計(jì)距離, 從而影響單眼深度知覺。為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，采用左右眼交替實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，左右眼單眼深度知覺沒有顯著差異。單眼深度知覺平均判斷誤差較大，證實(shí)了由于線索的單一，深度知覺受到較大的影響。而單眼深度知覺誤差的標(biāo)準(zhǔn)差較大是由于被試單眼辨別距離較大，猜測成分較多，造成數(shù)據(jù)差異較大，有異常值的存在。44 實(shí)驗(yàn)誤差分析 觀察數(shù)據(jù)可

12、以發(fā)現(xiàn)，前部分的判斷誤差比較穩(wěn)定，在中間部分，尤其是單眼深度知覺，異常值較多。經(jīng)過分析，可能原因是被試產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，專注度和認(rèn)真度降低，因此對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了一定的影響。 另一方面，實(shí)驗(yàn)后期的數(shù)據(jù)又有一定的回歸，趨于穩(wěn)定，這可能是由于多次的實(shí)驗(yàn)，被試產(chǎn)生了練習(xí)效應(yīng)，對儀器有了熟悉，調(diào)整按鈕長短和距離的把握有所增加，因此判斷誤差較小。 最后，深度知覺儀有一定缺點(diǎn)，在被試調(diào)整距離過程中,若達(dá)到調(diào)整范圍的兩端，儀器會發(fā)生提示音，立柱停止不動。這時從“動靜”的過程給被試者提供了另一種線索。當(dāng)被試熟悉儀器后，可能會依靠這個線索來把握大致0點(diǎn)距離，對數(shù)據(jù)的真實(shí)性造成一定的影響。若儀器能使立柱到達(dá)兩端后自動返回隨即距離，則可能消除這個因素的誤差。5 參考文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)心理學(xué) 郭秀艷 人民教育出版社心理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊 楊治良、王新法華東師范大學(xué)出版社心理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 黃希庭 人民教育出版社心理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 才讓措 西南交通大學(xué)人眼深度運(yùn)動知覺的研究 章海軍、石青云 心理學(xué)報(bào)深度知覺教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究單眼和雙眼在辨別深度中的差異 王盛平、李安 杭州師范學(xué)院學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版）6 附錄雙眼觀察(cm)