双眼视差与单眼线索在深度知觉上的差异.doc

双眼视差与单眼线索在深度知觉上的差异摘要本实验通过对双眼和单眼在深度知觉上的误差的测定，学习使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限并计算深度阈限的视差角，探讨分析双眼和单眼在深度辨别中的差异，了解双眼视差的生理基础，探寻其在实际生活中的应用。被试为华东师范大学心理与认知科学学院心理学专业2年级学生4人。本实验使用EP503深度知觉测试仪进行测量。实验结果表明：双眼深度阈限视差角= 21.38(弧秒)，双眼与单眼深度知觉能力有着极其显著性差异，双眼和单眼深度知觉能力个体没有显著性差异，且性别差异也不显著。本实验验证了双眼视差比单眼线索在判断相对距离时具有更大的作用，初步探讨了深度视觉在实际应用中的价值。关键词 深度知觉 双眼视差 单眼线索 深度阈限 视差角 差异 1. 引言深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉。深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合评定。以往对深度知觉准确性的测定主要有以下两种方法：(1)三针实验。黑姆霍兹在1866年设计的。它以两针为标准，被试在一定距离外，调节第三根针，使之与前两根在同一平面为止。(2)霍瓦多尔曼深度试验，1919年由霍瓦设计的深度知觉测量仪，代替了三针实验。霍瓦的研究结果表明：双眼平均误差为14.4mm，单眼达285mm，但双眼误差比约20:1，说明了双眼在深度知觉中的优势。本实验采用的就是霍瓦设计原理的深度知觉测试仪进行的测量，本实验采用的是ABBA法，分别测量双眼、单眼深度知觉，ABBA法可以尽量消除被试的视觉疲劳。与以往实验相比本实验使用的是EP503深度知觉测试仪，在仪器上更加的先进，本实验的实际意义在于可以用来测量飞行员、司机等需要精确深度知觉的人员。深度知觉受众多因素的影响。诸如双眼的辐合与调节、双眼视差、视象大小、运动视差、线条透视、亮度与背景、观察姿势等主观线索都与深度知觉有着密切的联系。因此实验中我们要尽量的控制变量，消除其他因素对实验的干扰。人类的深度运动知觉，是通过检测二维平面内的相对运动而形成的。视觉系统中存在对视平面内的相对运动敏感的神经元，构成深度运动的检测机制，产生单眼深度运动知觉和双眼深度运动知觉。在心理学上，视觉利用物体视角变化及大小知觉的恒常性判断深度运动。双眼视察的生理基础是两只眼睛的视野发生重叠，由于人的两只眼睛相距约65mm，物体在视网膜的影像并不是完全重叠的，由于来自两眼的不重叠信息在视觉皮层处会聚，这就导致了双眼视差。双眼视差在立体视觉形成过程中起关键作用。本实验的实验目的是通过对深度知觉的测定，计算出视差角，分析双眼和单眼是否在深度知觉上存在差异，个体间是否存在显著性差异，以及是否存在性别差异，同时验证是否双眼视差比单眼线索在判断相对距离时具有更大的作用，讨论其在实际中的应用。实验假设：1可以通过测量计算出双眼观察下深度阈限的视差角。 2单眼和双眼深度知觉能力有显著性差异，且双眼起主要作用 3个体间深度知觉能力存在差异。 4深度知觉能力在性别上也存在差异 5单眼是否仍具有良好的深度运动知觉，如果有是否存在则其与双眼的机制是否不同。2方法2.1被试 被试为华东师范大学心理与认知科学学院心理系专业二年级学生4人，1男3女。2.2 实验材料和仪器 仪器：EP503深度知觉测试。2.3 程序2.3.1 被试坐在仪器面前，手握开关盒，眼睛与观察窗保持水平，通过观察孔进行观察。仪器内部三根立柱中两侧的立柱为标准刺激，标准刺激对应的尺度0位与被试距离为2米。中间一根立柱为变异刺激，先由主试调到某位置，然后由被试根据观察，自由调节到他认为三根立柱在同一平面上为止（可来回调）。主试记录误差。2.3.2 指导语：这是一个深度知觉的实验。每次在主试将其中一根棒与边上棒调到某位置后，请你手握开关盒按上面的按钮，移动其中一根棒。当你感觉其中一根棒与边上棒为同一平面时就停止。实验要做很多遍，请你认真完成。2.3.3 在双眼视觉的情况下，进行20次试验，其中有10次是变异刺激（可移动的立柱）在固定的两立柱之间，被试由近向远调节；有10次是变异刺激在后，被试由远向近调节。每次起始点位置要随机。做完双眼再做单眼，单眼注意使用的是优势眼。中间可休息一段时间。主试记录实验结果（取绝对值）。换被试继续试验。3结果 3.1 计算在双眼观察情况下，表示深度阈限的视差角。视差角=206265XbD/DD+D (单位：弧秒)目间距：b=65mm 观察距离：D=2000mm 视差距离 D=6.4mm视差角=21.38(弧秒)3.2将测量结果数据整理后得到表1表1 单眼和双眼深度知觉测量结果表组别 双眼视差 单眼视差女a 平均数 标准差 平均数 标准差男a0.64 0.543.72 2.284.01 3.470.56 0.450.63 0.52 3.57 2.640.73 0.47 2.85 2.61注：a为每组20次3.3 双眼、单眼比较双眼视差平均数=0.64 标准差S=0.49单眼视差平均数=3.54 标准差S=2.77经方差齐性检验：单眼方差显著大于双眼方差，所以方差不齐性，应用总体方差不等的t分布检验，使用SPSS独立样本t检验t=-9.212 p=0.0000.05 Levene Statisticdf1df2Sig.1.582376.201 Sum of SquaresdfMean SquareFSig.Between Groups14.73734.912.632.596Within Groups590.405767.768 Total605.14279 单眼：F=0.632 p=0.5960.05所以个体间在双眼和单眼上均没有显著差异。3.5讨论性别上是否存在差异使用SPSS进行独立样本T检验双眼：方差齐性 F=0.202 P=0.6550.05单眼：方差齐性 F=0.777 P=0.3810.05所以在性别在双眼和单眼上均没有显著差异。4.分析与讨论4.1 本试验在计算双眼视差角时可能存在误差，因为观察距离D可能不到两米，所以应该用米尺测量出准确距离，才能保证最后结果的精确性，所以本实验的视差角结果仅仅只能作为一个参考，而且被试双眼及单眼的平均误差都远远小于霍瓦多尔曼的研究结果，即双眼误差6.4mm远远小于14.4mm,单眼误差35.4远远小于285mm，所以导致最后计算结果可能与平均水平会有很大偏差，被试深度知觉能力均较好。本实验的视差角结果不代表大多数人的视差结果，不具备普遍性。4.2 本实验通过分析得出了单眼与双眼在辨别深度方面具有显著性的差异，且单眼是双眼的5.53倍，虽然与霍瓦多尔曼的研究结果20倍相差较远，但也足以说明了单眼与双眼在深度知觉方面具有显著性的差异，单眼通过对二位运动的检测，引起深度知觉的，双眼深度知觉则基于左右眼检测到的速度之差。单眼运动机制与双眼运动机制各有各有优点，前者司于大视角（如距离较近及尺寸较大）物体的深度运动，双眼机制则司于小视角（如距离较远及尺寸较小）物体的深度运动。双眼视察的生理基础是两只眼睛的视野发生重叠，由于人的两只眼睛相距约65mm，物体在视网膜的影像并不是完全重叠的，由于来自两眼的不重叠信息在视觉皮层处会聚，这就导致了双眼视差。双眼视差在立体视觉形成过程中起关键作用。而单眼视觉线索则主要包含遮挡、线条透视、空气透视、明暗和阴影运动极差、结构极差等，而本实验中单眼只能靠运动极差进行判断，准确度大大低于双眼线索，所以最终结果双眼远远好于单眼。4.3 深度知觉在个体间和性别间均无显著性差异，与实验假设不同，最后结果可能受到被试数量限制，因为只有4人，所以可能差异并不显著，可以收集更大的样本进行统计，使结果更具有代表性。4.4 通过实验发现被试在疲劳后的实验结果误差急剧增大，说明实验中我们一定要注意被试是否疲劳，及时休息，防止被试因为疲劳原因产生误差。因为视象大小、运动视差、线条透视、亮度与背景、观察姿势都会影响实验结果，所以在这些上我们要尽量控制，比如亮度可以调整到最适亮度，姿势采取统一的姿势，背景也要控制好，这里建议被是在进行实验前，主试最好先提问被试是否可以看清，如果看不清可以调整距离或光亮，而深度知觉测试仪无法调整亮度，且被试通过大量的练习之后会产生练习误差，因为被试会熟悉主试调整的距离，下次可以通过猜测猜出结果，所以深度知觉测试仪应该在量程上更大点，使得被试无法因为练习而猜测出结果。另外深度知觉测试仪发出声音也会使被试学习，从一段到另一端可以是被试判断出距离，建议仪器自主调节，到一端后自动返回，免去人工调节。4.5 通过实验认为影响实验的精确程度的因素还有被试的态度，配合度对结果影响特别显著，所以保证被试的配合是必要的。4.6 双眼视觉是知觉立体物体和两个物体的前后相对距离的重要条件，所以要排除客观线索对估计对象距离，要求被试双眼水平，不能看到三根柱的底座，以免利用深度知觉提供额外线索。单眼深度知觉：我们选择优势眼进行实验，不仅要求被试的眼睛与入口水平，而且在每次试验后，主试都用挡板挡住入口，以免被试通过宏观线索影响单眼深度知觉。4.7 深度知觉实验在航空人员运动员、仪表装配工、吊车驾驶员及与空间操作能力相关的人员选拔上起着重要的作用。5.实验结论 双眼视差比单眼线索在深度知觉上起着更重要的作用，双眼视差角为21.3