认知心理学课件第三章感知觉.ppt

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1、认知心理学23 二月 2023湖南师范大学教育科学学院心理学系第三章第三章 感知感知觉第一第一节 感感觉信息加工信息加工第二第二节 知知觉信息加工信息加工第三第三节 模式模式识别认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系第一第一节 感感觉信息加工信息加工一、感一、感觉信息加工概述信息加工概述（一）感（一）感觉的涵的涵义感感觉是人是人脑对客客观事物的各个属性、某种具体特征的直接反映。是一事物的各个属性、某种具体特征的直接反映。是一个人接受外界信息的个人接受外界信息的过程，也是一个人程，也是一个人觉察和察和获取刺激信息的重要渠取刺激信息的重要渠道，亦是人道，亦是人们关于世界一切知关于世界一切知识

2、的重要源泉的重要源泉（二）感（二）感觉信息加工信息加工它是指感它是指感觉器官与刺激信息相互接触（或作用）之后，感受器将物理器官与刺激信息相互接触（或作用）之后，感受器将物理刺激刺激转化化为生物生物电信号，并通信号，并通过动作作电位把外部事件的信息位把外部事件的信息传递到大到大脑中枢特定区域的中枢特定区域的过程程感感觉信息（信息（Sensory Information）：外部信息在人）：外部信息在人脑内瞬内瞬间滞留，是滞留，是尚未尚未经过诠释与与归类的信息（的信息（Pre-categorical）认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系二、感二、感觉测量量（一）感（一）感觉阈限限测量量费希希

3、纳的心理物理法，的心理物理法，1860年，通年，通过物理量物理量的的变化来引起心理上的反映化来引起心理上的反映阈限限值韦伯定律：伯定律：K=I/I（二）信号（二）信号检测理理论判断判断标准准与辨与辨别力力d d认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系接受者的两接受者的两择判断与抉判断与抉择矩矩阵信号或刺激信号或刺激判断（抉择）判断（抉择）有信号有信号无信号无信号输入输入有信号有信号正确检测正确检测P（R/S）漏报漏报P（Rn/S）无信号无信号虚报虚报P（R/Sn）正确拒斥正确拒斥P（Rn/Sn）认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系第二第二

4、节 知知觉信息加工信息加工一、知一、知觉概述概述知知觉是人是人脑对客客观事物的各种属性、各个部分及其相互事物的各种属性、各个部分及其相互关系的关系的综合的、整体的反映合的、整体的反映认知心理学知心理学认为，知，知觉是人是人脑对感感觉信息的信息的组织和解和解释，即即获得并得并说明感明感觉信息的意信息的意义的的过程程二、知二、知觉信息加工信息加工过程程包含互相包含互相联系的几个方面：系的几个方面：觉察、辨察、辨别、确、确认直接知直接知觉和和间接知接知觉认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系直接知直接知觉和和间接知接知觉直接知直接知觉：知：知觉者直接从客者直接从客观事物中事物中获得信息，得信息

5、，并并对它它们进行整体属性的反映行整体属性的反映间接知接知觉：知：知觉者利用自己的知者利用自己的知识经验来来对客客观事物事物进行整体属性的反映行整体属性的反映认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系直接知直接知觉和和间接知接知觉它它们包含相互包含相互联系的两种信息加工系的两种信息加工过程：程：自下而上（自下而上（Bottom-Up）加工。它是指由外部刺激）加工。它是指由外部刺激信息开始的加工，信息开始的加工，强调感感觉器官中滞留信息在知器官中滞留信息在知觉中的作用。中的作用。较小小单元元转向向较大知大知觉单元，元，连续阶段段的加工。又称的加工。又称为数据数据驱动加工（加工（Data-dri

6、ven processing）自上而下（自上而下（Top-Down）加工。它是指在知）加工。它是指在知觉时，个体运用自己已有的知个体运用自己已有的知识经验和概念来加工当前的和概念来加工当前的刺激信息的刺激信息的过程。又称程。又称为概念概念驱动加工（加工（Concept-driven processing）认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系Weaknesses of bottom-up explanationsFail to account or many perceptual phenomena:

7、Fail to account or many perceptual phenomena:C认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系Top-down and bottom-up processingBottom upBottom up data driven,data-based data driven,data-based processing;processing;mmost(all)of the required ost(all)of the required information comes from the sense organsinformation comes from

8、the sense organs Top down conceptual driven knowledge-Top down conceptual driven knowledge-based processing;based processing;mmost(all of the required ost(all of the required information comes from the mind information comes from the mind 认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系RAT认知心理学*湖南师范大学教育

9、科学学院心理学系Man认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系ConclusionsMost of the information comes from the mindMost of the information comes from the mindFrom conceptual knowledge previous From conceptual knowledge previous experience,known factsexperience,known factsFrom contextually cuesFrom context

10、ually cuesThis allows the poor quality information provided This allows the poor quality information provided by the senses to be given meaningby the senses to be given meaning认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系Ellen taking a walk in the woods,which contains a large number of stimuli;(b)the

11、 moth,which she sees and then recognizes,using a combination of bottom-up and top-down processing.认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系Ellens perception of the moth is determined by a combination of(a)incoming data Ellens perception of the moth is determined by a combination of(a)incoming data(bottom-up informatio

12、n)and(b)existing knowledge(top-down information).(bottom-up information)and(b)existing knowledge(top-down information).认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系The pattern on the retina is transformed into electrical signals,which are transmitted to the brain The pattern on the retina is transformed into electrical si

13、gnals,which are transmitted to the brain and processed.and processed.认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系知知觉的自下而上和自上而下加工是两种方向不同的信息加的自下而上和自上而下加工是两种方向不同的信息加工工过程，两者相互作用而构成程，两者相互作用而构成统一的知一的知觉过程程认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系知知觉的两种加工由（美）麦克莱的两种加工由（美）麦克莱兰（J L McC

14、leland）和）和鲁姆哈特（姆哈特（D E Rumelhart）提）提出，他出，他们认为知知觉有三个水平，每一个水平有三有三个水平，每一个水平有三种不同的神种不同的神经细胞元素构成。初胞元素构成。初级的神的神经细胞元胞元素素为特征水平，第二特征水平，第二级为字母水平，第三字母水平，第三级为单词水平。如下水平。如下图认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系第三第三节 模式模式识别一、模式一、模式识别概述概述模式：指由若干元素或成分按一定关系集合而成模式：指由若干元素或成分按一定关系集合而成的某种刺激的某种刺激结构或刺激的构或刺激的组合合模式模式识

15、别：指人把：指人把输入刺激（模式）的信息与入刺激（模式）的信息与长时记忆中的信息中的信息进行匹配，并辨行匹配，并辨认出出该刺激属于刺激属于什么范畴的什么范畴的过程程对物体、物体、图像、像、语音、符号或人音、符号或人脸的的识别过程，程，都属于模式都属于模式识别认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系二、模式二、模式识别过程程模式模式识别是一个典型的知是一个典型的知觉活活动过程，离不开个体的知程，离不开个体的知识经验一般一般经历分析、比分析、比较和决策三个和决策三个阶段段分析：把感分析：把感觉信息按其原来的物理特征与属性抽取出来，信息按其原来的物理特征与属性抽取出来，并分解成各个并分解成各个组

16、成成分，以把握它的形式、成成分，以把握它的形式、结构和特征构和特征比比较：把抽取出来的特征或属性信息，与：把抽取出来的特征或属性信息，与长时记忆中已存中已存储的各种信息的各种信息进行比行比较决策：比决策：比较之后，之后，对刺激信息模式与哪一种刺激信息模式与哪一种记忆信息信息编码最最为匹配作出判断，从而了解模式的意匹配作出判断，从而了解模式的意义并并赋予模式名称予模式名称认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系三、模式识别理论三、模式识别理论(一一)模板匹配理论（模板匹配理论（Template-matching Theory）核心思想核心思想：在人

17、的长时记忆所编码的信息中在人的长时记忆所编码的信息中,存储存储着各式各样的来自个体过去经历的各种外部模式着各式各样的来自个体过去经历的各种外部模式的拷贝或复本的拷贝或复本,即模板即模板,它们与外部刺激存在着一一它们与外部刺激存在着一一对应的关系对应的关系模式识别是刺激信息与脑中某个或某些模板产生模式识别是刺激信息与脑中某个或某些模板产生最佳匹配的过程最佳匹配的过程认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系三、模式三、模式识别理理论(一一)模板匹配理模板匹配理论模式模式识别是通是通过模式与模式与记忆系系统中存中存储的不同模板的不同模板进行比行比较和匹配的和匹配的过程。当刺激模式与模板完全匹配或

18、程。当刺激模式与模板完全匹配或重叠重叠时，该刺激模式就被刺激模式就被识别了。当刺激模式与模板了。当刺激模式与模板在大小或方向上不完全吻合在大小或方向上不完全吻合时，视觉系系统必必须将将输入入的信息加以的信息加以调整，使之整，使之“正常化正常化”；如果刺激模式与；如果刺激模式与模板完全不重叠，模板完全不重叠，该模式就会被当成另一种不相模式就会被当成另一种不相识的的模式而遭到拒模式而遭到拒绝认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系支持模板匹配理支持模板匹配理论的的实验证据：据：菲利普斯(Phillis,19

19、74)的实验Warren（1974）的实验Person的实验模板匹配理论比较容易在计算机上加以实现认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系模板匹配理模板匹配理论没有明确的没有明确的问题：对刺激的加工是从局部特征开始的还是从整体特征开始的？模板的编码形式是怎样的？刺激与记忆中的各种模板的比较是同时进行的（平行加工），还是一个个相继进行的（系列加工）？认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系对模板匹配理论的补充和修正Lindsay&Norman(1977)给模板理论增加一个预加工(Preprocessing)过程，即在模式识别的初期阶段，在匹配之前，将刺激的外形、大小或方位等加以调整，使之

20、标准化。这样就可以大大减少模板数量。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系模板匹配理模板匹配理论的不足与局限：的不足与局限：第一,根据模板匹配理论的观点，人必须事先存贮相应的模板，才能识别一个模式。即使附加预加工过程，这些模板的数量仍然是十分巨大的。这不仅给记忆带来了沉重的沉重的负担担，而且也使模式识别缺少灵活性缺少灵活性。依照这种方式来进行模式识别，至少对于人来说是不经济的。事实上，人能在模式的物理属性广泛变化的范围内进行模式识别，人可以识别不同手写体的字，当字形在大小、方向、清晰度方面出现某些变异，识别仍无困难。模板匹配理论难以完全解释人的

21、模式识别。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系第二，模板匹配理论无法解释人为何有时能够非常第二，模板匹配理论无法解释人为何有时能够非常迅速地识别一个新的、不熟悉的事物的这种常见情迅速地识别一个新的、不熟悉的事物的这种常见情况；况；第三，模板匹配理论没有说明模板匹配的信息编码第三，模板匹配理论没有说明模板匹配的信息编码形式，即比较是平行加工还是系列加工，是从局部形式，即比较是平行加工还是系列加工，是从局部特征开始，还是从总体特征开始。模板的编码形式特征开始，还是从总体特征开始。模板的编码形式,即在我们的大脑中模板以什么样的形式贮存的，模即在我们的大脑中模板以什么样的形式贮存的，模板说也没

22、有说明板说也没有说明认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系(二二)原型原型说或原型匹配理或原型匹配理论该理理论认为，在，在记忆中中贮存的不是与外部模式有一一存的不是与外部模式有一一对应关系的模板，而是事物原型关系的模板，而是事物原型(Prototype)(Prototype)所所谓原型是指原型是指头脑中存中存储着的代表一着的代表一组物体的关物体的关键特征的特征的表征表征在模式在模式识别过程中，外部刺激只程中，外部刺激只须与原型与原型进行比行比较，而且，而且由于原型是一种概括表征，由于原型是一种概括表征，这种比种比较不要求不要求严格的匹配，格的匹配，而只需近似的匹配即可而只需近似的匹配即可

23、认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系证明原型确明原型确实存在的存在的实验证据据Posner(1967)的实验Franks和Bransford(1971)的实验Reed(1972)的实验Solso 和Carthy(1981)的实验认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系Reed(1972)的实验认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（三）特征分析（三）特征分析说或特征匹配理或特征匹配理论模式或事物是由若干元素或特征按照一定的关系组合在一起构成的，因此要识别事物或模式，就可以分析它们的基本属性

24、或基本特征。模式识别是由一个特征觉察系统提供的信息来建造一个模式的过程在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分析，也就是抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记忆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（一般的特征分析模型）认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系支持特征分析支持特征分析说的的实验证据据Lindsay&Norman(1977)、Gibson(1969)的研究Neisser(1964)的实验Pritchard(1961)的固定网像实验休伯和威塞尔（Hubel&Wiesel,1959，1963,1968）的神经生理学研究Lettv

25、in(1959,1961)的研究证明青蛙的眼中亦存在特征侦察器认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系“泛魔堂泛魔堂”（鬼城）模型（鬼城）模型 谢夫里奇(Selfridge)1959年 提出泛魔堂是对模式识别的特征分析系统的一种比较形象的说法 模式识别过程分为四个层次，每个层次都由一些“鬼”来执行某个特定的任务，这些“鬼”在刺激输入的作用下开始工作，各自履行着不同的职责 认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系第一第一层小鬼叫小鬼叫“图像鬼像鬼”（映象鬼）

26、，它的作用（映象鬼），它的作用类似于感似于感觉登登记器，将外界信号加以登器，将外界信号加以登记，并短，并短暂地保留下来地保留下来第二第二层小鬼叫特征鬼，它分析由小鬼叫特征鬼，它分析由图象鬼所保存的表象，并象鬼所保存的表象，并发现它它们的某些特征，不同特征鬼担任不同的的某些特征，不同特征鬼担任不同的职责。当一个特。当一个特征鬼征鬼发现了它正在了它正在寻找的某一特征找的某一特征时，它就，它就“喊叫起来喊叫起来”或或发出信号出信号第三个第三个层次的小鬼叫做次的小鬼叫做认知鬼，它知鬼，它们始始终监视各种特征鬼的各种特征鬼的反反应，每个，每个认知鬼各知鬼各负责一个模式，它一个模式，它们都从特征鬼的反都从

27、特征鬼的反应中中寻找各自找各自负责的那个模式的有关特征，当的那个模式的有关特征，当发现有关的特征有关的特征时，它，它们就会喊叫，就会喊叫，发现的特征越多，喊叫声就越大的特征越多，喊叫声就越大第四第四层小鬼叫做决策鬼，她小鬼叫做决策鬼，她倾听来自所有听来自所有认知鬼的呼声，并知鬼的呼声，并确定确定谁发出的信号最多，出的信号最多，选择喊叫声最大的那个喊叫声最大的那个认知鬼所知鬼所负责的模式，作的模式，作为所要所要识别的模式的模式认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系What is this?认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系What is this?认知心理学*湖南师范大学教育科学

28、学院心理学系（四）（四）结构构优势描述理描述理论 过去的知去的知识经验在知在知觉中有重要的作用，常表中有重要的作用，常表现出上下文出上下文效效应。上下文效上下文效应的表的表现为：字：字词优势效效应，客体，客体优势效效应，构，构型型优势效效应等等1996年布年布鲁斯（斯（Bruce）提出）提出结构构优势描述理描述理论，即，即结构构是由是由“一些描述特定构成的命一些描述特定构成的命题组成，成，这些命些命题是象征性是象征性的，的，虽然是用然是用词汇来描述它来描述它们，但是它却不是，但是它却不是语言的。言的。”认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系字字词优势效效应 1.什么是字什么是字词优势效效

29、应识别一个一个词中的字母的正确率要高于中的字母的正确率要高于识别一个一个单独的同一个字母，独的同一个字母，这个个现象叫做字象叫做字词优势效效应。里里彻尔的的实验2对字字词优势效效应的不同解的不同解释认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系字字词优势效效应 里里彻尔认为字字词优势效效应的出的出现是由于字是由于字词具有具有意意义 Rumelhart和和Spile（1974）用借助上下文而）用借助上下文而进行推理来解行推理来解释字字词优势效效应Meicher(1973)认为字字词优势效效应是因是因为对字字词和字母的和字母的编码不同不同 还可从整体加工和局部加工来可从整体加工和局部加工来说明字明字

30、词优势效效应 认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系客体客体优势效效应在识别一个客体图形时，图形中的线段要优于识别结构不严的图形中的同一线段或单独的线段认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系构型（形）构型（形）优势效效应识别一个完整图形，则要优于识别图形的某一个部分认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论(recognition-by-components theory)Biederman(1987,1990)提出成分识别理论。其中心假设是，物体是由一些基本形状(shape)或成分(component)，也就是几何子(geon；geometric ion)组成

31、的。几何子包括方块(block)、圆柱(cylinder)、球面(sphere)、圆弧(arc)和楔子(wedge)。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论(recognition-by-components theory)Biederman(1987)认为几何子大约有36种。这一数目可能看起来不足以让我们识别所有物体。然而，我们在只有大约44个音素的情况下却仍然可识别数量巨大的英文单词。其原因是这些音素具有几乎无限的组合形式。事实上，几何子情况也是与此类似的。几何子能够对物体进行充分描述，部分原因是几何子间的各种空间关系可形成很多种组合。例如，一个杯子可被描述为一段圆

32、弧紧连一个圆柱的侧面，而一个桶可用上述相同的两个几何子来描述，只是圆弧与圆柱顶部相连而已。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论第一步是边缘抽取(edge extraction)。Biederman 指出，“识别过程包括一个早期的边缘抽取阶段，即对照度(luminance)、纹理和颜色这些表面特征的差异作出反应，并对物体进行素描图式的描述(line drawing description)。”第二步是确定一个视觉物体怎样被分解成一些片断去建立它所构成的成分或几何子。Biederman(1987)同意Marr和Nishihara(1978)的观点：即物体轮廓的凹面部分对把

33、视觉图像分解成一些片断的过程很有价值。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论另外一个关键过程是确定哪些来自物体的边缘信息拥有其余的不不变性特征性特征（即从不同视角观看均不会发生变化）。Biederman(1987)认为，共有5种这样的关于边缘的不变性特征(invariant property)：曲率(curvature)：一条曲线上的点集。平行(parallel)：互为平行的点集。共端性(cotermination)：边缘终止于同一点。对称(symmetry)：与不对称(asymmetry)相对。共线性(colinearity

34、)：一条直线上的点集。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论根据这一理论，可视物体的成分或几何子是基于以上不变性特征而建构起来的。如，一个圆柱体就具有曲边集并且两个平行边连接这些曲边，而一个方块具有三个平行边但无曲边。Biederman(1987)对上述5个不变性特征进行了如下论述：它们具有不随朝向变化而变化的理想特征，而且每一条边的少数几个点就能确定这些特征。这样一来，它们对观察点的改变、阻碍和噪声具有高容忍度并且能提取一个原始成分或几何子。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论Biederman理论的一个关键（但也是颇具争议的）预测是：物体识

35、别具有典型的观察点不变性特征；即，从几乎所有的观察角度识别一个物体都是同样的难度。为什么会有这样的预测呢？关键是，物体识别严重依赖于对几何子的识别，而几何子可以从多个观察角度加以识别。可以进一步预测，只有当一个或多个几何子不能被观察到时，从某一视角进行物体识别才会遇到困难。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论在Biederman的理论中，与不变性特征有关的另一重要部分是他所提出的非偶然原则(non-accidental principle)。根据这一原则，蕴含于视觉图像中的那些规律反映了客观世界实际的（或非偶然的）规律性，而不是依赖于一个给定观察点的偶然特征。例如，依

36、据这一理论可假定，视觉映像中一个二维的对称特征能够说明一个三维物体的对称性。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论非偶然原则有助于物体识别，但偶尔也会导致错误。例如，视觉映像中的一条直线常常反映了客观世界中的一条直边，但有时它也可能不是这样（如从一端看一辆自行车）。一些视错觉现象可用我们在知觉中使用了非偶然原则来解释。例如，尽管某房间的形状有些古怪，但当我们从一个特定的点观看时，它就会产生与普通的长方形房间同样大小的视网膜像。与此特别有关的是，从该房间获得的视觉图像中包含一些容易使人误解的特征（如对称和平行），并且这种误解可以成为错觉的基础。认知心理学*湖南师范大学教育

37、科学学院心理学系（五）成分识别理论正常正常观察条件下察条件下的物体识别，Biederman(1987)的理论有完整的论述。在不太理想的条件下不太理想的条件下（如一个插入的物体部分遮挡了目标物体），也能进行物体识别。为什么？Biederman(1987)认为，有多种原因：即使当只有部分边缘能被观察到时，不变性特征（如曲率和平行线）还是能被我们检测出来。如果一个轮廓的所有凹面(concavity)是可视的话，那么视觉系统就会有某些机制负责恢复该轮廓的缺失部分。一般来说，环境可提供相当多的冗余信息（redundant information）以识别复杂的物体。因此，即使一些几何子或成分缺失，物体还能

38、被识别出来（如看不到长颈鹿的四条腿，我们还是可从脖子辨认出一只长颈鹿来）。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论任何一个充分的物体识别理论都必须考虑捆绑问题（即我们如何整合不同类型的信息以进行物体识别）。其中一个有关捆绑的问题是，当几个物体同时呈现时，我们必须确定哪些特征或几何子分别属于哪些物体。Hummel和Biederman(1992)根据 Biederman(1987)的几何子理论建构的一个连结主义模型试图解决这一问题。该模型是由7个层次组成的一个连结主义网络。其输入是一个物体的素描图，而输出则是表征这个物体特性的单元(unit)。认知心理学*湖南师范大学教育科学

39、学院心理学系Ellis和Humphreys(1999)认为，“其捆绑机制依赖于网络中各单元激活的同步性。大致来说，那些共同激活的单元被组合在一起，因而这些单元所表征的特征也是一样地被组合到一起。”特别值得一提的是，那些通常属于同一物体的单元会通过一些快速连线而连结起来。这种策略可保证所有相关单元在同一时间得到激活。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论Hummel和Biederman(1992)根据其连结主义模型进行了各种模拟研究，并且显示它可有效和准确地解决捆绑问题。例如，他们训练该模型从一个视角识别10个物体。之后，像人类一样，该模型可以从不同视角准确识别这些物体的

40、新实例。当物体以不同的朝向呈现时，模型的成绩下降了。这也与人类的表现一致。Hummel和Biederman的连结主义模型所面临的最大局限是，它只经受了少量物体的检验。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论Biederman（1987）向被试呈现物体的降质素描图（degraded line drawings-见图）。结果发现，当省略的是提供凹面信息的某些轮廓时（与省略其它部分相比），物体识别要更困难一些。这表明，凹面信息对物体识别是至关重要的。根据Biederman 的理论，物体识别依赖于边缘信息而不是表面信息（如颜色）。为了验证这一点，他以50-100ms的时间向被试呈

41、现一些常见物体的素描图或全彩色图片，并要求被试识别物体（Biederman和Ju,1988）。结果表明，对彩色图片的识别要比素描图快11ms，但其错误率又要稍微高一点。甚至对那些颜色很重要的物体（如香蕉），被试也不能从彩色呈现方式中获益。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论Joseph和Proffitt（1996）指出，许多研究已经发现颜色特别在颜色是某一物体（如樱桃）的典型特征时确实可帮助进行物体识别。他们的研究重复了这一发现。他们还发现在进行物体识别时，颜色知识可能比颜色知觉更重要一些。例如，被试要花相对长一点的时间去判

42、断一棵橙色芦笋不是芹菜。这是因为我们记忆中所贮存的关于芦笋和芹菜的颜色是很接近的。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论根据Biederman的理论，对几何子的检测在物体识别中是至关重要的。Cooper和Biederman（1993）的实验支持这一假设。被试需要判断连续快速呈现的两个物体是否具有相同的名字（如帽子）。实验分两种条件：物体具有相同名称但其中一个几何子被改变了（如从一顶大礼帽变为圆顶硬礼帽）或者第二个物体比第一个更大或更小一些。一个关键的结果是，几何子变化条件下的被试成绩明显低于几何子不变条件下的成绩。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识

43、别理论Vogels、Biederman、Bar和Lorincz（2001）发现猴子的某些大脑神经元对几何子敏感。他们测量了颞下皮质（inferior temporal cortex）的神经元对几何子变化的反应，并与对几何子不发生变化但大小变化的情况进行了比较。一些神经元对几何子变化的反应会比对大小变化的反应更强烈。这一结果在一定程度上证明几何子是客观存在的。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论Biederman（1987,1990）假定物体识别一般会涉及一个把以物体为中心、独立于观察点的表征与贮存于长时记忆中的物体信息进行匹配的过程。Biederman和Gerhard

44、stein（1993）认为，假定两次观察建构出的都是相同的以物体为中心的结构性描述，那么无论是相同角度还是不同角度的两次观察都会使物体命名被启动。他们发现，即使在视角变化135度的情况下，实验结果也支持这一假设。但是，这一发现并不是一个规律而只是一个例外。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论例如，Tarr和Blthoff（1995）在某些指定的观察点对被试进行充分的新物体识别训练。几个研究的结果都很一致（但与Biederman的理论预期恰好相反）：“在一个不熟悉观察点命名一个熟悉物体的反应时和错误率会随不熟悉观察点与最近的那个熟悉观察点之间旋转距离的增加而增加”。因此

45、，物体识别实际上是依赖于观察点的（view-dependent）。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论我们可以假设在物体识别中被试发展出某些专家技能以便在观察点依赖和观察点不变识别之间切换来调和这两种观点的矛盾。然而，Gauthier和Tarr（2002）的一项研究表明这种切换并没有发生。被试在长达7小时的时间里练习识别各种Greeble（即属于不同家族的人造物体）。每次连续快速呈现两个Greeble，而被试的任务是判断第二个Greeble是否与第一个相同。第二个Greeble或者以与第一个相同的朝向或者以与第一个最多相差75度的朝向呈现。认知心理学*湖南师范大学教育

46、科学学院心理学系（五）成分识别理论Gauthier和Tarr（2002）的研究结果见图。总的来说，随着时间推移（即被试发展出了某些专家技能），被试成绩呈上升趋势。但是在整个实验过程中，被试的成绩均表现出强烈的观察点依赖趋势。这些发现很难用Biederman强调观察点不变识别的有关理论来解释。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论正如我们已经看到的，Biederman和Ju（1988）的研究支持Biederman（1987）提出的基于边缘的抽取加工可提供物体识别所需的足够信息这一假说。Biederman和Ju发现人类进行物体识别

47、时，对素描图和彩色图片的加工效果一样好。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论然而，Sanocki等（1998）指出，素描图只有包含原始刺激中出现的所有边缘时，实验结果才会支持这一假说。事实上，素描图通常只是原始边缘信息的理想翻版（如与物体无关的边缘常被省略）。Sanocki等（1998）还指出当物体是单独呈现而不是与其他物体一同呈现时，边缘抽取加工更可能导致准确地识别物体。这其中的原因是，当几个物体一同呈现时，被试可能更难判断哪些边缘是属于哪些物体。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系（五）成分识别理论Sanocki等（1998）的研究非常有力地说明，边缘信息

48、常常不足以满足物体识别所需的加工条件。他们以1秒的时间向被试呈现素描图或全彩色图片；图片中的物体有时单独呈现，有时与其他物体一同呈现。结果发现，物体识别的成绩在素描图呈现条件下要比全彩色图片条件下的差很多，而且当识别的物体与其他物体一同出现时情况更为严重。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系面孔识别面孔识别(face recognition)Bruce和Yang(1986)的面孔识别模型结构性编码(structural encoding)：这可以产生关于面孔的各种表征或描述。表情分析(expression analysis)：可从面孔特征推测人的情绪状态。面部言语分析(facial s

49、peech analysis)：对说话者嘴唇运动的观察可协助言语知觉。指引性视觉加工(directed visual processing)：特定面孔信息可被选择性地加工。面孔识别单元(face recognition units)：这些单元包含已知面孔的结构性信息。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系面孔识别面孔识别(face recognition)个人身份结点(person identity nodes)：这些结点可提供关于个体的信息（如职业和兴趣等）。名字产生(name generation)：一个人的名字是被单独贮存的。认知系统(cognitive system)：这一系统包

50、含附加信息（如演员往往长得更吸引人）；这一系统也影响其它哪些成分会被关注。对熟悉面孔的识别主要依赖于结构性编码、面孔识别单元、个人身份结点和名字产生等4个成分。相反，对不熟悉面孔的加工主要涉及结构性编码、表情分析、面部言语分析和指引性视觉加工等过程。认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系认知心理学*湖南师范大学教育科学学院心理学系面孔识别面孔识别(face recognition)交互激活与竞争模型Burton和Bruce(1993)对Bruce和Young(1986)的模型进行了发展。之后，Burton、Bruce和Hancock(1993)又对模型作了进一步发展。他们提出了交互激活与