速度知觉实验报告

速度知觉实验报告

（浙江大学心理与行为科学系，311010 ）

摘要：速度知觉是运动知觉的一种，是能否正确估计物体的运动速度的能力。实验中通过让被试对碰撞时间进行估计，通过测量估计误差从而测量被试速度知觉准确性。碰撞时

间( TTC, Time to collision 或Time to Contact)是指运动物体到达某一特定点所需要的

时间。对TTC的估计与速度，运动方向，视觉变量等多种因素有关，本实验旨在利用

遮挡法，通过对被试估计误差的测量，研究物体运动的速度和方向类型对速度知觉的影

响，结果发现物体运动速度和方向类型对时间的估计都有着显著的影响。同时对速度知

觉以及实验本身设计改善进行了讨论。

关键词：速度知觉碰撞时间（TTC）运动速度运动方向类型

1 引言

知觉在认知心理学中被看作是感觉信息的组织和解释,也即获得连续阶段的信息加工过程,它依赖于过去的知识和经验。速度知觉是运动知觉的一种，是能否正确估计物体的运动速度的能力。实验中通过让被试对碰撞时间进行估计，通过测量对碰撞时间的估计误差来测量被试速度知觉准确性。

碰撞时间( TTC, Time to collision 或Time to Contact)是指运动物体到达某一特定点所需要的时间。例如司机估计从当前位置运动到障碍物的碰撞时间，从而在合适的时间进行刹车作业，避免碰撞的产生。

对TTC的估计要考虑到运动物体当时的速度、距离以及运行轨迹。人对TTC的估计因素大致分为以下几类：（一）视觉变量（相对扩张率倒数τ）：Lee 在1976年提出, 对运动物体的TTC知觉是由视觉变量决定的, 即: 物体光学影像相对扩张率( relative rate of optical expansion) 的倒数τ决定了人们对其TTC 的判断。1983年Mclead 和Ross 与驾驶相关的TTC 实验研究结果也支持了直接知觉法, 表明TTC直接由光阵(optic array) 决定。尽管很多此类实验支持了τ在完成TTC任务中的作用, 越来越多的研究结果表明TTC 判断还受限制于场景、阈限因素和认知操作, 而且是以多种信息源为基础的。在物体的辐射运动( radial motion) 中, τ变量是主要的时间线索。

（二）物理信息（运动速度，距离等）: 在物体的横向运动(transverse motion)中, 由于物体视觉影像扩张率不变, 视觉变化近似于线性, 观察者使用不同的信息源进行TTC判断。物体进行横向运动时, 不存在视觉扩张信息, 仅存在视觉边界的收缩信息。因此, 影响其TTC估计的因素除了视觉信息之外, 还有物理信息。刘瑞光和黄希庭(1999) 在研究中使用正方形图形作为运动对象, 采用遮挡范式, 考察了物体大小、运动速度、运动距离和加速度等因素对TTC 估计的影响。结果表明, TTC 知觉线索是视觉信息和物理信息( 速度、距离) 的统合。而郭秀艳等(2000) 使用知觉测试仪在遮挡范式下考察了运动速度和距离对碰撞时间估计的影响, 也发现速度的提高会导致TTC估计的准确性提高。

（三）概念信息（运动物体的概念特征）：Kiefer等（2006）以及黄端等（2008）使用不同类别的交通工具（汽车和三轮车）的图片为运动物体, 针对职业驾驶员被试开展了遮挡范式下的TTC估计实验，发现驾驶员对不同概念物体的TTC 估计存在显著差异——对两种不同交通工具( 小轿车和三轮车) 图片的TTC估计存在显著差异，即便是当这两个物体具有相同视觉边界收缩信息和运动速度时, TTC 估计的差异仍然存在——表明除了视觉信息和物理信息以外, 概念信息也对驾驶员的TTC 知觉产生了一定影响。

本实验目的在于利用遮挡法，通过对被试估计误差的测量，研究物体运动的速度和方向类型对速度知觉的影响。

2 实验方法

2.1 被试

浙江大学心理系11级本科生50名，其中18名男性，32名女性，平均年龄为20.22±0.71岁。视力或矫正后视力良好。

2.2 仪器与材料

计算机一台，PsyKey心理教学系统

2.3 实验设计与流程

实验采用遮挡范式，遮挡一段固定的距离，让被试估计光标在通过该段距离所用的时间。整个实验中，光标的宽度和光标移动的总距离不变。屏幕背景为黑色，光标为黄色。

1.本实验有两种变量：运动速度（40点/秒和100点/秒），三种运动类型（水平、垂直和平面运动）。为克服方向带来的误差，每种运动类型又有两种相反方向（左右、上下和里外），这样就组合成12种任务，每种任务测两次，共24次。各类测定随机呈现。

2.主试指导被试阅读指示语，说明反应方法（认为时间到了即按反应键），然后开始测定。每次测定之后都有反馈，被试可以对照调整自己以后的估计。

3.被试共做4次实验，每个速度做两次。实验按照被试内平衡，采用ABBA平衡顺序效应。

3 结果分析

本实验中,由于总时间未知，误差百分数无法计算，所以因变量为绝对误差AE,指被试的反应与实际TTC间绝对误差的平均值。

统计结果见表3.1，柱形图见图3.1，经重复度量多因素方差分析，速度的主效应显著（F(1，49)=239.64，P<.01）,方向类型主效应显著（F(5，45)=21.7，P<.01），并且两者交互作用显著（F(5,45)=15.67,P<.01）。事后两两配对检验发现：方向中平面运动（扩大和收缩）与水平、垂直运动均有显著差异，而同类运动之间除平面运动外无显著差异。

同时，对性别差异进行了检验，统计表见表3.2，结果发现，男女之间在任何实验条件下并无显著差异。

表3.1 不同速度与方向类型估计误差统计表（s）

40点/秒100点/秒

右左上下扩大收缩右左上下扩大收缩估计误差均值 2.8 2.2 0.8 1.8 0.2 0.3 0.3 0.3 -0.3 0.3 -0.2 -0.1 估计误差绝对

值均值

3.5 3.4 2.9 3.0 1.8 1.5 1.0 1.0 1.2 1.0 0.6 0.6 绝对值标准误0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.0 0.1

表3.2 不同性别各条件下估计误差统计表(s)

40点/秒100点/秒

右左上下扩大收缩右左上下扩大收缩

女（32）均值 3.7 3.5 3.0 3.1 1.9 1.6 1.1 1.1 1.3 1.0 0.7 0.7 SE 1.6 1.7 1.5 1.4 1.0 0.9 0.6 0.6 0.8 0.4 0.3 0.6

男（18）均值 3.1 3.0 2.7 2.7 1.6 1.2 0.8 0.8 0.9 0.9 0.6 0.5 SE 1.6 1.3 1.1 1.0 0.8 0.5 0.2 0.4 0.5 0.3 0.3 0.3