第三章-感知觉.优秀PPT.ppt
第三章第三章 感知觉与模式识别感知觉与模式识别o感知觉历来是心理学的一个重要探讨领域。感知觉历来是心理学的一个重要探讨领域。o知觉知觉:感觉信息的组织和说明也即获得感觉信息的意义的过程。感觉信息的组织和说明也即获得感觉信息的意义的过程。o当前认知心理学关于知觉的探讨主要集中在模式识别的问题上，当前认知心理学关于知觉的探讨主要集中在模式识别的问题上，试验探讨主要集中在视觉方面。试验探讨主要集中在视觉方面。第一节感觉信息加工o一、感觉信息加工概述o（一）什么是感觉？o人脑对客观事物的各个属性、某种具体特征的干脆反映。o它是某一分析器活动的结果，受人的解剖生理特点的制约。o受客观事物各种物理特性与属性的影响。o（二)感觉信息加工的原理 来自体内外的刺激作用于感受器，引起感受器产生神经冲动，经传入神经传导到相应的神经中枢（大脑皮层相应的感觉区），并激活中枢神经元，信息在这里进行分析、综合，于是便产生了相应的感觉。o其特点是：时间短、容量大、无意识。o信息加工方式：“自下而上”的加工二、感觉的作用o首先，感觉是人们相识世界的开端。o通过感觉，人们既能相识外界事物的颜色、响度、气味、软硬等属性，也能相识自己机体内部的状态。o其次，感觉还给人们带来开心、苦痛等心情体验。o感觉是人的心情情感等高级心理过程的重要先导和基础。o再次，感觉是维持正常心理活动的重要保障。o试验表明，在动物个体发育的早期进行感觉剥夺，会使动物的感觉功能产生严峻缺陷；人类也无法长时间忍受全部或部分感觉剥夺。感觉剥夺会使人的思维过程混乱，出现幻觉，留意力不能集中，甚至还会有严峻的心理障碍。三、感觉的特点o1.感觉反映的是当前干脆接触到的客观事物，而不是过去的或间接的事物。o2.感觉反应的是客观事物的个别属性。o3.感觉是客观内容和主观形式的统一。o从感觉的对象和内容来看，它是客观的，即反映着不依靠于人的意识而独立存在的客观事物。从感觉的形式和表现来看，它又是主观的。四、感受性及其发展o对刺激物的感觉实力叫感受性。感受性的大小是用感觉阈限来度量的。o（1）社会生活条件和实践活动是感受性发展的基本条件。o（2）有支配的练习可以提高感受性。o有探讨者曾对不懂音乐的人的听觉进行训练，以提高他们对音高的辨别实力。o（3）感觉器官的机能补偿作用。o当感觉器官有缺陷或受损伤，其他没有缺陷或没被损伤的感觉器官在生活实践中经过特殊训练，其感受性明显高于一般人，从而对有缺陷或受损伤的器官起补偿作用。其次节知觉信息加工知觉（perception）概念是整个心理学领域最重要、最核心的概念之一（查普林）。知觉：感觉信息的组织与说明，即获得感觉信息意义的过程.知觉是把感觉供应的信息综合起来加以说明，形成对干脆作用于感官的事物整体的反映。当信息进入人的认知系统时，它便被登记在感觉记忆中，这些感觉记忆包含对视觉信息的映像记忆和对于听觉信息的声像记忆等。人的知觉是特别困难的，它不仅依靠外部环境的信息，而且也依靠知觉者自身原有的信息。（一）建构感知与干脆感知（一）建构感知与干脆感知 建构感知观，或结构主义知觉理论：知觉是建构感知观，或结构主义知觉理论：知觉是一个主动构建的过程。一个主动构建的过程。知觉并不是由刺激输入干脆引起的，而是所知觉并不是由刺激输入干脆引起的，而是所呈现刺激与内部假设、期望、学问以及动呈现刺激与内部假设、期望、学问以及动机和心情因素交互作用的产物。机和心情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，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。因而也会发生错误。一、一、关于知觉过程的一些对立性观点The Muller-lyer illusionThe Ames room illusiono干脆感知观，以Gibson为代表，认为环境可供应的信息足以产生知觉，知觉并不须要内部过程和表征的参与。o刺激眼睛的光线模式是一个结构性的光学分布；o这种分布能供应空间中目标分布特征的明确或恒定信息；对两种知觉观的评论o建构知觉观建构知觉观o强调人主观能动性强调人主观能动性o大多数试验和演示都用了人工或非自然刺大多数试验和演示都用了人工或非自然刺激激o干脆知觉观干脆知觉观o强调环境信息强调环境信息o大多数试验接受自然刺激大多数试验接受自然刺激（二）自下而上与自上而下加工（二）自下而上与自上而下加工o自下而上（自下而上（bottom-upbottom-up）加工）加工:o 指由外部刺激起先的加工，通常是说先对较小的知指由外部刺激起先的加工，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说明。系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的说明。o自上而下（自上而下（top-downtop-down）加工）加工:o 由有关知觉对象的一般学问起先的加工，由此可以由有关知觉对象的一般学问起先的加工，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全部阶段或水平，从调整感受器官到引导对细着加工的全部阶段或水平，从调整感受器官到引导对细微环节的留意。微环节的留意。Tulving,Mandler&Baumal的试验o 自变量自变量o上上下下文文状状况况：无无上上下下文文、4字字上上下下文文、8字字上上下下文文（考考察察自自上上而下加工）而下加工）o靶靶子子词词呈呈现现的的时时间间：0140ms，以以20ms变变更更（考考察察自自下下而而上上加工）加工）o 因变量：因变量：o靶子词识别率靶子词识别率o 结果：结果：o随呈现时间增加，靶子词识别率上升。随呈现时间增加，靶子词识别率上升。o有有上上下下文文的的始始终终优优于于无无上上下下文文的的，但但两两者者差差距距随随呈呈现现时时间间延延长而缩小长而缩小（三）整体加工与局部加工o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。o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。整体加工与局部加工的试验a（Navon，1977）视觉材料80ms 40ms听觉材料300ms 自变量：总体的一样性关系与局部的一样性关系 因变量：反应时间（听到的是哪一个字母，做按键作反应）试验结果：总体的一样性关系有主效应：一样无关冲突 局部的一样性关系无主效应：一样无关冲突整体加工与局部加工的试验b（Navon，1977）o自变量：两个o不同指导语（留意整体、留意局部）o大字母与小字母的一样性关系（冲突、无关、一样）o试验程序：o 预警信号视觉刺激（40ms）掩蔽反应试验结果：大字母识别快于小字母在留意整体的指导语下，小字母是否与大字母冲突并不影响反应时，冲突无关一样在留意局部的指导语下，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。试验结果o总体特征的知觉快于局部特征的知觉。o当有意识留意总体特征时，知觉加工不受局部特征的影响。o当留意局部特征时，首先要先知觉总体特征。o总体特征优于局部特征被知觉，总体加工是处于局部分析之前的一个必要的知觉阶段，这种知觉加工的依次，称为总体特征优先。知觉四种加工方式之间的关系知觉四种加工方式之间的关系o1、一般都承认，在良好的知觉条件下，知觉主要是自下而上的加工，而随着条件恶化，自上而下加工的参与也将渐渐增多。2、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。o当小字母达到8度视角时，它比总体特征（大字母）更易识别。由此可以得出结论：有着最佳大小的对象首先被加工。第三节模式与模式识别o1什么是模式（pattern）？o由若干元素或成分按确定关系形成的某种刺激结构（也叫刺激的组合）。o现实生活中，作用于我们感官的刺激，不是个别的光点、纯音色调等，而是由各种刺激元素集合在一起组成的一种结构。2什么是模式识别（patternrecognition）？人们运用记忆中已经储存的信息，对当前出现的刺激模式作出有效说明的过程。模式传递着外部世界的信息，当一个模式作用于我们的感官时，便在人脑中产生一系列困难的活动。人们能够觉察到模式的存在，把一个模式与另一个模式进行辨别，并进而确认它是什么。模式识别就是对模式的觉察、辨别和确认的过程。o3模式识别的种类o按感觉通道的性质划分：视觉、听觉、嗅觉等。o按模式本身的特点划分：物体及图像的识别、表情识别和语言识别等。o4模式识别的意义o模式识别是动物和人的基本实力之一，在动物和人类的生活中具有重要作用。模式识别是人的一种基本的认知实力或智能，在人的各种活动中都有重要的作用。o5知觉和模式识别的关系o人们对一个熟悉的事物的重新知觉，称为识别（或再认）recognition。o在认知心理学中这两个概念常常通用。o从探讨范围看，二者仍有区分：知觉心理学的探讨范围很广（空间知觉、时间知觉、运动知觉），而模式识别主要是探讨对各种刺激模式的知觉，尤其是视觉刺激模式的知觉。o6模式识别的阶段或过程（1）感觉登记（2）知觉分析与综合认知是由很多分析器或模块构成的，感觉分析器位于大脑皮层的感觉接受区。知觉分析器是比感觉分析器高一级的分析器。位于大脑皮层的联合区，四周环围着各种感觉分析器，它接受来自感觉分析器的输入。视觉方面有人脸分析器、面部表情分析器、生物分析器、符号分析器、四肢姿态分析器等。听觉方面有声音分析器、音质分析器、言语分析器、音乐旋律分析器等。知觉分析与综合是在不同层次和水平上进行的。（3）语意分析与综合包括对物体的命名、理解个别单词的意义、将物体分类等。（4）决策与核证人的模式识别是一个主动、主动的加工过程。在须要的推动下，产生模式识别的愿望，并依据愿望调整自己的行动，产生知觉期盼和预料，将输入的信息与识别结果不断进行核对、校正识别结果。决策和核证是由大脑的额叶部位实现的。7人类模式识别的特点o困难性o适应性o可学习性o语言的作用第四节模式识别的早期理论o模式识别可看作一个典型的知觉过程，它依靠于人已有的学问和阅历。o认知心理学提出了模板说(模板匹配模型)、原型说(原型匹配模型)和特征说(特征分新模型)等理论进行说明。模板说o模板说的核心思想是认为在人的长时记忆中，贮存着很多各种各样的在过去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版，它们与外部的模式有一对一的对应关系。o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，然后作出确定，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。模板说是一个简洁的模型。它的基本思想就是刺激与模板匹配，而且这种匹配要求两者有最大程度的重叠。这种形式的匹配被称为模板式匹配。不同形态的椅子o 模板匹配说的基本观点光反射物体并通过晶体而进入眼睛，当人凝视该物体时，水晶体聚焦而使物体的倒像清晰地显示在眼球背后地视网膜上。视网膜由对光敏感的细胞覆盖。通过一系列的神经转换，从视网膜上接受到的信息经神经而到大脑，从而得到登记和传送。模型匹配说不能说明的现象o模板说面临着两大困难：1、人的大脑中究竟贮存有多少模板，这些模板的检索方式与速度如何？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。原型说o原型说：原型说：o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(Prototype)。原型不是某一个特定模式的内部复本。它被看作一。原型不是某一个特定模式的内部复本。它被看作一类客体的内部表征，即一个类别或范畴的全部个体的概括表征。类客体的内部表征，即一个类别或范畴的全部个体的概括表征。o这种原型反映一类客体具有的基本特征。因此，在模式识别的过程中，这种原型反映一类客体具有的基本特征。因此，在模式识别的过程中，外部刺激只需与原型进行比较并达到近似的匹配即可。当刺激与某一外部刺激只需与原型进行比较并达到近似的匹配即可。当刺激与某一原形有着最近似的匹配，即可得到识别。原形有着最近似的匹配，即可得到识别。原原型型是是指指一一类类事事物物共共有有的的形形式式，它它表表现现出出这这一一类类事事物物所所共共有有的的关关键键特特征征，却却并并不不表表示示任任何何特特殊殊的的物物体体。于于是是，模模式式识识别别就就是是去去确确定定一一物物体体是是否否是是与与原原型型中中基基本本形形式式匹匹配配。原型匹配模型原型匹配模型o优点：该模型比模板匹配说更加敏捷、更富有弹性，并可以容纳模板匹配说。o缺点：该模型只含有自下而上的加工，而没有自上而下的加工。特征分析说o该假说认为刺激是一些基本特征的结合物。例如：A、G、B等字母。特征包括：水平线、垂直线，大约45度角的线、曲线等。o字母“A”的模式由这些线条加上它们结合在一起的形式所组成。o模式识别时，个体把知觉对象的基本特征与储存在记忆中的特征相匹配以作出确定或否定的确定。特征说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。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。特征与模板、原型都不相同。谢夫里奇（Selfridge，1959)提出的“鬼城”(Pandemonium)。这个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，这些层次依次地进行工作，最终达到对模式的识别。“鬼城”模型的结构见图。从图中可以看出，第一个层次是由“映象鬼”对外部刺激进行编码，形成刺激的映象。其次个层次的“特征鬼”对刺激的映象进行分析，即将它分解为各种特征。在分析过程中，每个特征鬼的功能是专一的，只找寻它负责的那一种特征，如字母的垂直线、水平线、直角等，并且须要就刺激是否具有相应的特征及其数量作出明确的报告。第三个层次的“认知鬼”始终监视各种特征鬼的反应，每个认知鬼各负责一个模式(字母)，它们都从特征鬼的反应中找寻各自负 责的那个模式的有关特征，当发觉了有关的特征时，它们就会喊叫，发觉的特征愈多，喊叫声也愈大。“决策鬼”(第四个层次)依据这些认知鬼的喊叫，选择喊叫声最大的那个认知鬼所负责的模式，作为所要识别的模式。例如，在识别字母时，首先由映象鬼分别报告所具有的一条垂直线，两条水平线，一条斜线，一条不连续的曲线和3个直角。这时始终凝视特征鬼工作的很多认知鬼起先找寻与自己有关的特征，其中 P、D和R三个鬼都会喊叫，然而只有R鬼的叫喊声最大，因为R鬼的全部特征与前面全部特征鬼的反应完全符合，而P鬼和D鬼则有与之不相符合的特征，所以决策鬼就判定R为所要识别的模式。通过特征分析识别一个字母R字母识别试验：当目标字母与矩阵中字母很相像时，从矩阵中识别目标字母所须要的时间会增长，反之则减短。这说明，在模式识别过程中，相像性特征加工具有心理真实性，即特征说具有心理真实性。特征说存在的证据（行为试验）通过速示器每个字母分别在12、14、16、18和20ms的呈现时长呈现50次，每个字母总呈现的次数为250。该试验有两个结果：1、字母呈现的时间越长，被试正确分辨的次数就越多。2、两个字母特征越相像，被混淆的次数就越多。例如高相像字母O和C,被混淆次数为42次，C和D为44次。低相像字母如C与W,相互混淆的次数为0次。特征说的证据（神经生理学的证据）稳定映像的探讨：眼球有稍微的振动，称为生理震颤，它以3070周/秒频率出现。眼睛看物体时也似乎瞟来瞟去的。物体在视网膜上的映像并不是恒定的，它的位置总是在变更着。假如用技术手段把映像固定在视网膜的准确相同的位置时，对物体的知觉就消逝了。这似乎意味着，假如固定地运用网膜某处和固定地运用某些神经通路，则它们易出现疲惫而停止作出反应。这种结果从另一个角度证明，假如个体是严格按原型去知觉物体，则会因为映像的不断变更而使知觉难以正确进行，只是因为个体是接受特征分析才能克服映像变更的影响作用而仍旧能够对模式进行正确定匹配。特征分析说的证据（神经生理学）q利用微电极技术，探讨单个脑细胞的活动状况发觉，脑对于输入的刺激的特征进行着广泛的分析。这些分析是通过很多不同类型的脑细胞去完成的，每一种细胞对特定的刺激特点发生反应。q林德赛和诺曼（lindsay&Norman，1977）：q简洁细胞:是指，脑中那些对投射到眼睛视网膜上各种简洁的光线模式最为敏感地作出反应的细胞。q来自神经生理学的支持o边界觉察器：比照射到眼视网膜一特定区域的光线的边界作出最好的反应。o这个神经细胞的感受域是指视网膜上的一个区域，这个细胞对这一区域敏感，反应是最好的。o图中显示有一个强光区域，他恰好是边界觉察器的感受域。o当有光亮时这个细胞反应最好。来自神经生理学的支持o裂缝觉察器：o对于由两块黑暗的区域包围着的光明线条刺激反应最好。来自神经生理学的支持o线条觉察器：o与裂缝觉察器互补，它对由环围着一条黑线的两块光明区域刺激的反应最好。来自神经生理学的支持o困难细胞：o困难细胞的功能与简洁细胞相同，但是它们不像简洁细胞那样受视网膜上的位置的严峻影响。也就是说，假如一个困难线条觉察器细胞要最好地作出反应，则只须要线条的方位和亮度合适，而线条在视网膜上的位置则并不重要。来自神经生理学的支持o超困难细胞：o对简洁细胞和困难细胞不作出反应的那些刺激特征作出反应。特征分析经典试验o奈瑟（Neisser,1964）的视觉扫描试验ODUGQRQCDUGOCQOGRDQUGCDRURDGQODUZ ZGROUCGRODDQRCGUODUGQRQCDUGOCQOGRDQUGCDRURDGQOIVMXEWEWVMIXEXWMVIIXEMWVVXWEMIMXZ ZEWIVIMEXWIVMXEWEWVMIXEXWMVIIXEMWVVXWEMIMXVEWIa aB B特征分析说的评论特征分析说的评论 优点：避开预加工、减轻记忆负担、带有学习色调。优点：避开预加工、减轻记忆负担、带有学习色调。缺点：缺乏自上而下的加工过程。缺点：缺乏自上而下的加工过程。学问阅历对知觉的作用知觉过程中的结构优势效应知觉的机制为模式识别，不同的模式识别的理论或模型均留意到了知觉过程中的结构优势应。结构优势效应表明，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。字词优势效应字词优势效应试验表明：当字母位于一个有意义的单词环境中时，它有可能被快速知觉。而当字母位于背景杂乱无章的环境中时，知觉该字母所需的信息加工时间明显加长。客体优势效应在字词优势探讨的推动，人们又把探讨爱好转向其它方面，结果发觉，结构优势效应在很多方面都普遍存在。其中比较突出的是Weisstein和Harris线段和图形知觉探讨（1974）。在一个结构严谨的三维图形中的线段识别起来要优于组织较差的图形的同一线段。这种现象类似于字词优势效应，他们将之称为客体优势效应。图形知觉的格式塔原则o接近性原则：靠近在一起的成分倾向于组成知觉单位。o相像性原则o良好性原则o闭合性原则o对称性原则第五节模式识别的近期理论一、视觉计算理论1982年马尔（Marr）的视觉出版。视觉就是对外部世界的图像构成有效的符号描述。视觉从图像起先，经过一系列的处理和转换，最终达到对外部世界的相识。表征和处理是该理论的两个核心概念。o视觉图像的形成分为三个阶段：o1、图像表征为具有二维特性的要素图（2-Dsketch）。构成二维特性的要素图的基本单元为斑点、边缘、端点等。o2、图像表征为2.5维要素图。它是以视察者为中心的坐标框架建构起来的。2.5维要素图依靠于单一的视察点，它的作用在于揭示图像的表面特征。o3、3维模型表征。它的坐标系统是以物体为中心。3维模型表征包括容积、大小和形态。o人的视觉和计算机扫描是一样的，第一阶段为计算阶段，形成要素图。视觉系统依据广泛搜集到的特征，如斑点、边界和线条，组成一个对场景的描述。其次阶段通过符号处理，将线条、斑点以不同方式组织起来，对要素图进行分析。第三阶段产生对一个物体的确认。o人脑中的学问阅历在视觉处理的早期不起作用，只有在形态分析之后才会发挥作用。o加工方式：自下而上。o二、留意的特征整合理论o代表人物：特雷斯曼（1986）等。o视觉加工分为两个阶段：o第一阶段是特征登记，视觉系统从光刺激模式中提取特征。特征提取是一种平行的、自动加工过程。该阶段只能检测少数独立的特征，如颜色、大小、倾斜度等。这些特征处于自由漂移状态，知觉系统对各维量的特征进行独立编码，不能检测特征之间的关系。该阶段处于前留意状态，o其次阶段是特征整合阶段。知觉系统把独立的特征联系起来，形成位置地图。留意依次处理每个位置的刺激。集中性留意就像胶水一样，把原始的、彼此分开的特征整合为一个完整的图像。该阶段是非自动化的序列处理。o由于留意的分散和超载，单一物体的特征可能被分解，并再次成为自由漂移状态，在确定条件下，可能产生错觉。o三、成分识别理论o成分识别理论（recognitionbycomponentstheory，简称RBC理论）由比德曼于90年头初期提出。o一个物体的二维视觉图像是由一些简洁的成分组成的。这些简洁成分称为几何离子。几何离子是由一些边界联合组成的，如椎体、圆柱等。几何离子一旦得到分析，它们就和长时记忆中的表征进行匹配，匹配过程是极快的自动化过程，即使在不利条件下，也能产生正确的识别。o四、相互作用激活模型o代表人物：麦克利兰。语境作用下的字词知觉。o知觉和模式识别的过程本质上是一种自上而下和自下而上的加工相互作用过程，这种相互作用类似于神经元的兴奋激活和抑制激活。小结：认知心理学对“知觉”的说明作业1：模板说与原型说有何不同？作业2：在教学中怎样发挥知觉的优势效应？
