2023年视空间知觉实验报告.docx

1 摘要深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉。作为深度知觉的线索有很多。本实验将学习对霍瓦-多尔曼深度知觉测试仪的使用，测最比较单双眼的深度知觉差异，并 运用公式2 0 6265aX/D(D + X)计算双眼视差角(即深度知觉阈限)的值。一般情况下双眼深度知觉准确性好于单眼深度知觉。本实验采用两名被试的单双眼实验数据 进行分析，其中一名被试的双眼视差角较一般水平大，将在讨论中猜测也许的因素。实验中的变异刺激起始点采用随机法，以消除动作误差，并采用休息来减少疲劳误差，实验仪 器自身也已经消除了除视网膜及视差以外的线索，总体来看，误差对实验结果的影响不大。关键词深度知觉,单眼，双眼，深度知觉测试仪，深度知觉阈限，视差角。I 引言深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉，它的准确性是对于深度线索的敏感限度的综 合测定。在外界对象离眼一定距离时，人眼能感受到的深度知觉是受刺激差异限度影响的。 作为深度知觉的线索多种多样。重要有：1 )单眼视觉线索:遮挡(su p e rposi t io n ),线条透视(1 in ear pe r s p e ctive),空气 透视,明暗，阴影(shadow),运动级差，结构级差等。2)双眼线索：水晶体的调节和双眼视轴的辐合(verg e n c e)两种。3)双眼视觉线索(binocu 1 a r cues)的双眼视差(b in o cula r d i spar i ty)是知觉立体物 体和两个物体前后相对距离的的重要线索，借助双眼视差比借助上述各种线索更能精细地知 觉相对距离,特别是在缺少其他线索来估计对象距离的时候，双眼视差更为重要。当人看远近不同的平面物体时，由尸两眼相距约65mm,两眼视象便不完全落到相应部位, 这时左眼看物体的左边多一点,右眼看物体的右边多一点，它都偏向鼻侧。这样，在不同平 面上的物体在两眼视网膜上的成像就有了差异,这一差异便称为双眼视差。由于双眼比单眼 有更多的深度线索可以参照，所以根据以往的资料和生活实际,均可得到单眼的深度知觉准 确性差于双眼。深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感限度的综合测定。以往对于深度知觉准确性的测定 重要有以下两种方法：1）三针实验（thre e -nee d le exp e riment）o 次实验是由赫尔姆霍兹（H . V.H e Imholt z , 18 21-1894）设计的。以两针为标准，被试在一定距离外，调节第三根针，使之与前两针在 同一平面为止。黑姆霍兹的实验证明像差阈限小于6 0角度秒。2）霍瓦-多尔曼（Hawar d-Do 1 man）深度实验。19 2 023有霍瓦设计的深度知觉测量 仪（de p （h perception a pparalus）,代替三针实验。本实验正是采用这种方法。此仪器可测 量人视觉深度知觉的能力（深度知觉敏锐度），并且在这种测试条件下，除了双眼视差，即网 膜上导致的差异是深度知觉的明显的线索起作用外，排除了其他深度知觉的线索。它可以广 泛地应用于与深度知觉有关项目运动员的测试和选拨。深度知觉阈限是用双眼视角差来表达的。用a代表双眼间的距禽,F代表相应的变异刺激，P代表两根标准刺激中的一根。R代表与双 眼轴垂直相交的至F的距离。8代表在F与F悯垂直相交的距离差。02代表左眼视线至两 个对象的视角，81代表右眼视线至两个对象的视角。由此可知，B201即为视角差,即相应 于两眼对两个对象的视线。02-01在抱负情况下是以角单位表达的两个对象间的网膜上距 离的标尺。在弧度计算时，若计算到弧秒就应当乘上206 265这转换系数。公式为：视差角广20626 5aX/D（D+X）（单位：弧秒）a ：目间距6 5 mmD:观测距离。本实验为2 0 23mm （被试与仪器标尺零点距离，非观测窗口距离）X：视差距高，即判断误差（平均数）3 方法：3.3 实验误差：变异刺激在标准刺激的前或后，即离被试近或或的顺序与起始点随机化。被试在眼睛疲劳时进行休息，消除疲劳误差。可推论，在单眼的深度知觉上，被试间无显著性差异，3.2中的疑问出现在双眼视角差上。根据公式计算可得11甲= 1.1226 6 7弧度秒，n乙=30.396499弧度秒。被试乙的双眼视角差较差。分析因素，此实验中，被试乙单眼实验由右眼完毕，右眼视力正常，左眼有近视，在双眼实验 时，左眼看不清实验仪器的立柱，也许导致双眼的深度知觉与单眼深度知觉相似甚至更差。3.4 深度知觉测试仪基本上除了双眼视差，即网膜上导致的差异是深度知觉的明显的线索 外，排除了其他深度知觉的线索，但在实验环境不同时，还是也许有其它线索的存在。明暗度。对于三根立柱的明暗度无法很好控制，在一定限度上也许导致猜测误差，但影响不公 很大。被试坐的位置假如不是正对观测窗口，会发现变异刺激与左右标准刺激的横向距离会有些差 异,当前后深度距离越小，其差异值也随之减小,在固定座位时，需要被试自己陈述并调整座位 的位置，以减少该线索带来的额误差。由上述3 . 3的推论，被试的双眼自身状况也许也会对实验产生一定影响,在选取被试时，有所 选择也许更好。摘要本实验旨在探究单、双眼视觉线索对深度知觉准确性的影响，并比较和探 究其因素，学习测量双眼观测时的深度阈限的视差角。被试为09级本科生5名。 实验采用霍瓦-多尔曼深度实脸,分别测量被试用单眼（优势眼）和用双眼观测的 深度知觉，并计算双眼观测时的深度阈限的视差角。实脸结果：1 .通过比较双眼 线索和单眼线索的深度知觉，验证了单、双眼视觉线索对深度知觉准确性有显著 影响，且单眼的深度知觉准确性差于双眼。2.被试双眼观测（观测距离2m）时, 深度阈限的视差角平均为16. 60弧秒。3.方向对深度视觉的影响不显著。关键词深度知觉 双眼线索单眼线索视差角1引言：深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉。其线索多种多样，重要有 三种。（1）单眼视觉线索，涉及遮挡、线条透视、空气透视、明暗和阴影、运 动极差、结构极差等。（2）双眼线索，涉及水晶体的调节和双眼视轴的辐合两种。 （3）双眼视觉线索的双眼视差。深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感限度的 综合测定。单、双眼观测时深度知觉准确性因视觉线索不同而不同。最早的深度知觉实验是Hvon He I mho I tz于1 866年设计的三针实验。后 来H. J. Ho ward于1 9 2 0 23设计了一个深度知觉测量器。他测定了 106个被 试，结果发现，双眼的平均误差为14. 4nlm，其中误差仅5. 5mm的有14人；误差 有3. 6mm的有24人。但单眼的平均误差则达成285mm,单眼和双眼平均误差 之比为20: I o这足以表白双眼在深度知觉中的优势。两只眼睛的视野发生重叠是双眼视差产生的重要基础。物体同时刺激双眼形 成两个独立的网膜视像，而人们任然把它知觉为单一的物体。缪勒（1912）认为 这是由于物体的同一部分落在两个视网膜上相应点的缘故。此后，缪勒和菲特用 视野单向区这一概念来描述能产生视觉融合的空间点。这个点就在两眼焦点和两 眼网膜影像点连线的延长线上。视差角（辐合角）是双眼视轴在注视点处相交所 形成的夹角。每个人的目间距（视焦点间距）不同，观测相同的事物时，视差角也 不相同。根据前人的研究，本实验做出以下假设：单、双眼视觉线索对深度知觉准确 性有显著影响，且单眼的深度知觉准确性差于双眼。3 结果：3.1 单、双眼深度知觉准确性比较表1单双眼深度知觉比较变异来源双眼单眼标准误1.8575. 518自由度8t8.894P<0. 05由上表数据可得，单、双眼的深度知觉准确性存在显著差异，且单眼的深度知觉准确性差于双眼。3. 2计算各被试的视差角公式 视差角二2O6265XbD/DX（D + D）（弧秒）b:被试的目间距65mmD:现测距离，本实验是202 3mmD：视差距离，即判断误差（平均数）表2不同被试双眼观测时的视差角被试-二三四五六七八九视角差 （孤秒）17.82130.0314. 385.8614.213. 8119. 722 0.0568. 84每个被试的视差角都不相同，正常为16左右。五号被试视力比一般人好得多，但还存在其它 因素（如其实验箱中存在额外的视觉线索、实验时观测距离未达成2m等）。九号被试为轻度 近视，未配眼镜。去除两名被试的特殊情况，其余7个被试视差角的平均值为16. 60。3.3 分别比较单、双眼观测时，从远到近和从近到远时的深度知觉准确性表3不同方向的深度知觉准确性比较变异来源双眼单眼方向远-近与近一远远-近与近一远自由度88t0. 7130.416P0.4960.688根据上表可得，单、双眼观测时均有p>0. 05,所以方向对深度知觉准确性的影响不显著。4讨论3.4 单、双眼视觉线索对深度知觉准确性的影响本实脸显示：单眼的深度知觉准确性显著差于双眼。单眼视觉线索，涉及遮挡、线条透视、空气透视、明暗和阴影、运动极差、结 构极差等。在本实验的条件下，被试重要运用对象的大小和明暗进行判断，其余 的线索都不存在。双眼视觉线索，除了双眼视差，尚有水晶体的调节和双眼视轴 的辐合。双眼提供的线索是判断深度知觉的最重要的线索，所以单眼对深度知觉 准确性远低于双眼。3.5 双眼视差两眼之间有一段距离，成人大约为65毫米，在我们注视立体对象时，在左 眼和右眼视网膜上的视像不完全落在相应的部位上，出现了不大的差别。右眼对 物体的右侧面看得多一些，左眼对物体的左侧面看得多一些，两个视像不能完全 重合，而是向相反的方向即向内侧偏斜，这种偏斜称做双眼视差。双眼视物时的这种差异，转化为神经冲动，传入大脑，通过大脑皮层的分析、 综合活动，才产生了深度知觉。可见，在二维空间的视网膜上，立体物是两个稍 有差别的平面物像。只是在通过大脑的加工之后，才有了深度知觉。3.6 结果误差及其因素一方面，样本数量局限性，代表性也局限性（矫正视力正常，但大部分被试裸 眼视力很差）。另一方面，实脸仪器自身存在局限性。（1）仪器内光照不均。（2）移动棒子时发 出声音。（3）观测距离、未贯彻到位。最后，被试的身高，坐姿对结果都有影响。 从低角度向上看时，可看到棒子的顶端。这样就可以增长物体高度这一视觉线索。4. 4深度知觉的实际应用深度知觉在平常生活中应用很广，深度知觉仪可广泛用于飞行员、炮手、运动 员、汽车驾驶员及其他和深度知觉作业有关的工作人员的测试或选拔。5结论5. 1 单眼的深度知觉准确性显著差于双眼。5.3 去除特殊情况，被试视差角的平均值为16.60。5.4 方向对深度视觉的影响不显著。