深度知觉实验报告

单眼线索、双眼线索对深度知觉准确性的影响
摘要
本实验使用EP503 深度知觉测试仪，对六名华东师范大学心理系09级本科生（三男三女）进行了单双眼深度知觉准确性的测试。

目的在于探讨双眼和单眼（优势眼）在辨别深度中的差异；学习使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限的视差角；以及性别差异对于单双眼深度知觉准确性的影响。

数据使用spss相关分析得到结论：单双眼深度知觉辨别能力存在显著差异，双眼深度知觉准确性明显高于单眼；性别差异对于深度知觉的影响不明显。

关键词深度知觉单眼线索双眼线索双眼视差角
1 引言
深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉。

作为深度知觉的线索多种多样。

主要有：1）单眼视觉线索：遮挡(superposition)，线条透视(linear perspective)，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(vergence)两种。

3）双眼视觉线索(binocular cues)的双眼视差(binocular disparity)。

当人看远近不同的平面物体时，由于两眼相距约65 mm，两眼视像便不完全落到对应部位，这时左眼看物体的左边多些，右眼看物体的右边多些，它都偏向鼻侧。

这样，不再同一平面上的物体在两眼视网膜上的成像就有了差异，这一差异便成为双眼视差。

深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合测定。

以往对于深度知觉准确性的测定主要有以下两种方法：（1）三针实验。

此实验是由黑姆兹设计的。

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。

黑姆兹的实验证明像差阈限小于60角度秒。

（2）霍瓦――多尔曼深度实验。

1919年由霍瓦设计的深度知觉测量仪，代替三针实验。

本实验正是采用这种方法。

深度知觉阈限是用双眼视角差来表示的。

用a代表双眼间的距离，F代表相应的变异刺激，F′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。

δ代表在F与F′间垂直相交的距离差。

θ2代表左眼视线至两个对象的视角，θ1代表右眼视线至两个对象的视角。

由此可知，θ2—θ1即为视角差，即相应于两眼对两个对象的视线。

θ2—θ1在理想情况下是以角单位表示的两个对象间的网膜上距离的标尺。

在弧度计算时，若计算到弧秒就应该乘上206 265这一转换系数。

公式为：
视差角η=206265aX/[D(D+X)]（单位：弧秒）
a：目间距65mm D：观察距离。

本实验为2000mm（被试与仪器标尺零点距离，非观察窗口距离）X：视差距离，即判断误差（平均数）。

霍瓦的研究结果表明：双眼平均误差为14.4mm，单眼达285mm，单双眼误差比约为20：1。

通过本实验，探讨双眼和单眼（优势眼）在辨别深度中的差异；学习使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限的视差角。

根据以往资料和生活实际，做出假设：1）双眼比单眼有更多的深度线索可以参照，准确性也高于单眼。

2）性别差异对深度知觉准确性的影响不显著。

2实验方法
2.1 被试华东师大09级心理系大二学生6名，男女比例为3：3
2.2 仪器EP503 深度知觉测试仪
2.3 程序 2.
3.1被试坐在仪器面前，手握开关盒，眼晴与观察窗保持水平，通过观察孔进行观察。

仪器内部三根立柱中两侧的立柱为标准刺激，标准刺激对应的尺度0位与被试距离为2米。

以中间一根立柱为变异刺激。

2.3.2实验指导语：“这是一个深度知觉测量实验，你能从深度知觉实验仪的窗口里看到三根垂直的黑色立柱。

二侧的是标准剌激立柱，中间一根是可由你操作前后移动的变异剌激柱，你的任务是用优势眼观察，即是你觉得视力好的一只眼观察（或者用你的双眼观察），操纵遥控器，调节变异剌激，使其和两侧的标准剌激离你同样的远近。

按此法做多次，要求都是一样。

”
2.3.3中间的立柱先由主试调到某位置（起始位置每次要随机），然后由被试根据观察，自由调节到他认为三根立柱在同一平面上为止（可来回调）。

主试记录误差（取绝对值）。

在双眼视觉的情况下，进行20次实验，其中有10次是变异刺激（可移动立柱）在前，由近向远调整；有10次是变异刺激在后，由远向近调整，顺序及起始点随机安排，求出10次的平均结果。

2.3.4按照上述程序，再做单眼视觉实验20次，并求出平均结果。

2.3.5主试仔细记录实验结果。

换被试继续实验。

3 结果
3.2单、双眼深度知觉能力差异显著性的检验
Correlations
双眼线索单眼线索
Kendall's tau_b 双眼线索Correlation Coefficient 1.000 .733*
Sig. (2-tailed) . .039
N 6 6
单眼线索Correlation Coefficient .733* 1.000
Sig. (2-tailed) .039 .
N 6 6
Spearman's rho 双眼线索Correlation Coefficient 1.000 .886*
Sig. (2-tailed) . .019
N 6 6
单眼线索Correlation Coefficient .886* 1.000
Sig. (2-tailed) .019 .
N 6 6 *. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).
3.3性别差异对单、双眼深度知觉准确性的影响
3.3.1
Correlations
男单眼女单眼Kendall's tau_b 男单眼Correlation Coefficient 1.000 -.333
Sig. (2-tailed) . .602
N 3 3
女单眼Correlation Coefficient -.333 1.000
Sig. (2-tailed) .602 .
N 3 3 Spearman's rho 男单眼Correlation Coefficient 1.000 -.500
Sig. (2-tailed) . .667
N 3 3
女单眼Correlation Coefficient -.500 1.000
Sig. (2-tailed) .667 .
N 3 3 3.3.2
Correlations
男双眼女双眼Kendall's tau_b 男双眼Correlation Coefficient 1.000 -.333
Sig. (2-tailed) . .602
N 3 3
女双眼Correlation Coefficient -.333 1.000
Sig. (2-tailed) .602 .
N 3 3 Spearman's rho 男双眼Correlation Coefficient 1.000 -.500
Sig. (2-tailed) . .667
N 3 3
女双眼Correlation Coefficient -.500 1.000
Sig. (2-tailed) .667 .
4 讨论
4.1 单双眼深度知觉准确性的差异及其原因分析
由表3.2，使用了六名被试，男女比例为3：3，分别输入每个人单、双眼深度知觉误差的平均值，变量一为单眼（优势眼）深度知觉误差，变量二为双眼深度知觉误差，使用spss 相关性检验，得肯德尔相关= 0.733（显著程度0.05 p=0.039）斯皮尔曼相关=-.886（显著程度0.05 p=0.019 皆为双侧检验）即单双眼深度知觉辨别能力差异显著，双眼深度知觉准确性明显高于单眼。

符合原假设。

双眼视差是深度知觉的主要线索。

当人注视一个平面物体时，它的每一点都落在两眼视网膜的对应点上,视象互相吻合，如将两眼视网膜重合起来,两个视象的位置是互相重合的,这时人就会知觉到一个平面的物体。

当人看一个立体物体时，两眼视象便不完全落到对应部位。

因为两眼之间有60～65毫米的目间距，所以左眼看物体的左边多些，右眼看物体的右边多些，两个视网膜象不完全重合，它们都偏向鼻侧，这样,立体的客体在两眼视网膜上的呈象就有了差异，这个差异就叫双眼视差。

两眼的不对应的视觉刺激转变为神经兴奋，传到大脑便形成深度知觉。

所以利用双眼线索是深度和距离知觉的主要途径，其效果要比利用单眼线索精细准确得多
4.2 性别差异对单、双眼深度知觉准确性的影响
4.2.1由表3.3.1，使用了六名被试，男女比例为3：3，分别输入每个人单眼深度知觉误差的平均值，变量一为男性，变量二为女性，使用spss相关性检验，得肯德尔相关= -.733（显著程度0.05 p=0.602）斯皮尔曼相关=-.500。

（显著程度0.05 p=0.667 皆为双侧检验）即性别差异对单眼深度知觉准确性影响不显著。

4.2.2由表3.3.2，使用了六名被试，男女比例为3：3，分别输入每个人双眼深度知觉误差的平均值，变量一为男性，变量二为女性，使用spss相关性检验，得肯德尔相关= -.733（显著程度0.05 p=0.602）斯皮尔曼相关=-.500。

（显著程度0.05 p=0.667 皆为双侧检验）即性别差异对双眼深度知觉准确性影响不显著。

符合原假设。

4.3 深度知觉的机制分析
当人注视一个平面物体时，它的每一点都落在两眼视网膜的对应点上,视象互相吻合，如将两眼视网膜重合起来,两个视象的位置是互相重合的,这时人就会知觉到一个平面的物体。

当人看一个立体物体时，两眼视象便不完全落到对应部位。

因为两眼之间有60～65毫米的目间距，所以左眼看物体的左边多些，右眼看物体的右边多些，两个视网膜象不完全重合，它们都偏向鼻侧，这样,立体的客体在两眼视网膜上的呈象就有了差异，这个差异就叫双眼视差。

两眼的不对应的视觉刺激转变为神经兴奋，传到大脑便形成深度知觉。

4.4单眼分辨远近的机制
单眼视觉线索有：遮挡(superposition)，线条透视(linear perspective)，空气透视，明暗，阴影(shadow)，运动级差，结构级差等。

利用这些条件，单眼也能分辨远近，但是准确性明显低于双眼。

4.5深度知觉测试仪有待改进之处
4.5.1 配套设备建议增加一个医用测视力汤勺，由于测量单眼时，被试多采取用自己的手捂住一只眼睛，或单眼闭上等方法，不排除有被试为了更准确数值而违规的行为，降低了实验的信度。

4.5.2 设备本身建议使用数码读数法，降低调节时的机器噪声。

人工读数存在错误和不精确等现象。

在调节远近时，机器发出的声音较大，且只有一个遥控器，反复在主，被试间传递使用，导致被试能够通过记忆主试调节铁杆的时间推断远近，达不到测量视觉深度知觉的目的。

4.6 深度知觉研究实际应用价值的实例
在临床，些儿童生来有深度知觉方面的缺陷，比如间歇性外斜视儿童患者，其近距离立体视良好,中、远距离立体视不良，及早手术后会有较大改善，分别检查不同距离的立体视就是考察的重要指标。

在许多需要较高视觉注意力的职业中，如汽车司机的视深度知觉与安全行车状况呈显著正相关；深度知觉对于挑选海员具有很好的鉴别力；部队人员立体视功要求状良好，所以入伍时进行立体视觉检查,对保证部队兵员质量非常必要。

在计算机中的应用已经很普遍，如人工智能，3d界面等。

5 结论
单双眼深度知觉辨别能力存在显著差异，双眼深度知觉准确性明显高于单眼。

且性别差异对于深度知觉的影响不明显。

6 参考文献
1.杨志良.实验心理学.杭州：浙江教育出版社，1998，452—453
2.章海军，石青云.人眼深度运动知觉的研究.心理学报，1992，24（3）：240-246
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