第三章-感知覺

第三章感知覺與模式識別感知覺歷來是心理學的一個重要探討領域。知覺:感覺信息的組織和說明也即獲得感覺信息的意義的過程。當前認知心理學關于知覺的探討主要集中在模式識別的問題上，試驗探討主要集中在視覺方面。第一節(jié)感覺信息加工一、感覺信息加工概述（一）什么是感覺？人腦對客觀事物的各個屬性、某種具體特征的干脆反映。它是某一分析器活動的結果，受人的解剖生理特點的制約。受客觀事物各種物理特性與屬性的影響。（二)感覺信息加工的原理來自體內外的刺激作用于感受器，引起感受器產生神經沖動，經傳入神經傳導到相應的神經中樞（大腦皮層相應的感覺區(qū)），并激活中樞神經元，信息在這里進行分析、綜合，于是便產生了相應的感覺。其特點是：時間短、容量大、無意識。信息加工方式：“自下而上”的加工二、感覺的作用首先，感覺是人們相識世界的開端。通過感覺，人們既能相識外界事物的顏色、響度、氣味、軟硬等屬性，也能相識自己機體內部的狀態(tài)。其次，感覺還給人們帶來開心、苦痛等心情體驗。感覺是人的心情情感等高級心理過程的重要先導和基礎。再次，感覺是維持正常心理活動的重要保障。試驗表明，在動物個體發(fā)育的早期進行感覺剝奪，會使動物的感覺功能產生嚴峻缺陷；人類也無法長時間忍受全部或部分感覺剝奪。感覺剝奪會使人的思維過程混亂，出現(xiàn)幻覺，留意力不能集中，甚至還會有嚴峻的心理障礙。三、感覺的特點1.感覺反映的是當前干脆接觸到的客觀事物，而不是過去的或間接的事物。2.感覺反應的是客觀事物的個別屬性。3.感覺是客觀內容和主觀形式的統(tǒng)一。從感覺的對象和內容來看，它是客觀的，即反映著不依靠于人的意識而獨立存在的客觀事物。從感覺的形式和表現(xiàn)來看，它又是主觀的。四、感受性及其發(fā)展對刺激物的感覺實力叫感受性。感受性的大小是用感覺閾限來度量的。（1）社會生活條件和實踐活動是感受性發(fā)展的基本條件。（2）有支配的練習可以提高感受性。有探討者曾對不懂音樂的人的聽覺進行訓練，以提高他們對音高的辨別實力。（3）感覺器官的機能補償作用。當感覺器官有缺陷或受損傷，其他沒有缺陷或沒被損傷的感覺器官在生活實踐中經過特殊訓練，其感受性明顯高于一般人，從而對有缺陷或受損傷的器官起補償作用。其次節(jié)知覺信息加工知覺（perception）概念是整個心理學領域最重要、最核心的概念之一（查普林）。知覺：感覺信息的組織與說明，即獲得感覺信息意義的過程.知覺是把感覺供應的信息綜合起來加以說明，形成對干脆作用于感官的事物整體的反映。當信息進入人的認知系統(tǒng)時，它便被登記在感覺記憶中，這些感覺記憶包含對視覺信息的映像記憶和對于聽覺信息的聲像記憶等。人的知覺是特別困難的，它不僅依靠外部環(huán)境的信息，而且也依靠知覺者自身原有的信息。（一）建構感知與干脆感知建構感知觀，或結構主義知覺理論：知覺是一個主動構建的過程。知覺并不是由刺激輸入干脆引起的，而是所呈現(xiàn)刺激與內部假設、期望、學問以及動機和心情因素交互作用的產物。知覺有時可受到不正確的假設和期望影響，因而也會發(fā)生錯誤。一、關于知覺過程的一些對立性觀點TheMuller-lyerillusionTheAmesroomillusion干脆感知觀，以Gibson為代表，認為環(huán)境可供應的信息足以產生知覺，知覺并不須要內部過程和表征的參與。刺激眼睛的光線模式是一個結構性的光學分布；這種分布能供應空間中目標分布特征的明確或恒定信息；對兩種知覺觀的評論建構知覺觀——強調人主觀能動性大多數(shù)試驗和演示都用了人工或非自然刺激干脆知覺觀——強調環(huán)境信息大多數(shù)試驗接受自然刺激（二）自下而上與自上而下加工自下而上（bottom-up）加工:指由外部刺激起先的加工，通常是說先對較小的知覺單元進行分析，然后再轉向較大的知覺單元，經過一系列連續(xù)階段的加工而達到對感覺刺激的說明。自上而下（top-down）加工:由有關知覺對象的一般學問起先的加工，由此可以形成期望或對知覺對象形成假設，這種期望或假設制約著加工的全部階段或水平，從調整感受器官到引導對細微環(huán)節(jié)的留意。Tulving,Mandler&Baumal的試驗自變量上下文狀況：無上下文、4字上下文、8字上下文（考察自上而下加工）靶子詞呈現(xiàn)的時間：0～140ms，以20ms變更（考察自下而上加工）因變量：靶子詞識別率結果：隨呈現(xiàn)時間增加，靶子詞識別率上升。有上下文的始終優(yōu)于無上下文的，但兩者差距隨呈現(xiàn)時間延長而縮?。ㄈ┱w加工與局部加工整體加工：對于一個刺激客體，先知覺其整體，然后再知覺各部分的加工方式。局部加工：對于一個刺激客體，先知覺其各部分，進而再知覺整體的加工方式。

整體加工與局部加工的試驗a（Navon，1977）視覺材料80ms

40ms聽覺材料300ms自變量：總體的一樣性關系與局部的一樣性關系

因變量：反應時間（聽到的是哪一個字母，做按鍵作反應）試驗結果：總體的一樣性關系有主效應：一樣<無關<沖突局部的一樣性關系無主效應：一樣＝無關＝沖突整體加工與局部加工的試驗b（Navon，1977）自變量：兩個不同指導語（留意整體、留意局部）大字母與小字母的一樣性關系（沖突、無關、一樣）試驗程序：預警信號——視覺刺激（40ms）——掩蔽——反應試驗結果：大字母識別快于小字母在留意整體的指導語下，小字母是否與大字母沖突并不影響反應時，沖突＝無關＝一樣在留意局部的指導語下，大字母是否與小字母沖突則會影響到反應時，兩者沖突時，對小字母的反應時最慢。試驗結果總體特征的知覺快于局部特征的知覺。當有意識留意總體特征時，知覺加工不受局部特征的影響。當留意局部特征時，首先要先知覺總體特征?？傮w特征優(yōu)于局部特征被知覺，總體加工是處于局部分析之前的一個必要的知覺階段，這種知覺加工的依次，稱為總體特征優(yōu)先。知覺四種加工方式之間的關系

1、一般都承認，在良好的知覺條件下，知覺主要是自下而上的加工，而隨著條件惡化，自上而下加工的參與也將漸漸增多。

2、知覺加工過程中存在總體特征優(yōu)先現(xiàn)象。即在知覺加工的過程中，總體加工快于局部特征加工。

當小字母達到8度視角時，它比總體特征（大字母）更易識別。由此可以得出結論：有著最佳大小的對象首先被加工。第三節(jié)模式與模式識別1什么是模式（pattern）？由若干元素或成分按確定關系形成的某種刺激結構（也叫刺激的組合）?，F(xiàn)實生活中，作用于我們感官的刺激，不是個別的光點、純音色調等，而是由各種刺激元素集合在一起組成的一種結構。2什么是模式識別（patternrecognition）？人們運用記憶中已經儲存的信息，對當前出現(xiàn)的刺激模式作出有效說明的過程。模式傳遞著外部世界的信息，當一個模式作用于我們的感官時，便在人腦中產生一系列困難的活動。人們能夠覺察到模式的存在，把一個模式與另一個模式進行辨別，并進而確認它是什么。模式識別就是對模式的覺察、辨別和確認的過程。3模式識別的種類按感覺通道的性質劃分：視覺、聽覺、嗅覺等。按模式本身的特點劃分：物體及圖像的識別、表情識別和語言識別等。4模式識別的意義模式識別是動物和人的基本實力之一，在動物和人類的生活中具有重要作用。模式識別是人的一種基本的認知實力或智能，在人的各種活動中都有重要的作用。

5知覺和模式識別的關系人們對一個熟悉的事物的重新知覺，稱為識別（或再認）recognition。在認知心理學中這兩個概念常常通用。從探討范圍看，二者仍有區(qū)分：知覺心理學的探討范圍很廣（空間知覺、時間知覺、運動知覺），而模式識別主要是探討對各種刺激模式的知覺，尤其是視覺刺激模式的知覺。

6模式識別的階段或過程（1）感覺登記（2）知覺分析與綜合認知是由很多分析器或模塊構成的，感覺分析器位于大腦皮層的感覺接受區(qū)。知覺分析器是比感覺分析器高一級的分析器。位于大腦皮層的聯(lián)合區(qū)，四周環(huán)圍著各種感覺分析器，它接受來自感覺分析器的輸入。視覺方面有人臉分析器、面部表情分析器、生物分析器、符號分析器、四肢姿態(tài)分析器等。聽覺方面有聲音分析器、音質分析器、言語分析器、音樂旋律分析器等。知覺分析與綜合是在不同層次和水平上進行的。（3）語意分析與綜合包括對物體的命名、理解個別單詞的意義、將物體分類等。（4）決策與核證人的模式識別是一個主動、主動的加工過程。在須要的推動下，產生模式識別的愿望，并依據(jù)愿望調整自己的行動，產生知覺期盼和預料，將輸入的信息與識別結果不斷進行核對、校正識別結果。決策和核證是由大腦的額葉部位實現(xiàn)的。7人類模式識別的特點困難性適應性可學習性語言的作用第四節(jié)模式識別的早期理論模式識別可看作一個典型的知覺過程，它依靠于人已有的學問和閱歷。認知心理學提出了模板說(模板匹配模型)、原型說(原型匹配模型)和特征說(特征分新模型)等理論進行說明。模板說

模板說的核心思想是認為在人的長時記憶中，貯存著很多各種各樣的在過去生活中形成的外部模式的袖珍復本。這些袖珍復本即稱作模版，它們與外部的模式有一對一的對應關系。當一個刺激作用于人的感官時，刺激信息得到編碼并與已貯存的各種模板進行比較，然后作出確定，看哪一個模板與刺激有最佳的匹配，就把這個刺激確認為與那個模板相同。這樣，模式就得到識別了。

模板說是一個簡潔的模型。它的基本思想就是刺激與模板匹配，而且這種匹配要求兩者有最大程度的重疊。這種形式的匹配被稱為模板式匹配。

不同形態(tài)的椅子

模板匹配說的基本觀點光反射物體并通過晶體而進入眼睛，當人凝視該物體時，水晶體聚焦而使物體的倒像清晰地顯示在眼球背后地視網膜上。視網膜由對光敏感的細胞覆蓋。通過一系列的神經轉換，從視網膜上接受到的信息經神經而到大腦，從而得到登記和傳送。模型匹配說不能說明的現(xiàn)象模板說面臨著兩大困難：

1、人的大腦中究竟貯存有多少模板，這些模板的檢索方式與速度如何？

2、大腦中的模板與客觀事物很難呈一一對應的關系，那么，對于一個客觀事物來說，無法確定模板的數(shù)量及其變式。原型說原型說：認為在記憶中貯存的不是與外部模式有一對一關系的模板，而是原型(Prototype)。原型不是某一個特定模式的內部復本。它被看作一類客體的內部表征，即一個類別或范疇的全部個體的概括表征。這種原型反映一類客體具有的基本特征。因此，在模式識別的過程中，外部刺激只需與原型進行比較并達到近似的匹配即可。當刺激與某一原形有著最近似的匹配，即可得到識別。原型是指一類事物共有的形式，它表現(xiàn)出這一類事物所共有的關鍵特征，卻并不表示任何特殊的物體。于是，模式識別就是去確定一物體是否是與原型中基本形式匹配。原型匹配模型優(yōu)點：該模型比模板匹配說更加敏捷、更富有彈性，并可以容納模板匹配說。缺點：該模型只含有自下而上的加工，而沒有自上而下的加工。特征分析說該假說認為刺激是一些基本特征的結合物。例如：A、G、B等字母。特征包括：水平線、垂直線，大約45°度角的線、曲線等。字母“A”的模式由這些線條加上它們結合在一起的形式所組成。模式識別時，個體把知覺對象的基本特征與儲存在記憶中的特征相匹配以作出確定或否定的確定。

特征說認為外部刺激在人的長時記憶中，是以各種特征來表征的。在模式識別過程中，首先要對刺激的特征進行分折，也即抽取刺激的有關特征，然后將這些抽取的特征加以合并，再與長時記億中的各種刺激的特征進行比較，一旦獲得最佳的匹配，外部刺激就被識別了。

模式可以分解為諸特征，特征和特征分析在模式識別中起著關鍵作用。特征與模板、原型都不相同。謝夫里奇（Selfridge，1959)提出的“鬼城”(Pandemonium)。這個模型以特征分析為基礎，將模式識別過程分為4個層次，每個層次都有一些“鬼”來執(zhí)行某個特定的任務，這些層次依次地進行工作，最終達到對模式的識別。“鬼城”模型的結構見圖。從圖中可以看出，第一個層次是由“映象鬼”對外部刺激進行編碼，形成刺激的映象。其次個層次的“特征鬼”對刺激的映象進行分析，即將它分解為各種特征。在分析過程中，每個特征鬼的功能是專一的，只找尋它負責的那一種特征，如字母的垂直線、水平線、直角等，并且須要就刺激是否具有相應的特征及其數(shù)量作出明確的報告。第三個層次的“認知鬼”始終監(jiān)視各種特征鬼的反應，每個認知鬼各負責一個模式(字母)，它們都從特征鬼的反應中找尋各自負責的那個模式的有關特征，當發(fā)覺了有關的特征時，它們就會喊叫，發(fā)覺的特征愈多，喊叫聲也愈大。“決策鬼”(第四個層次)依據(jù)這些認知鬼的喊叫，選擇喊叫聲最大的那個認知鬼所負責的模式，作為所要識別的模式。例如，在識別字母時，首先由映象鬼分別報告所具有的一條垂直線，兩條水平線，一條斜線，一條不連續(xù)的曲線和3個直角。這時始終凝視特征鬼工作的很多認知鬼起先找尋與自己有關的特征，其中P、D和R三個鬼都會喊叫，然而只有R鬼的叫喊聲最大，因為R鬼的全部特征與前面全部特征鬼的反應完全符合，而P鬼和D鬼則有與之不相符合的特征，所以決策鬼就判定R為所要識別的模式。通過特征分析識別一個字母R字母識別試驗：當目標字母與矩陣中字母很相像時，從矩陣中識別目標字母所須要的時間會增長，反之則減短。這說明，在模式識別過程中，相像性特征加工具有心理真實性，即特征說具有心理真實性。特征說存在的證據(jù)（行為試驗）通過速示器每個字母分別在12、14、16、18和20ms的呈現(xiàn)時長呈現(xiàn)50次，每個字母總呈現(xiàn)的次數(shù)為250。

該試驗有兩個結果：

1、字母呈現(xiàn)的時間越長，被試正確分辨的次數(shù)就越多。

2、兩個字母特征越相像，被混淆的次數(shù)就越多。例如高相像字母O和C,被混淆次數(shù)為42次，C和D為44次。低相像字母如C與W,相互混淆的次數(shù)為0次。

特征說的證據(jù)（神經生理學的證據(jù)）穩(wěn)定映像的探討：眼球有稍微的振動，稱為生理震顫，它以30~70周/秒頻率出現(xiàn)。眼睛看物體時也似乎瞟來瞟去的。物體在視網膜上的映像并不是恒定的，它的位置總是在變更著。假如用技術手段把映像固定在視網膜的準確相同的位置時，對物體的知覺就消逝了。這似乎意味著，假如固定地運用網膜某處和固定地運用某些神經通路，則它們易出現(xiàn)疲憊而停止作出反應。這種結果從另一個角度證明，假如個體是嚴格按原型去知覺物體，則會因為映像的不斷變更而使知覺難以正確進行，只是因為個體是接受特征分析才能克服映像變更的影響作用而仍舊能夠對模式進行正確定匹配。特征分析說的證據(jù)（神經生理學）利用微電極技術，探討單個腦細胞的活動狀況發(fā)覺，腦對于輸入的刺激的特征進行著廣泛的分析。這些分析是通過很多不同類型的腦細胞去完成的，每一種細胞對特定的刺激特點發(fā)生反應。林德賽和諾曼（lindsay&Norman，1977）：簡潔細胞:是指，腦中那些對投射到眼睛視網膜上各種簡潔的光線模式最為敏感地作出反應的細胞。

來自神經生理學的支持邊界覺察器：比照射到眼視網膜一特定區(qū)域的光線的邊界作出最好的反應。這個神經細胞的感受域是指視網膜上的一個區(qū)域，這個細胞對這一區(qū)域敏感，反應是最好的。圖中顯示有一個強光區(qū)域，他恰好是邊界覺察器的感受域。當有光亮時這個細胞反應最好。來自神經生理學的支持裂縫覺察器：對于由兩塊黑暗的區(qū)域包圍著的光明線條刺激反應最好。來自神經生理學的支持線條覺察器：與裂縫覺察器互補，它對由環(huán)圍著一條黑線的兩塊光明區(qū)域刺激的反應最好。來自神經生理學的支持困難細胞：困難細胞的功能與簡潔細胞相同，但是它們不像簡潔細胞那樣受視網膜上的位置的嚴峻影響。也就是說，假如一個困難線條覺察器細胞要最好地作出反應，則只須要線條的方位和亮度合適，而線條在視網膜上的位置則并不重要。來自神經生理學的支持超困難細胞：對簡潔細胞和困難細胞不作出反應的那些刺激特征作出反應。特征分析經典試驗奈瑟（Neisser,1964）的視覺掃描試驗ODUGQRQCDUGOCQOGRDQUGCDRURDGQODUZGROUCGRODDQRCGUODUGQRQCDUGOCQOGRDQUGCDRURDGQOIVMXEWEWVMIXEXWMVIIXEMWVVXWEMIMXZEWIVIMEXWIVMXEWEWVMIXEXWMVIIXEMWVVXWEMIMXVEWIaB特征分析說的評論優(yōu)點：避開預加工、減輕記憶負擔、帶有學習色調。缺點：缺乏自上而下的加工過程。學問閱歷對知覺的作用——知覺過程中的結構優(yōu)勢效應知覺的機制為模式識別，不同的模式識別的理論或模型均留意到了知覺過程中的結構優(yōu)勢應。結構優(yōu)勢效應表明，在知覺過程，整體的結構在模式識別中可起到有利作用，位于整體結構中的對象的知覺速度快于結構不嚴密的組織中知覺對象的知覺速度。這種結構優(yōu)勢效應主要表現(xiàn)為字詞優(yōu)勢效應、客體優(yōu)勢效應以及構型優(yōu)勢效應等。

字詞優(yōu)勢效應字詞優(yōu)勢效應試驗表明：當字母位于一個有意義的單詞環(huán)境中時，它有可能被快速知覺。而當字母位于背景雜亂無章的環(huán)境中時，知覺該字母所需的信息加工時間明顯加長?？腕w優(yōu)勢效應

在字詞優(yōu)勢探討的推動，人們又把探討愛好轉向其它方面，結果發(fā)覺，結構優(yōu)勢效應在很多方面都普遍存在。其中比較突出的是Weisstein和Harris線段和圖形知覺探討（1974）。在一個結構嚴謹?shù)娜S圖形中的線段識別起來要優(yōu)于組織較差的圖形的同一線段。這種現(xiàn)象類似于字詞優(yōu)勢效應，他們將之稱為客體優(yōu)勢效應。圖形知覺的格式塔原則接近性原則：靠近在一起的成分傾向于組成知覺單位。相像性原則良好性原則閉合性原則對稱性原則第五節(jié)模式識別的近期理論一、視覺計算理論1982年馬爾（Marr）的《視覺》出版。視覺就是對外部世界的圖像構成有效的符號描述。視覺從圖像起先，經過一系列的處理和轉換，最終達到對外部世界的相識。表征和處理是該理論的兩個核心概念。視覺圖像的形成分為三個階段：1、圖像表征為具有二維特性的要素圖（2-Dsketch）。構成二維特性的要素圖的基本單元為斑點、邊緣、端點等。2、圖像表征為2.5維要素圖。它是以視察者為中心的坐標框架建構起來的。2.5維要素圖依靠于單一的視察點，它的作用在于揭示圖像的表