体育心理学《深度知觉》心理学实验报告

体育心理学——

视觉线索对深度知觉的影响

摘要：本次试验的目的是通过在单眼和双眼两种不同观察条件下对深度知觉准确性的测量，验证双眼产生深度知觉的能力显著优于单眼的能力。两名复旦大学心理系二年级本科生被随机抽取，通过深度知觉仪测量其双眼和单眼对深度判断的误差，并用t检验证实了两者差异的显著性。

关键词：深度知觉、视差角、双眼线索、单眼线索

1.引言

1.1 术语解释

深度知觉(depth perception)是空间知觉的一种基本类型，又称“距离知觉”或立体知觉，是对物体远近距离或三维特征的知觉。人们可以自动利用多种线索形成对深度的知觉，三维空间中的物体结构、相对关系和敏感程度以及双眼的生理变化都是主要的信息来源。总的来说，深度知觉的视觉线索主要可分为肌肉线索、单眼线索和双眼线索。

其中单眼线索指的是一只眼睛就能获得的线索，主要包括物体遮挡重叠、线条透视、空气透视、相对高度、纹理梯度（结构级差）、运动视差和运动透视等。相对于双眼线索，单眼线索提供的距离信息是有限的，因为只有双眼条件才能利用双眼视差判断空间距离。双眼视差指的是因正常的瞳孔距离和注视角度不同而在双眼视网膜结像时出现微小的水平像位差，是最主要的深度知觉线索。

1.2 历史研究

最早的深度知觉实验是H.von Helmholtz于1866年设计的三针实验。后来H．J．Howard 于1919年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14．4mm，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到285mm，单眼和双眼平均误差之比为20：l。这足以表明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，观察相同的事物时，视差角也不相同。

1960年Gibson和Walk以深度知觉为研究对象设计了视崖实验掀起了深度知觉研究的热潮。视崖是一个四英尺高的桌子，桌子的顶部是一块厚的、干净的玻璃构成。在桌子的一半下是有由白相间的格子图案构成的固体表面（浅滩）。而另一半是同样的，但是它是和桌子下地面相平的（深渊）。在浅滩的边缘，是一个看起来掉到地面的悬崖，实际上，玻璃覆盖了整个表面。在浅滩和深渊中间是一个一英尺宽的中央板。这个研究的被试是36名6~14个月的幼儿。幼儿的妈妈也参加了实验。每一个幼儿被放到视崖的中心板上，然后由妈妈现在深渊一边叫他们，然后是浅滩一边，以此形成对照。

实验结果证明6个月大的儿童已经具备了感知深度的能力，但是对于知觉的先天性与后天性问题并不能很好地解释。之后，Campos Langer（1970 ）采用更为灵敏的技术（心率变化）对婴儿的深度知觉进行研究，并发现婴儿深度知觉的发展与其爬行经验有关。之后的许多实验都表明，婴儿深度知觉的先天性和后天性、经验因素对深度知觉的影响，目前并没有一致的看法。更被普遍接受的说法是，深度知觉的产生和发展是先天和后天经验的交互影响。

1.3 本实验的教学目的

本实验通过在单眼和双眼两种不同观察条件下对深度知觉准确性的测量，验证以下假设：双眼产生深度知觉的能力显著优于单眼的能力。

2.方法

2.1 被试

本科生两名，性别男，年龄19岁，实验时均佩戴眼镜，矫正视力正常，无色盲色弱，优势眼均为右眼。

2.2 材料和实验仪器

EP503深度知觉仪

2.3 实验设计

本实验为单因素被试内设计，自变量为视觉线索，包含单眼线索和双眼线索两种。因变量为被试对深度判断的误差值。

2.4 过程

2.4.1 实验设计中的随机化

实验中共进行40次实验。每次实验中的起始点(0-20CM)和调整顺序(1代表从前向后，2代表从后向前)都通过Excel中的Rand()函数实现。其中起始点位置的函数是20*Rand（），调整顺序由Rand（）函数所得的随机值进行排序得到实验顺序。

2.4.2 程序

1）被试单独测试。距离仪器位置2米左右让一名被试坐下后，给被试指导语：“你透过身体前方仪器上的观察窗看到有三根黑色的柱子。其中左侧和右侧的柱子是固定的，你可以通过手中的遥控器调节中间的的距离（可以来回调整），当你认为三者呈一条直线时停止遥控并向我报告。”

2）之后告知被试眼睛需与观察窗保持水平先进行双眼视觉实验。每次测试，主试事先将变异刺激按照随机化的结果调到某一位置，被试自由调节到他认为三根立柱在同一水平面上为止，此过程可以来回调整。

3）主试得到误差值后记录在表格中。误差值不告知被试。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，顺序以及距离随机安排，求出10次的平均结果。遮住被试的非优势眼进行单眼视觉实验，重复实验程序。

4）换另一名被试，重复实验程序。

3.结果

3.1 单、双眼深度知觉准确性比较

统计全体被试双眼观察和单眼观察的误差平均值。配对t检验结果表明双眼观察时的误差(平均值M=0.664，标准差SD=0.556)显著低于单眼观察时（平均值M=5.358，标准差SD=1.820），t(5)=7.412，p=0.000<0.05，表明双眼深度知觉具有准确性。

3.2 计算各被试的视差角

公式:视差角=206265×b△D/[D×(D+△D)] (弧秒)

b：被试的目间距65mm

D：观察距离，本实验是2000mm

D：视差距离，即判断误差（平均数）

表1 不同被试双眼观察时的视差角

被试一二三四五六七八九十平均视角

17.38 37.00 15.71 9.87 7.36 32.85 10.88 10.71 13.38 66.37 22.15 差(弧