認知心理學(xué)第三章_感知覺.ppt

1、第三章 感知覺,第一節(jié) 感覺信息加工 第二節(jié) 知覺信息加工 第三節(jié) 模式識別,第一節(jié) 感覺信息加工一、感覺信息加工概述,（一）感覺的涵義 感覺是人腦對客觀事物的各個屬性、某種具體特征的直接反映。是一個人接受外界信息的過程，也是一個人覺察和獲取刺激信息的重要渠道，亦是人們關(guān)于世界一切知識的重要源泉 （二）感覺信息加工 它是指感覺器官與刺激信息相互接觸（或作用）之后，感受器將物理刺激轉(zhuǎn)化為生物電信號，并通過動作電位把外部事件的信息傳遞到大腦中樞特定區(qū)域的過程 感覺信息（Sensory Information）：外部信息在人腦內(nèi)瞬間滯留，是尚未經(jīng)過詮釋與歸類的信息（Pre-categorical）,

2、二、感覺測量,（一）感覺閾限測量 費希納的心理物理法，1860年，通過物理量的變化來引起心理上的反映 閾限值 韋伯定律：K=I / I （二）信號檢測理論 判斷標準與辨別力d,接受者的兩擇判斷與抉擇矩陣,第二節(jié) 知覺信息加工,一、知覺概述 知覺是人腦對客觀事物的各種屬性、各個部分及其相互關(guān)系的綜合的、整體的反映 認知心理學(xué)認為，知覺是人腦對感覺信息的組織和解釋，即獲得并說明感覺信息的意義的過程 二、知覺信息加工過程 包含互相聯(lián)系的幾個方面：覺察、辨別、確認 直接知覺和間接知覺,直接知覺：知覺者直接從客觀事物中獲得信息，并對它們進行整體屬性的反映 間接知覺：知覺者利用自己的知識經(jīng)驗來對客觀事物進

3、行整體屬性的反映 它們包含相互聯(lián)系的兩種信息加工過程： 自下而上（Bottom-Up）加工。它是指由外部刺激信息開始的加工，強調(diào)感覺器官中滯留信息在知覺中的作用。較小單元轉(zhuǎn)向較大知覺單元，連續(xù)階段的加工。又稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動加工（Data-driven processing） 自上而下（Top-Down）加工。它是指在知覺時，個體運用自己已有的知識經(jīng)驗和概念來加工當前的刺激信息的過程。又稱為概念驅(qū)動加工（Concept-driven processing）,知覺的自下而上和自上而下加工是兩種方向不同的信息加工過程，兩者相互作用而構(gòu)成統(tǒng)一的知覺過程,知覺的兩種加工由（美）麥克萊蘭（J L McClel

4、and）和魯姆哈特（D E Rumelhart）提出，他們認為知覺有三個水平，每一個水平有三種不同的神經(jīng)細胞元素構(gòu)成。初級的神經(jīng)細胞元素為特征水平，第二級為字母水平，第三級為單詞水平。如下圖,第三節(jié) 模式識別一、模式識別概述,模式：指由若干元素或成分按一定關(guān)系集合而成的某種刺激結(jié)構(gòu)或刺激的組合 模式識別：指人把輸入刺激（模式）的信息與長果記憶中的信息進行匹配，并辨認出該刺激屬于什么范疇的過程 對物體、圖像、語音、符號或人臉的識別過程，都屬于模式識別,二、模式識別過程,模式識別是一個典型的知覺活動過程，離不開個體的知識經(jīng)驗 一般經(jīng)歷分析、比較和決策三個階段 分析：把感覺信息按其原來的物理特征與屬

5、性抽取出來，并分解成各個組成成分，以把握它的形式、結(jié)構(gòu)和特征 比較：把抽取出來的特征或?qū)傩孕畔?，與長時記憶中已存儲的各種信息進行比較 決策：比較之后，對刺激信息模式與哪一種記憶信息編碼最為匹配作出判斷，從而了解模式的意義并賦予模式名稱,三、模式識別理論 (一)模板匹配理論（Template-matching Theory） 核心思想：在人的長時記憶所編碼的信息中,存儲著各式各樣的來自個體過去經(jīng)歷的各種外部模式的拷貝或復(fù)本,即模板,它們與外部刺激存在著一一對應(yīng)的關(guān)系 模式識別是刺激信息與腦中某個或某些模板產(chǎn)生最佳匹配的過程,三、模式識別理論 (一)模板匹配理論,模式識別是通過模式與記憶系統(tǒng)中存儲

6、的不同模板進行比較和匹配的過程。當刺激模式與模板完全匹配或重疊時，該刺激模式就被識別了。當刺激模式與模板在大小或方向上不完全吻合時，視覺系統(tǒng)必須將輸入的信息加以調(diào)整，使之“正?；?；如果刺激模式與模板完全不重疊，該模式就會被當成另一種不相識的模式而遭到拒絕,支持模板匹配理論的實驗證據(jù)：,菲利普斯(Phillis,1974)的實驗 Warren（1974）的實驗 Person的實驗 模板匹配理論比較容易在計算機上加以實現(xiàn),模板匹配理論沒有明確的問題：,對刺激的加工是從局部特征開始的還是從整體特征開始的？ 模板的編碼形式是怎樣的？ 刺激與記憶中的各種模板的比較是同時進行的（平行加工），還是一個個相

7、繼進行的（系列加工）？,對模板匹配理論的補充和修正,Lindsay & Norman(1977)給模板理論增加一個預(yù)加工(Preprocessing)過程，即在模式識別的初期階段，在匹配之前，將刺激的外形、大小或方位等加以調(diào)整，使之標準化。這樣就可以大大減少模板數(shù)量。,模板匹配理論的不足與局限：,第一,根據(jù)模板匹配理論的觀點，人必須事先存貯相應(yīng)的模板，才能識別一個模式。即使附加預(yù)加工過程，這些模板的數(shù)量仍然是十分巨大的。這不僅給記憶帶來了沉重的負擔，而且也使模式識別缺少靈活性。依照這種方式來進行模式識別，至少對于人來說是不經(jīng)濟的。事實上，人能在模式的物理屬性廣泛變化的范圍內(nèi)進行模式識別，人可以

8、識別不同手寫體的字，當字形在大小、方向、清晰度方面出現(xiàn)某些變異，識別仍無困難。模板匹配理論難以完全解釋人的模式識別。,第二，模板匹配理論無法解釋人為何有時能夠非常迅速地識別一個新的、不熟悉的事物的這種常見情況； 第三，模板匹配理論沒有說明模板匹配的信息編碼形式，即比較是平行加工還是系列加工，是從局部特征開始，還是從總體特征開始。模板的編碼形式,即在我們的大腦中模板以什么樣的形式貯存的，模板說也沒有說明,(二)原型說或原型匹配理論,該理論認為，在記憶中貯存的不是與外部模式有一一對應(yīng)關(guān)系的模板，而是事物原型(Prototype) 所謂原型是指頭腦中存儲著的代表一組物體的關(guān)鍵特征的表征 在模式識別過

9、程中，外部刺激只須與原型進行比較，而且由于原型是一種概括表征，這種比較不要求嚴格的匹配，而只需近似的匹配即可,證明原型確實存在的實驗證據(jù),Posner(1967)的實驗 Franks和Bransford(1971)的實驗 Reed(1972)的實驗 Solso 和 Carthy(1981)的實驗,Reed(1972)的實驗,（三）特征分析說或特征匹配理論,模式或事物是由若干元素或特征按照一定的關(guān)系組合在一起構(gòu)成的，因此要識別事物或模式，就可以分析它們的基本屬性或基本特征。 模式識別是由一個特征覺察系統(tǒng)提供的信息來建造一個模式的過程 在模式識別過程中，首先要對刺激的特征進行分析，也就是抽取刺激的

10、有關(guān)特征，然后將這些抽取的特征加以合并，再與長時記憶中的各種刺激的特征進行比較，一旦獲得最佳的匹配，外部刺激就被識別了（一般的特征分析模型）,支持特征分析說的實驗證據(jù),Lindsay & Norman(1977)、Gibson(1969)的研究 Neisser(1964)的實驗 Pritchard(1961)的固定網(wǎng)像實驗 休伯和威塞爾（Hubel & Wiesel,1959，1963,1968）的神經(jīng)生理學(xué)研究 Lettvin(1959,1961)的研究證明青蛙的眼中亦存在特征偵察器,“泛魔堂”（鬼城）模型,謝夫里奇(Selfridge)1959年 提出 泛魔堂是對模式識別的特征分析系統(tǒng)的一

11、種比較形象的說法 模式識別過程分為四個層次，每個層次都由一些“鬼”來執(zhí)行某個特定的任務(wù)，這些“鬼”在刺激輸入的作用下開始工作，各自履行著不同的職責,第一層小鬼叫“圖像鬼”（映象鬼），它的作用類似于感覺登記器，將外界信號加以登記，并短暫地保留下來 第二層小鬼叫特征鬼，它分析由圖象鬼所保存的表象，并發(fā)現(xiàn)它們的某些特征，不同特征鬼擔任不同的職責。當一個特征鬼發(fā)現(xiàn)了它正在尋找的某一特征時，它就“喊叫起來”或發(fā)出信號 第三個層次的小鬼叫做認知鬼，它們始終監(jiān)視各種特征鬼的反應(yīng)，每個認知鬼各負責一個模式，它們都從特征鬼的反應(yīng)中尋找各自負責的那個模式的有關(guān)特征，當發(fā)現(xiàn)有關(guān)的特征時，它們就會喊叫，發(fā)現(xiàn)的特征越多，喊叫聲就越大 第四層小鬼叫做決策鬼，她傾聽來自所有認知鬼的呼聲，并確定誰發(fā)出的信號最多，選擇喊叫聲最大的那個認知鬼所負責的模式，作為所要識別的模式,（四）結(jié)構(gòu)優(yōu)勢描述理論,過去的知識經(jīng)驗在知覺中有重要的作用，常表現(xiàn)出上下文效應(yīng)。 上下文效應(yīng)的表現(xiàn)為：字詞優(yōu)勢效應(yīng)，客體優(yōu)勢效應(yīng)，構(gòu)型優(yōu)勢效應(yīng)等 1996年布魯斯（ Bruce）提出結(jié)構(gòu)優(yōu)勢描述理論，即結(jié)構(gòu)是由“一些描述特定構(gòu)成的命題組成，這些命題是象征性的，雖然是用詞匯來描述它們，但是它卻不是語言的?！?一、字詞優(yōu)勢效應(yīng),1.什么是字詞優(yōu)勢效應(yīng) 識別一個詞中的字母的正確率要高于識別一