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视觉与感知觉

第7章视觉与感知觉

视觉与视知觉

1、视觉系统

1.眼睛：

水平剖面图——角膜~前房（支撑保护晶状体）~瞳孔（调节进光量）~晶状体，睫状肌（调节晶状体，同时也可提供视觉线索）~玻璃体（支撑保护晶状体）~视网膜（包括感光的视锥细胞密集的中央窝）~脉络膜（血管丰富-提供营养，坚硬-提供保护，含色素细胞-形成遮光暗房）~巩膜（坚硬有弹性-保护作用）~视神经乳头（盲点）

视轴方向也提供深度知觉的肌肉线索

盲点的测定：

注视点为A（锥体细胞参与），余光看B，B移动，在某一位置消失~盲点

多个杆体细胞具有共同的神经纤维（高感受性）——对光敏感，绝对阈限低，在暗环境下工作。

每个锥体细胞都有自己的神经纤维（高区分度）——可感知颜色、细节，在光亮环境工作。

注视细节时，光线集中刺激中央窝，作用于锥体细胞。

2.视神经通路与大脑

对侧加工：

左右视野~右左大脑半球

通路：

锥体杆体细胞~双极细胞~神经节细胞~视神经~视交叉~视束~上丘，顶盖前区，双侧动眼神经副核。

或（外侧膝状体，17区）

双极细胞接收光感受器的信号输入，在整合后传递至无长突细胞和神经节细胞（附图）。

在视网膜信号的传递中，双极细胞显示出两个重要功能：

一是把视觉信号分流为给光（ON）和撤光（OFF）信号；

二是通过其与无长突细胞和神经节细胞的特殊的突触传递方式，把持续性的分级电位（gradedpotential）转化为瞬变性的神经活动。

3.神经细胞的感受野

视觉系统中，若视网膜的某一特定区域受到光的刺激时能够引起视觉系统较高水平上单一神经纤维或单一神经细胞的电活动，那么这个区域就是该神经纤维或细胞的感受野。

研究感受野的实验：

将微电极埋在单个神经节细胞或外侧膝状体细胞或视皮层细胞中，将大小、运动、强度、朝向模式等维度变化的各种单个刺激投射至视网膜的不同部位，直至产生相应的电位变化，便可确定神经细胞的感受野。

例如：

猫的神经节细胞与外侧膝状体细胞均为同心圆模式，“开”中心细胞（中心兴奋外侧抑制），“闭”中心细胞（中心抑制外侧兴奋）。

对朝向敏感的简单细胞细胞，对运动方向敏感的复杂细胞（感受野更大）。

4.特征觉察器的概念：

存在独特或特殊的皮层细胞，其功能只是察觉某一特征。

~不存在

皮层细胞不是孤立地进行活动的，而是以网络方式交互作用。

2、视觉的基本功能

1.视觉的感受性

光谱感受性：

人眼适宜刺激，即可见光波长范围约为400nm~700nm。

人眼对不同波长的光线感受性（感觉阈限）不同，锥体细胞与杆体细胞的特性也不同：

其中颜色视觉、空间分辨力的差异体现区分度（特征辨别）。

阈限低~敏感度高，且敏感波峰不同，使用心理物理学方法中的阶梯法。

Purkinje效应：

照度降低，椎体视觉转换至杆体视觉时，眼睛对光谱短波部分的感受性提高的效应。

暗适应与光适应

出现两阶段，锥体细胞的暗适应较快~杆体细胞的暗适应较慢。

红色护目镜：

进入暗适应状态——在明亮环境中仍有红光刺激椎体细胞，不影响阅读，但此时杆体细胞已经进入暗适应状态。

2.空间辨别

即视锐度，表现为觉察目标刺激的存在以及辨别物体细节的准确性。

视角：

离眼睛一定距离物体的大小与眼睛形成的张角。

觉察：

不要求区分物体的细节，只要求发现对象的存在。

在暗背景上觉察明亮物体主要决定于亮度（觉察明亮背景上的暗物体取决于视网膜上刺激物与其周围亮度的差别，即对比的辨别），不完全是物体的大小。

定位、解项与识别：

定位是觉察两根线之间是否连续或彼此错位的能力（固定的直线、移动的直线——游标微差敏度任务）；

解项是知觉某一模式具体元素的分离能力（解项敏度检察）；

识别是确认物体及细节的能力——临床医学的视力V=D’/DD’为标准观察距离，D为视觉能分辨的视标细节单位（E字开口大小）与眼睛成1’视角时的所在距离。

E开口越大，成1’视角所在距离越远，D越大，V越小。

实验中使用有开口的蓝道环

3.时间辨别

在某种条件下，闪烁的灯光可能被感知为连续的。

物理上闪烁的灯光在主观上引起的感觉介于闪烁与稳定之间时的频率叫做临界闪光频率，或临界融合频率，CFF。

CFF越高，说明时间辨别能力越强。

光线越强，临界闪光频率越高。

~时间辨别能力强

眼睛的周缘部分比中心区域更容易觉察闪烁。

~杆体细胞时间辨别能力强。

T-P定律：

高频间断光和连续光在主观上都能引起稳定光的感觉，但只有他们的光总量，即单位时间内光强相等时，两者明度才匹配。

4.客体的识别与定位：

焦点系统与周围系统

焦点系统（what通路）主管客体的识别与再认，这就是膝状体-纹状区视觉系统，包括视网膜中心区，外侧膝状体，初级视皮层区。

周围系统（where通路）主管客体的定位，这就是视网膜背盖视觉系统，包括视网膜中央凹区域以及边缘区域，上丘和纹外区。

3、颜色知觉

颜色是人类环境的普遍特色，加强了物体表面的对比，促进客体的觉察与区分，为再认客体提供了清楚的线索。

颜色的明度、色调和饱和度：

明度与物理刺激的强度-亮度对应；

色调与物理刺激的波长对应；

饱和度与物理刺激的光波纯度对应。

颜色混合：

加法、减法。

互补色理论：

蓝色-橙黄色，绿色-红紫色，黄色-紫光蓝，红色-蓝绿色。

颜色环：

颜色位于环上某一点，某两色混合时将圆周上代表的两点相连，按混合比例取线段上的一点，圆心与此点连线延长线与圆的交点代表混合的颜色（互补色混合得白或灰色，某一混合颜色可以由不同原始颜色混合得到，说明一旦混合，人眼不能辨别其中的光波成分），此点距离圆心越远，说明饱和度越高（混合色必然比原色饱和度低）。

紫光缺口意味着紫光只能混合得到。

相加混色法：

空间混色法——将不同色光透射至同一表面相距很近的点上，由于人眼分辨能力有限，产生基色光混合的色彩感觉。

时间混合法——将不同色光轮流透射至表面上，只要速度够快，由于人的视觉暂留性，可以达到相加混色的效果。

相减混色法：

黄色滤光片滤去短波成分，蓝色滤光片滤去长波成分，只剩下中波长成分，得到绿色。

三基色~混合二次色~补色

颜色理论:

三色理论：

自然界中大部分颜色可以由三基色按一定比例混合得到，也可以被分解为三基色。

三基色本身相互对立，一种基色不能由其他两种混合得到。

混合色亮度等于参与混合各基色亮度之和，三基色混合比例决定了色调和色饱和度。

对立机制理论：

对短波长波刺激反应相反，或同心感受野中心外周作用相反。

四色理论，两组对立颜色。

两阶段颜色理论：

SML视锥细胞，三色过程——颜色对抗细胞，四色过程

颜色对抗细胞——对抗机制理论的生物基础

色盲与色弱：

色弱——颜色饱和度低即无法分辨

色盲——全色盲~只有黑白；部分色盲~对抗机制两色无法分辨

仅由黑白刺激也可以产生颜色感觉——主观颜色（正常），主观颜色托盘。

视知觉：

知觉是在刺激直接作用于感官是产生的，是指对事物整体的反应，是人类认知活动的开端。

4、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统中神经冲动的简单传递，还包括对外部刺激的内部表征与意识，是从到达我们感受器官的刺激中抽取意义的过程。

1.直接知觉与间接知觉：

直接知觉：

Gibson，把知觉看成从环境中提取相关信息的直接过程。

~自下而上，否定存在对外部世界的内部表征，但其实两观点并不那么矛盾。

间接知觉（强调在大脑中如何工作）：

Gregory，知觉是活跃、主动的，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之间匹配的过程。

~自下而上（数据驱动过程，由组成图形或事物的最简单，最基本的成分开始的）+自上而下（概念驱动过程，较高级的、整体的抽象水平影响低级的操作与运行）。

两个过程都参与，但依据具体情况，主要次要不同。

亥姆霍兹：

经验理论——所有视知觉的知识都来自于我们拥有的过去的视觉经验，能够很好地说明知觉的快速与无意识过程。

格式塔：

先天论——视觉系统（眼和脑）的特性决定视知觉。

2.意识与知觉：

对感觉经验赋予意义的过程是否是自动的、没有言语意识参与下进行的？

如果知觉过程包含对某一事物的经验或感受，必然存在对该事物的清醒的认识，如何研究意识这种内在的、隐蔽的心理过程的进行？

盲试研究：

盲试是描述没有意识到知觉存在时盲区所产生的视觉能力。

对DB所做的研究：

盲试病人V1区损伤，左侧视野出现永久盲区，动态视野检查法确定盲区（视觉无法识别）位置。

但DB在盲区中对客体所在位置与方向特性的觉察、猜测准确率高于随机判断的基线水平。

基于此研究，对“知觉是感觉的解释观点”提出质疑，DB可以在没有意识到目标物的情况下对复杂的感觉进行判断，是否意味这感觉与知觉之间没有差别？

解释：

大脑中存在两种视觉系统——辨认客体与侧重觉察与运动，DB前者受损。

5、知觉组织的高级过程

1.图形-背景知觉

图形：

独立的、具有明确形状的部分，视野中其余部分称为背景。

由什么因素决定？

两同质，颜色不同的部分，较小的、被包围的部分更有可能被看做图形。

图形-背景之间的知觉差异：

图形具有事物性，其边界形成轮廓，背景具有物质性，相对来讲没有形状；图形看起来离观察者较近，并在背景前面，背景看起来没有明确定位，在图形后面伸展；与背景相比，图形印象深刻，更明显，好记忆，图形一般表现为有意义的形状，背景却不一定有意义。

图形-背景的知觉组织;图形-背景分离的基本组织倾向，是知觉组织的基本环节。

对先天性白内障成人患者手术后知觉特点的研究：

患者不能区分不同图形，但表现出对背景和图形的区分能力~对图形和背景的区分不需要学习，不依赖我们过去的经验。

2.格式塔心理学派的理论

格式塔心理学组织原则：

接近性：

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相似性：

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.。

连续性：

共同性：

共同命运原则

对称性：

具有对称性的物体知觉为图形

封闭性：

【】【】【】【】【】

组织作用的测量：

特征的作用，接近性、相似性、连续性~单元内差异被低估，此距离判断的空间误差符合格式塔组织原则的结构的敏感性。

3.形状知觉的拓扑学研究

拓扑学研究拓扑变换下图形保持不变的性质与关系，这种不变性质即为拓扑性质，是一对一的连续变换。

连通性~拓扑不变性质

陈霖：

典型视知觉实验—视知觉组织的心理现象是视觉过程初期检测大范围拓扑性质的普遍而基本的功能反映。

视觉系统不仅能检测拓扑性质，更敏感于大范围的拓扑性质，且发生在视觉过程的初级阶段。

支持以线段为基本单位的形状编码的特征检测理论，并且证明线段朝向是图形识别的基本分析单元。

陈霖在特征检测理论实验上进一步设计的实验，线段、角度不变，组织结构导致分辨更容易~由拓扑不变性导致的结构优势效应（B解决交点数混淆变量的作用）。

特征检测理论无法解释。

4.影响形状知觉的时间因素

掩蔽：

只要刺激在时间或空间上接近，刺激间就会相互干扰或掩蔽对方的知觉。

前项，后项（掩蔽在刺激物前、后出现）。

例如视觉暂留效应：

后效：

一种刺激作用对随后心理活动的影响。

图形后效，形状后效，关联后效。

其实是一种颜色适应导致的颜色后效

5.知觉定势

知觉定势是由于过去经验和环境中事物之间的关系而产生的对感知世界的一种知觉启动。

知觉不仅仅是对视网膜接受刺激的反应，也反映了接受者的意向。

由于过去经验、记忆、期望、暗示和周围环境的影响而产生意愿或偏差，即受到启动或定势的影响，必然使接受者以特定的方式组织视觉输入信息。

定势和自上而下加工：

6、运动知觉

1.运动觉察器：

检测运动的特定神经单元，如视网膜神经节Y细胞、枕叶运动反应特异细胞。

损伤后视敏度、颜色、形状知觉、双眼视觉仍正常，但无法感知三维空间的运动，但仍可通过触觉、听觉线索知觉运动。

2.诱导运动：

一种视错觉，感知到某个物体运动，但其实并没有位移。

主要原因是受到环境、背景的干扰，一般较大的不封闭的物体容易诱导较小的封闭物体运动，如云移月动。

3.似动现象：

某一物体实际没有发生空间位移，却被知觉为在运动，是一种对静止物体产生的运动错觉，比如电视电影。

两个相距一定距离的灯泡交替发光，时间间隔ISI为30~200ms时，就会发生似动现象（其实亮度、空间距离、时间间隔相互作用，影响似动现象）。

4.自主运动：

黑暗房间中注视一个光点一定时间后，光点好像会动起来。

必须保证光点周围没有提供参照的空间背景或固定的视觉形状。

自主运动出现的程度与方向个体差异大，往往受到个体社会经验的影响。

解释：

眼球震颤运动（注视导致的肌肉疲劳）。

5.运动后效：

前面知觉到的运动在运动刺激停止后仍然存在，如火车、瀑布错觉。

解释：

后效，选择性适应。

以瀑布效应为例，在注视向下运动的刺激一定时间之后，对向下运动敏感的觉察器（一只眼睛接受运动刺激，另一只眼睛也会出现运动后效——觉察器位于中枢或皮层）会因疲劳或适应而敏感性降低，当观察者把注视点转移到新的静止事物时，就会因负责向下运动的觉察器敏感性降低而产生物体向上运动的印象。

6.生物运动：

7、深度知觉

1.立体知觉的单眼线索

插入：

一个物体部分隐藏或遮挡另一个物体，则被感知为离我们较近。

插入是一种比较有效的表示相对距离的线索。

空气透视：

场景中远处物体不如近处物体清晰~大气微粒的散射作用。

空气透视是一种远距离深度知觉的重要线索。

阴影：

物体表面离光源最近的部分最亮，可以根据阴影区分物体表面的凹凸与物体形状。

阴影是影响深度知觉与形状知觉的基本因素。

线条透视：

通过线条透视可以在平面上表现出深度知觉。

例如铁轨。

结构极差：

大多数物体的表面以其纹理或结构等微观形式而相互区别，如草地，树林，纺织物。

相对大小：

同时或短时间内观察两个大小不同、形状相似的物体，通常感觉大的刺激距离我们较近，不需要过去经验。

线条透视、结构极差、相对大小都反映的是同一个原则：

物体在视网膜上所成视像的大小与观察者、被观察物体之间的距离成反比。

熟悉大小：

通常情况下，我们知道环境中许多物体的实际大小，所以我们能够根据记忆与观察到的物体大小推测其距我们的距离。

运动视差：

观察者在物体运动时所产生的被观察物体之间的深度知觉或距离的单眼线索。

注视点保持一定，观察者的头运动~距离注视点较远的物体运动速度较快，注视点前后物体运动方向相反，故我们知觉到的视野中物体的相对运动速度与方向依赖于观察者的注视点。

这是一种较复杂的线索，是观察者与物体相对距离的基本信息来源。

调节：

主试不同远近物体时眼睛调节反应的差异，通过睫状肌（动眼神经控制）提供的眼睛运动调节信号完成空间定位任务。

2.双眼线索

辅合:

指双眼视轴汇聚的趋势，双眼视轴汇聚受眼外肌（展神经）的控制，故观察（一定距离内）远近物体时肌肉紧张程度差异提供深度或距离线索。

双眼视差：

双眼存在约6cm的目距，故观察近处物体时两眼视像略有不同

视网膜相应点:

被注视的较小物体在视网膜上视像（都应在中央突附近）重叠点

视野单像区：

未被注意，但其与观察者距离与注视点相同的一定空间范围内的物体投射至双眼相同的视网膜位置，形成单像。

视野单像区是通过注视点的一个虚构的弯曲表面（附近区域称为潘弄融合范围，刺激非视网膜相应点但仍可形成单像）。

在这之外的点将形成复视或双像，近于、远于注视点的物体在双眼视网膜上形成的视像位置不同。

远于注视点~非交叉双像；近于注视点~交叉双像。

双眼视差：

立体的不同部分投射至双眼视网膜的视像差形成的视觉深度知觉。

双眼竞争：

未发生双眼融合现象，投射至双眼的视像差较大时，会发生暂时融合，或者其中之一占据优势并相互转换，称为双眼竞争。

中央眼：

人在观察外界无提示看到的像是单一的，故双眼可以简化为一个单一器官，用一个理论上的中央眼代替这个器官。

双眼视察的生理基础：

专门负责双眼视差的细胞~差异觉察器。

3.深度线索的交互作用

8、恒常性和错觉

1.知觉恒常性：

明度恒常性：

照明条件变化，但物体的明度保持相对稳定，如阳光下的煤块仍为黑色，黑夜中的雪花仍为白色。

大小恒常性

四种实验条件：

单眼人工瞳孔是通过小孔观察，无深度知觉线索；单眼人工瞳孔无深度线索指将标准刺激物周围用黑布挡住，不提供背景的线索作用。

形状恒常性：

对物体形状的知觉整合，使用空间方位信息与深度知觉线索。

2.视错觉：

1条直线被挡住成两部分后，看起来像是平行线。

垂直线看起来更长。

错觉产生原因：

视网膜因素：

中央-边缘

认知因素：

经验、学习与注意