北大实验心理学朱滢版-第六章-知觉
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– 对一定朝向的线段敏感的神经元 – Olson和Attneave的实验研究支持特征检测理论 – 陈霖的实验提出结构优势效应，图6-12，图6-13
• 拓扑不变性质和似动现象
– 陈霖，运动竞技技术，图6-14
2、封闭性和图形结构的优势效应（1）
p156
实验心理学讲义 25 第六章知觉
2、封闭性和图形结构的优势效应（2）
• 拓扑学是几何学的一个分支，但是这种 几何学又和通常的平面几何、立体几何 不同。通常的平面几何或立体几何研究 的对象是点、线、面之间的位置关系以 及它们的度量性质。拓扑学对于研究对 象的长短、大小、面积、体积等度量性 质和数量关系都无关。
• 举例来说，在通常的平面几何里，把平 面上的一个图形搬到另一个图形上，如 果完全重合，那么这两个图形叫做全等 形。但是，在拓扑学里所研究的图形， 在运动中无论它的大小或者形状都发生 变化。在拓扑学里没有不能弯曲的元素， 每一个图形的大小、形状都可以改变。
形状恒常
返回知觉的恒常性
大小恒常
大小恒常
返回知觉的恒常性
颜色与亮度恒常
[英]透纳《港湾》
返回知觉的恒常性
深度知觉实验
实验目的：学会使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限。 本实验只研究双眼的深度知觉。 结果：计算在双眼观察情况下，表示深度阈限的视差角。 公式：视差角=206265*b*△D/D(D+△ຫໍສະໝຸດ Baidu)(单位：弧秒) 注：b=目间距；D=观察距离，本实验中为2.500mm；
实验心理学讲义 16 第六章知觉
实验心理学讲义
第六章知觉
17
实验心理学讲义
第六章知觉
18
（二）格式塔心理学派的理论（1）
格式塔心理学的组织原则(p150) 接近性（proximity or nearness）(图6-3) 相似性（similarity） (图6-4) 连续性（good continuation） (图6-5) 共同性（common fate） 对称性（symmetry） (图6-6) 封闭性（closure） (图6-7)
• 应该指出，环面不具有这个性质。把环 面切开，它不至于分成许多块，只是变 成一个弯曲的圆桶形，对于这种情况， 我们就说球面不能拓扑的变成环面。所 以球面和环面在拓扑学中是不同的曲面。
实验心理学讲义 6 第六章知觉
（一）直接和间接知觉（2）
Helmholtz：empirical theory 他认为所有的视知觉的知识都来自于我们所拥 有的过去的视觉经验。 Unconscious inferences 说明知觉的快速的和没有意识的过程。 nativistic theory 视觉系统（眼和脑）的特性决定视知觉。 Gestalt
实验心理学讲义
7
第六章知觉
（一）直接和间接知觉（3）
在当代认知心理学中，间接加工过程具体体现在 自上而下和自下而上两种对立的过程。 自下而上过程（bottom-up,又称数据驱动过程， data-driven process），是从组成图形或事 物的最简单的、最基本的成分开始的。 自上而下过程（top-down，又称概念驱动过程， conceptually driven process）认为，较 高级的、整体的和抽象的水平影响低级的操作和 运行。
实验心理学讲义
27
第六章知觉
掩蔽现象的实验过程
实验心理学讲义
28
第六章知觉
影响形状知觉的时间因素 后效
• 图形后效（p159）
×
×
×
• 形状后效，图6-17 （p159）
物理刺激
戴上
适应
摘掉
视网膜成像
知觉
关联后效（p160）
实验心理学讲义
32
第六章知觉
知觉定势 p160
实验心理学讲义
8
第六章知觉
（二）意识和知觉（1）
知觉过程中关于意识（awareness）的关键问 题是： 对感觉经验赋予意义的过程是否是在自动地、 没有言语意识参与下进行的？
实验心理学讲义
9
第六章知觉
（二）意识和知觉（2）
在确定意识和知觉的关系方面，虽然已有大量实 验进行过尝试，但是，方法学方面存在的问题却 一直困扰着我们研究意识这种内在的、隐蔽的心 理过程的进行。 对于盲视（blindsight）的研究为意识和知觉 的关系提供了实验依据。
实验心理学讲义 14 第六章知觉
1、图形—背景之间的知觉差异
Rubin提出如下3点图形和背景之间的主要差 异
图形具有“事物”的特性，图形形状的边界形成轮廓； 相反，背景具有“物质”的特性，相对来说没有形状。
图形看起来离观察者距离较近，并且在背景的前面； 而背景没有明确的定位，在图形的后面连续伸展。
• 哥尼斯堡七桥问题 • 哥尼斯堡（今俄罗斯加里宁格勒）是东 普鲁士的首都，普莱格尔河横贯其中。 十八世纪在这条河上建有七座桥，将河 中间的两个岛和河岸联结起来。人们闲 暇时经常在这上边散步，一天有人提出： 能不能每座桥都只走一遍，最后又回到 原来的位置。这个看起来很简单又很有 趣的问题吸引了大家，很多人在尝试各 种各样的走法，但谁也没有做到。看来 要得到一个明确、理想的答案还不那么 容易。
对象的遮挡
空气透视
明暗和阴影
线条透视、纹理梯度/结构级差
相对高度
熟悉大小
双眼线索 辅合 双眼视差
• • • • 视网膜相应点和视野单像区 视深度知觉：双眼竞争 中央眼 生理基础
恒常性和错觉
知觉恒常性(p173) 概念：当知觉条件发生一定的变化时，知觉的 映象仍然保持相对不变，这就是知觉的恒常性。 大小恒常性(Holway-Boring实验) 明度恒常性 形状恒常性
二、知觉组织的高级过程
图形——背景知觉 格式塔心理学派的理论 形状知觉的拓扑学研究 影响形状知觉的时间因素 知觉定势
实验心理学讲义
13
第六章知觉
（一）图形——背景知觉
丹麦心理学家Rubin在1915年指出，图形 （figure）是指独立的、具有明确形状的部分；视 野中的其余部分称为背景（ground）。 是由什么因素决定视野中的哪些部分被知觉为图形， 哪些部分被知觉为背景呢？ Rubin认为：如果有两个同质的、但颜色不同的部 分，其中一个部分面积较大，并且包含着另外一个 部分，那么较小的、被包围的部分被看作图形的概 率极大。
实验心理学讲义
22
第六章知觉
1、视觉系统对拓扑差异的敏感性
实验时要求被试注视每幅 图中心的黑点，每幅图呈 现5ms，然后呈现空白屏
幕作为掩蔽刺激，干扰视
觉系统对刺激图形的知觉。 被试的任务是判断刚才呈 现的两幅图是否相同。
实验心理学讲义
第六章知觉
23
形状知觉的拓扑学研究
• 视觉系统对拓扑差异的敏感性 • 教材图6-11 • 封闭型和图形结构的优势效应
定势和自上而下加工
实验心理学讲义
35
第六章知觉
运动知觉
运动觉察器(p163) 特定神经单元 诱导运动(p164) 似动现象(p164) 自主运动(p164) 运动后效(p165)
实验心理学讲义
39
第六章知觉
单眼知觉和双眼知觉
单眼知觉 立体知觉线索
• • • • • • • • • 插入 空气透视 阴影 线条透视 结构级差 相对大小 熟悉大小 运动视差 调节
实验心理学讲义
10
第六章知觉
（二）意识和知觉（3）
盲视是Weiskrantz提出的概念，用来描述没有 意识到知觉存在时盲区（scotoma）所产生的 视觉能力。
盲视研究中最著名的神经心理学病例是对DB所 做的研究。
实验心理学讲义
11
第六章知觉
（二）意识和知觉（４）
实验心理学讲义
12
第六章知觉
• 拓扑等价，这是比较容易理解的一个拓 扑性质。 • 在拓扑学里不讨论两个图形全等的概念， 但是讨论拓扑等价的概念。比如，尽管 圆和方形、三角形的形状、大小不同， 在拓扑变换下，它们都是等价图形。左 图的三样东西就是拓扑等价的，换句话 讲，就是从拓扑学的角度看，它们是完 全一样的。
• 在一个球面上任选一些点用不相交的线 把它们连接起来，这样球面就被这些线 分成许多块。在拓扑变换下，点、线、 块的数目仍和原来的数目一样，这就是 拓扑等价。一般地说，对于任意形状的 闭曲面，只要不把曲面撕裂或割破，他 的变换就是拓扑变换，就存在拓扑等价。
视错觉 月亮错觉
• 注视角假设、显见距离假设、相对大小假设
其它错觉
几何错觉
缪勒-莱耶尔错觉
几何错觉
水平-垂直错觉
几何错觉
平行错觉
几何错觉
形状错觉
返回错觉
颜色错觉
你看到了几种颜色？
返回错觉
• 拓扑学的英文名是Topology，直译是 地志学，也就是和研究地形、地貌相类 似的有关学科。几何拓扑学是十九世纪 形成的一门数学分支，它属于几何学的 范畴。
第六章 知觉
知觉（perception） 是在刺激直接作用于感官时产生的； 是只对事物的整体的反映； 是人类认知活动过程的开端。
实验心理学讲义
第六章知觉
3
实验心理学讲义
第六章知觉
4
一、知觉的基本问题
知觉不仅是对到达大脑特定区域的感觉系中神经 冲动的简单传递，而且也包括对视野中外部刺激 的内部表征和意识。 知觉是从到达我们感受器官的刺激中抽取意义的 过程。 在这一点上，我们把知觉看作是问题解决的过程。
• 1736年，有人带着这个问题找到了当时 的大数学家欧拉，欧拉经过一番思考， 很快就用一种独特的方法给出了解答。 欧拉把这个问题首先简化，他把两座小 岛和河的两岸分别看作四个点，而把七 座桥看作这四个点之间的连线。那么这 个问题就简化成，能不能用一笔就把这 个图形画出来。经过进一步的分析，欧 拉得出结论——不可能每座桥都走一遍， 最后回到原来的位置。并且给出了所有 能够一笔画出来的图形所应具有的条件。 这是拓扑学的“先声”。
大小常性测试
实验目的：证示视知觉大小常性现象，检验距离线 索对大小常性的影响，学习用匹配法测量大小常 性。 本实验没有检验距离显示对大小常性的影响。 结果：计算大小常性系数KB KB=（R-S）/（A-S） A为标准刺激三角形的高；R为被试匹配三角形的高； S=250*标准刺激的高/距离 本实验的距离是 11100mm
实验心理学讲义
19
第六章知觉
（二）格式塔心理学派的理论 （2）
实验心理学讲义
20
第六章知觉
（二）格式塔心理学派的理论（3）
组织作用的测量
实验心理学讲义
第六章知觉
21
（三）形状知觉的拓扑学研究
拓扑学研究的是在拓扑变换下图形保持不变的性 质和关系。 这种不变性质和关系就称为拓扑性质。 所谓拓扑性质是一对一的连续变换。
与背景相比，图形看起来印象更为深刻、更明显和更 好记忆，而且，图形一般表现为有意义的形状，而背 景的形状不一定有任何意义。
实验心理学讲义
15
第六章知觉
2、图形——背景和知觉组织
Von Senden通过研究一位先天性白内障成人患者手术 后的知觉特点，提供了形成图形——背景分离的基本组织 倾向的例证。 视力刚刚达到正常时，患者还不能区分和认识不同图形的 情况下，他表现出对图形和背景的区分能力。 这就意味着对于图形和背景的区分是不需要学习的，不依 赖于我们过去的经验。 即使是只具有较少的视觉经验的低等动物以及某些种系的 昆虫也能从背景中辨别出图形。 因此说明，图形和背景的区分是知觉组织过程中基本的和 基础的环节。
p157
实验心理学讲义
26
第六章知觉
（四）影响形状知觉的时间因素
掩蔽（masking）(p158) 前项掩蔽（forward masking） 后项掩蔽（backward masking） 后效（aftereffects） (p159) 图形后效（figural aftereffects） 形状后效（shape aftereffects） 关联后效（contingent aftereffects）
实验心理学讲义
5
第六章知觉
（一）直接和间接知觉（1）
直接知觉（direct perception） 以Gibson为代表 把知觉看作是从环境中提取相关信息的直接过 程 间接知觉（indirect perception） 以Gregory为代表 知觉是较为活跃的和主动的过程 知觉是当前呈现的外部刺激和大脑中已经存在 的对外部世界的内部表征两者之间的匹配过程
• 拓扑不变性质和似动现象
– 陈霖，运动竞技技术，图6-14
2、封闭性和图形结构的优势效应（1）
p156
实验心理学讲义 25 第六章知觉
2、封闭性和图形结构的优势效应（2）
• 拓扑学是几何学的一个分支，但是这种 几何学又和通常的平面几何、立体几何 不同。通常的平面几何或立体几何研究 的对象是点、线、面之间的位置关系以 及它们的度量性质。拓扑学对于研究对 象的长短、大小、面积、体积等度量性 质和数量关系都无关。
• 举例来说，在通常的平面几何里，把平 面上的一个图形搬到另一个图形上，如 果完全重合，那么这两个图形叫做全等 形。但是，在拓扑学里所研究的图形， 在运动中无论它的大小或者形状都发生 变化。在拓扑学里没有不能弯曲的元素， 每一个图形的大小、形状都可以改变。
形状恒常
返回知觉的恒常性
大小恒常
大小恒常
返回知觉的恒常性
颜色与亮度恒常
[英]透纳《港湾》
返回知觉的恒常性
深度知觉实验
实验目的：学会使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限。 本实验只研究双眼的深度知觉。 结果：计算在双眼观察情况下，表示深度阈限的视差角。 公式：视差角=206265*b*△D/D(D+△ຫໍສະໝຸດ Baidu)(单位：弧秒) 注：b=目间距；D=观察距离，本实验中为2.500mm；
实验心理学讲义 16 第六章知觉
实验心理学讲义
第六章知觉
17
实验心理学讲义
第六章知觉
18
（二）格式塔心理学派的理论（1）
格式塔心理学的组织原则(p150) 接近性（proximity or nearness）(图6-3) 相似性（similarity） (图6-4) 连续性（good continuation） (图6-5) 共同性（common fate） 对称性（symmetry） (图6-6) 封闭性（closure） (图6-7)
• 应该指出，环面不具有这个性质。把环 面切开，它不至于分成许多块，只是变 成一个弯曲的圆桶形，对于这种情况， 我们就说球面不能拓扑的变成环面。所 以球面和环面在拓扑学中是不同的曲面。
实验心理学讲义 6 第六章知觉
（一）直接和间接知觉（2）
Helmholtz：empirical theory 他认为所有的视知觉的知识都来自于我们所拥 有的过去的视觉经验。 Unconscious inferences 说明知觉的快速的和没有意识的过程。 nativistic theory 视觉系统（眼和脑）的特性决定视知觉。 Gestalt
实验心理学讲义
7
第六章知觉
（一）直接和间接知觉（3）
在当代认知心理学中，间接加工过程具体体现在 自上而下和自下而上两种对立的过程。 自下而上过程（bottom-up,又称数据驱动过程， data-driven process），是从组成图形或事 物的最简单的、最基本的成分开始的。 自上而下过程（top-down，又称概念驱动过程， conceptually driven process）认为，较 高级的、整体的和抽象的水平影响低级的操作和 运行。
实验心理学讲义
27
第六章知觉
掩蔽现象的实验过程
实验心理学讲义
28
第六章知觉
影响形状知觉的时间因素 后效
• 图形后效（p159）
×
×
×
• 形状后效，图6-17 （p159）
物理刺激
戴上
适应
摘掉
视网膜成像
知觉
关联后效（p160）
实验心理学讲义
32
第六章知觉
知觉定势 p160
实验心理学讲义
8
第六章知觉
（二）意识和知觉（1）
知觉过程中关于意识（awareness）的关键问 题是： 对感觉经验赋予意义的过程是否是在自动地、 没有言语意识参与下进行的？
实验心理学讲义
9
第六章知觉
（二）意识和知觉（2）
在确定意识和知觉的关系方面，虽然已有大量实 验进行过尝试，但是，方法学方面存在的问题却 一直困扰着我们研究意识这种内在的、隐蔽的心 理过程的进行。 对于盲视（blindsight）的研究为意识和知觉 的关系提供了实验依据。
实验心理学讲义 14 第六章知觉
1、图形—背景之间的知觉差异
Rubin提出如下3点图形和背景之间的主要差 异
图形具有“事物”的特性，图形形状的边界形成轮廓； 相反，背景具有“物质”的特性，相对来说没有形状。
图形看起来离观察者距离较近，并且在背景的前面； 而背景没有明确的定位，在图形的后面连续伸展。
• 哥尼斯堡七桥问题 • 哥尼斯堡（今俄罗斯加里宁格勒）是东 普鲁士的首都，普莱格尔河横贯其中。 十八世纪在这条河上建有七座桥，将河 中间的两个岛和河岸联结起来。人们闲 暇时经常在这上边散步，一天有人提出： 能不能每座桥都只走一遍，最后又回到 原来的位置。这个看起来很简单又很有 趣的问题吸引了大家，很多人在尝试各 种各样的走法，但谁也没有做到。看来 要得到一个明确、理想的答案还不那么 容易。
对象的遮挡
空气透视
明暗和阴影
线条透视、纹理梯度/结构级差
相对高度
熟悉大小
双眼线索 辅合 双眼视差
• • • • 视网膜相应点和视野单像区 视深度知觉：双眼竞争 中央眼 生理基础
恒常性和错觉
知觉恒常性(p173) 概念：当知觉条件发生一定的变化时，知觉的 映象仍然保持相对不变，这就是知觉的恒常性。 大小恒常性(Holway-Boring实验) 明度恒常性 形状恒常性
二、知觉组织的高级过程
图形——背景知觉 格式塔心理学派的理论 形状知觉的拓扑学研究 影响形状知觉的时间因素 知觉定势
实验心理学讲义
13
第六章知觉
（一）图形——背景知觉
丹麦心理学家Rubin在1915年指出，图形 （figure）是指独立的、具有明确形状的部分；视 野中的其余部分称为背景（ground）。 是由什么因素决定视野中的哪些部分被知觉为图形， 哪些部分被知觉为背景呢？ Rubin认为：如果有两个同质的、但颜色不同的部 分，其中一个部分面积较大，并且包含着另外一个 部分，那么较小的、被包围的部分被看作图形的概 率极大。
实验心理学讲义
22
第六章知觉
1、视觉系统对拓扑差异的敏感性
实验时要求被试注视每幅 图中心的黑点，每幅图呈 现5ms，然后呈现空白屏
幕作为掩蔽刺激，干扰视
觉系统对刺激图形的知觉。 被试的任务是判断刚才呈 现的两幅图是否相同。
实验心理学讲义
第六章知觉
23
形状知觉的拓扑学研究
• 视觉系统对拓扑差异的敏感性 • 教材图6-11 • 封闭型和图形结构的优势效应
定势和自上而下加工
实验心理学讲义
35
第六章知觉
运动知觉
运动觉察器(p163) 特定神经单元 诱导运动(p164) 似动现象(p164) 自主运动(p164) 运动后效(p165)
实验心理学讲义
39
第六章知觉
单眼知觉和双眼知觉
单眼知觉 立体知觉线索
• • • • • • • • • 插入 空气透视 阴影 线条透视 结构级差 相对大小 熟悉大小 运动视差 调节
实验心理学讲义
10
第六章知觉
（二）意识和知觉（3）
盲视是Weiskrantz提出的概念，用来描述没有 意识到知觉存在时盲区（scotoma）所产生的 视觉能力。
盲视研究中最著名的神经心理学病例是对DB所 做的研究。
实验心理学讲义
11
第六章知觉
（二）意识和知觉（４）
实验心理学讲义
12
第六章知觉
• 拓扑等价，这是比较容易理解的一个拓 扑性质。 • 在拓扑学里不讨论两个图形全等的概念， 但是讨论拓扑等价的概念。比如，尽管 圆和方形、三角形的形状、大小不同， 在拓扑变换下，它们都是等价图形。左 图的三样东西就是拓扑等价的，换句话 讲，就是从拓扑学的角度看，它们是完 全一样的。
• 在一个球面上任选一些点用不相交的线 把它们连接起来，这样球面就被这些线 分成许多块。在拓扑变换下，点、线、 块的数目仍和原来的数目一样，这就是 拓扑等价。一般地说，对于任意形状的 闭曲面，只要不把曲面撕裂或割破，他 的变换就是拓扑变换，就存在拓扑等价。
视错觉 月亮错觉
• 注视角假设、显见距离假设、相对大小假设
其它错觉
几何错觉
缪勒-莱耶尔错觉
几何错觉
水平-垂直错觉
几何错觉
平行错觉
几何错觉
形状错觉
返回错觉
颜色错觉
你看到了几种颜色？
返回错觉
• 拓扑学的英文名是Topology，直译是 地志学，也就是和研究地形、地貌相类 似的有关学科。几何拓扑学是十九世纪 形成的一门数学分支，它属于几何学的 范畴。
第六章 知觉
知觉（perception） 是在刺激直接作用于感官时产生的； 是只对事物的整体的反映； 是人类认知活动过程的开端。
实验心理学讲义
第六章知觉
3
实验心理学讲义
第六章知觉
4
一、知觉的基本问题
知觉不仅是对到达大脑特定区域的感觉系中神经 冲动的简单传递，而且也包括对视野中外部刺激 的内部表征和意识。 知觉是从到达我们感受器官的刺激中抽取意义的 过程。 在这一点上，我们把知觉看作是问题解决的过程。
• 1736年，有人带着这个问题找到了当时 的大数学家欧拉，欧拉经过一番思考， 很快就用一种独特的方法给出了解答。 欧拉把这个问题首先简化，他把两座小 岛和河的两岸分别看作四个点，而把七 座桥看作这四个点之间的连线。那么这 个问题就简化成，能不能用一笔就把这 个图形画出来。经过进一步的分析，欧 拉得出结论——不可能每座桥都走一遍， 最后回到原来的位置。并且给出了所有 能够一笔画出来的图形所应具有的条件。 这是拓扑学的“先声”。
大小常性测试
实验目的：证示视知觉大小常性现象，检验距离线 索对大小常性的影响，学习用匹配法测量大小常 性。 本实验没有检验距离显示对大小常性的影响。 结果：计算大小常性系数KB KB=（R-S）/（A-S） A为标准刺激三角形的高；R为被试匹配三角形的高； S=250*标准刺激的高/距离 本实验的距离是 11100mm
实验心理学讲义
19
第六章知觉
（二）格式塔心理学派的理论 （2）
实验心理学讲义
20
第六章知觉
（二）格式塔心理学派的理论（3）
组织作用的测量
实验心理学讲义
第六章知觉
21
（三）形状知觉的拓扑学研究
拓扑学研究的是在拓扑变换下图形保持不变的性 质和关系。 这种不变性质和关系就称为拓扑性质。 所谓拓扑性质是一对一的连续变换。
与背景相比，图形看起来印象更为深刻、更明显和更 好记忆，而且，图形一般表现为有意义的形状，而背 景的形状不一定有任何意义。
实验心理学讲义
15
第六章知觉
2、图形——背景和知觉组织
Von Senden通过研究一位先天性白内障成人患者手术 后的知觉特点，提供了形成图形——背景分离的基本组织 倾向的例证。 视力刚刚达到正常时，患者还不能区分和认识不同图形的 情况下，他表现出对图形和背景的区分能力。 这就意味着对于图形和背景的区分是不需要学习的，不依 赖于我们过去的经验。 即使是只具有较少的视觉经验的低等动物以及某些种系的 昆虫也能从背景中辨别出图形。 因此说明，图形和背景的区分是知觉组织过程中基本的和 基础的环节。
p157
实验心理学讲义
26
第六章知觉
（四）影响形状知觉的时间因素
掩蔽（masking）(p158) 前项掩蔽（forward masking） 后项掩蔽（backward masking） 后效（aftereffects） (p159) 图形后效（figural aftereffects） 形状后效（shape aftereffects） 关联后效（contingent aftereffects）
实验心理学讲义
5
第六章知觉
（一）直接和间接知觉（1）
直接知觉（direct perception） 以Gibson为代表 把知觉看作是从环境中提取相关信息的直接过 程 间接知觉（indirect perception） 以Gregory为代表 知觉是较为活跃的和主动的过程 知觉是当前呈现的外部刺激和大脑中已经存在 的对外部世界的内部表征两者之间的匹配过程