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西南大学硕十学位论文 摘要 平面和坡面上的物我距离知觉 基础心理学专业硕士研究生赵怀永 指导教师孙弘进教授 摘要 距离知觉是人类的一项基本能力，它使得人类个体可以成功地在环境中进行定位并进行 空间巡航，以及生成环境的相应的心理表征，从而保证了人类与环境的有效盼交互。坡度是 地面的基本属性之一坡度也使得在坡面上进行物我距离知觉时获得的距离线索不同于平面 上的距离线索。对于坡面和平面所提供的距离线索的差异是否会导致两种地面上不同的距离 知觉，本研究将应用两种任务来对此进行探讨。 知觉任务和动作任务都被应用以测量物我距离知觉。而任务多样性带来的问题之一是各 任务对于物我距离知觉的测量结果并不一致。有研究者认为被试在口头报告任务和盲走任务 间表现的差异体现了知觉视觉系统和动作视觉系统的差异，而也有研究者提出两种任务反映 了同一个内部距离表征，而任务的校准可以改变被试在任务中的准确性。本研究通过视觉匹 配任务和盲走任务测量坡面和平面上的距离知觉，并考察不同的地面条件是否对两种任务产 生一致的影响，以探讨视觉匹配任务和盲走任务是否反映了共同的内部距离表征。 视觉匹配任务和盲走任务都可以被看作有两个阶段，即距离呈现和距离复制阶段，而每 个阶段都是一个距离知觉的过程。根据两个任务阶段和不同地面的结合，每种任务共有四种 地面条件，即平面平面，平面坡面，坡面平面和坡面坡面( 每种条件中，前为呈现地面， 后为复制地面) 。 三个实验在西南大学校园内一段坡面与平面相连的公路上进行，公路宽为4 米。整个坡 面坡度均匀，坡度为8 度，长度为2 5 米。平面紧连在坡面的底端，长度超过3 0 米。环境中 没有特定的声音源可以作为距离线索。本研究所用目标距离为6 、8 、1 0 、1 2 和1 4 米。 在实验一中，2 4 名被试被分为两组进行盲走任务，其中一组只在平面上行走，即完成平 面平面和坡面平面条件，另一组被试只在坡面上行走，即完成平面坡面和坡面坡面条件。 被试反应的恒定误差被计算。其结果显示，只有当被试在坡面上盲走时，被试观察平面距离 后盲走的距离显著地长于观察坡面距离后盲走的距离；而在平面上盲走时，被试观察两种地 面距离后盲走的距离无显著差异。当观察平面距离后，被试在坡面上盲走的距离显著地长于 西南大学硕士学位论文 摘要 在平面上行走的距离；而在观察坡面距离后，被试在不同的地面上盲走的距离并无显著差异。 实验一的部分结果表明，相对于平面上的距离，、坡面上的距离被知觉为相对较短。 在实验二中，1 2 名被试在所有四种地面条件下进行视觉匹配任务。被试反应的恒定误差 被计算。其结果显示了呈现地面的接近显著的主效应和匹配地面显著的主效应。相对于在平 面上呈现距离，在坡面上呈现距离后被试匹配了较短的距离；相对于在平面上匹配距离，在 坡面上匹配距离时被试匹配了较长的距离。此结果表明，相对于平面上的距离，坡面上的距 离被知觉为较短。 在实验三中，1 2 名被试在所有四种地面条件下进行视觉匹配任务和盲走任务。被试反应 的恒定误差被计算。其结果显示，任务并不存在显著的主效应。而距离呈现地面和距离复制 地面均存在显著的主效应，即相对于在平面上呈现距离，在坡面上呈现距离后被试复制了较 短的距离；而相对于在平面上复制距离，在坡面上复制距离时被试复制了较长的距离。此结 果说明，相对与平面上的距离，坡面上的距离被低估。而且两个任务具有很高的线性相关性 表明了在不同的地面条件下两种任务的紧密的共变关系。此结果支持了两种任务都反映了同 一个内部距离表征的观点。 三个实验均表明，相对于平面上的距离，被试低估了坡面上的距离。这与以往的一些研 究结果不一致，如s t e i 等人的研究中，被试口头报告坡度大于2 0 。的坡面上的距离相 对长于平面上的距离。这可能是因为两研究所选坡面的坡度不同造成的。本研究使用的坡度 为8 。的坡面，是人们在日常生活中经常经历到的，而且人们经常在其上进行活动，如行走。 不同的坡度本身以及所带来的不同坡度上的活动频率的不同都可能造成两研究结果的不同。 本研究表明了不同的地面条件下视觉匹配任务和盲走任务间紧密的共变关系，支持了两 种任务反映了同一个内部距离表征的观点。本研究并不否认各种距离知觉测量任务问的差异， 但是本文认为这种差异并不是不同距离表征的体现。已有研究表明，校准可以改变被试在各 任务中的准确性。本文认为任务间的差异可能反映的是各个任务间校准的差异。如视觉匹配 和盲走任务都可以在日常生活中得到校准，所以被试在这两种任务中表现出了准确的距离知 觉；而口头估计并不能在日常生活中得到校准，所以被试在此任务中表现出了很大的误差。 本研究通过三个实验，应用视觉匹配任务和盲走任务测量了坡面和平面上的物我距离知 觉。结果表明相对与平面上的距离，坡面上的距离被相对低估。而在不同的地面条件下两任 务显示了紧密的共变关系，支持了两种任务都反映了同一个内部距离表征的观点。 关键词：物我距离知觉坡面视觉匹配任务盲走任务 西南大学硕+学位论文abs衄ct e g o c e n t r i cd i s t a n c ep e r c e p t i o no n n a ta n d u p h i l lg r o u n d 上v p o s t 龇a t es t u d e n to fb a s i cp s y c h 0 1 0 9 y z h a oh u a i y i m g s u p e i s o r ：p r o s u i lh o n 百i n a b s t r a c t h 啪a 璐i 【i l f i l l l yi n _ t e r tw i n ln l e i r 印v i r o n m 伽晦伽ad a i l yb a s i s 孙】l i l a 璐躺， a b l et 0 妣a t et l l 锄s e l v 骼，瑚舫g a t ei i lt l l es p a c ea r o 吼d 慨瓢锄dd e v c l 叩am 锄t a l ! r 印r e s e n t a t i o no ft h e 锄l v i r o 砌锄t a nt h e a r e 如m l e rd 印锄d tu p o no l l ra b i l i t yt o a c c u m t e l yp e r c e i v ed i 娠m c e f 0 rv i e w i n gd i s t a n c 鼯u pa 量l i l l 砌v i e 、) l ，i i l gd i s t a l l c e n a tg r o m l d ，t h eg e 0 黟a p l l i cs l 锄t o o ft h ep f i n c i p l ec o m p o n e n t so f 廿l e 灿d a f f - 0 r d sd i 伍e r e n c e si nv a r i o 璐d i s t 锄c ec u 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h o w e d9 0 0 da c c u r 犹yi l lt l l e 铆ot a s 妇b u tv e r b a l r e p o ns e l d o mc a l i b m t e di nd a i l yl i f e ，s l i b j e c t ss h o w e dl 鹕ed i s t o n i i nv e r b a l r r t 础 mt l l r e ee x p 醯n e i l t s ，t h ec u r r tr e a r c h1 l s e d 讥s u a lm a t c l l i n ga n db l i n dw 舳g t a s k st 0i n v e s t i g a t et l l ee 9 0 c 州cd i s t 锄c ep e r c 印t i o n f l a t 锄du p l l i l lg r o u n d t l l e r e 叭l t ss h o w e dt l l a td i 蛐镐o n u p h i l l 孕。o u r l dw e r ep e r c e i v e dr e l a t i v e l ys h o r t 盯t l l a n 1 0 s e n a tg r o u n d t h e 袱u l t so ft h e 佃ot a s k ss ：h o w e dt l l et i 曲tc o v 撕弛c e 曲d c r d i 丘柏l tt e m i i l lc o n d i t i o n s ，s u p p o n i n g 廿l en o t et h a tm et 、ot a s l ( sr e n e c tas i r 四e e g o c e 删cd i s t a n c er 印r e s 饥t a t i o n k ：e y w o r d ：e g o c e n t r i cd i s t a n c ep e r c e p t i o n ，u p h i l lg r o u n d ，v i s u a lm a t c h i n gt a s l 【 b l i n d w a l k i n gt a s k v 独创性声明 学位论文题目：l i 立叠坚强叠型兰垒王垫瑟民蛭磕趔型览l 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：霰当耔。和 签字日期：即寥年计月加日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：日不保密， 口保密期限至年月止) 学位论文作者签名：奄墨t 乃耖 导师签名： 别、多么) 出f 多经汽 签字日期：矽一己了年坪月加日 签字日期：纠，g 年月矽日 西南大学硕士学何论文 第1 章前言 第l 章前言 距离知觉是人类的一项基本能力，它使得人类个体可以成功地在环境中进行 定位( 自身以及外界物体) 并进行空间巡航，以及生成环境的相应的心理表征， 从而保证了人类与环境的有效的交互。在此过程中，观察者不仅需要知觉物体与 物体之间的距离，即物物距离( 麟0 c e n t r i cd i s t 觚c c ) ，而且需要知觉物体到观察者 自身之间的距离，即物我距离( e g o c 既t r i cm s t a n c e ) ，例如，准确地判断自身到房 门的距离使得观察者可以成功地走近并伸手开门，而不会因为走的距离太短而够 不到门把手或者距离太长而撞到了门上。本文以下所讲的距离即指物我距离。几 十年来，物我距离知觉一直是吸引研究者的重要课题。研究者们应用不同的物我 距离知觉的测量方法加深了我们对于距离知觉的了解。然而相对于大量的在水平 地面上进行的物我距离知觉的研究，很少有研究对坡面上的物我距离知觉进行探 讨。而且由于人们在各种物我距离知觉的测量任务中表现并不一致，所以研究者 对于各种任务是否反映了共同的内部距离表征也是观点不一本研究应用视觉匹 配和盲走任务考察坡面上的物我距离是否被知觉为不同于平面上的物我距离，而 且本文通过考察不同地面条件下被试在两种任务中的表现的变化来探讨两种任务 是否反映了共同的距离表征。 1 1 坡面上的距离知觉 作为人类活动主要平台的地面有两个基本属性，即距离和朝向( o r i 饥t a t i ) 。 朝向一般就指地面坡度，由当前地面和水平面之间形成的夹角所确定。近年来， 很多研究表明人们对于地面坡度的有意识的知觉并不准确【啦】。如p r 0 伍t t 等人的研 究表明，当有意识的知觉山的坡度时，被试明显地高估了山的坡度。如当被试口 头报告山的坡度时，5 度的山坡往往被报告为2 0 度，1 0 度的山坡往往被报告为3 0 度【1 1 。在地面坡度判断中出现的这种一致的过高估计引起了这样的问题，即坡面上 的物我距离知觉是否不同于平面上的物我距离知觉。也就是观察者在平面上和坡 面上观察相同物理距离外的目标物，其在两种地面上知觉到的物我距离是否不同。 本文即对上坡面和平面上的物我距离知觉进行考察。 为了仔细地考察观察者知觉上坡面上的物我距离时的情况，图1 描述了一个 观察者o 观察平面上和上坡面上的目标物的距离。在图1 中，目标物a 和b 分别 在上坡地面和水平地面上，而且它们到观察者o 的物理距离相等，即d 2 = d l 。当 西南大学硕+ 学位论文第1 章前言 比较这两种情况下的几何关系时，我们可以明显的看到：( 1 ) 目标物b 到观察者 眼睛的物理距离( d 3 ) 大于目标物a 到观察者眼睛的物理距离( d 4 ) ，即d 3 d 4 。 ( 2 ) 观察目标物b 时的水平视下角( 锄g u l a rd e c l i n a t i o nb e l o wh o r i z o n ) b 大于观 察目标物a 时的水平视下角q ，即b q 。( 3 ) 目标物a 的竖直高度大于目标物b 的竖直高度。 d l = 以 荫 p t l * i t - t 图l 观察坡面距离和平面距离示意图 作为结果，以上提及的两种情况之间的几何关系带来了两种情况间各距离线 索的差异。众所周知，人们准确地知觉距离的能力依赖于对各种距离线索的获得， 如熟悉大小，结构极差，相对高度，线条透视，单眼调节，双眼辐合和双眼视差 等【3 】。而由于两种情况间的几何关系，对于观察者而言是上坡面上的物体a 更近 还是平面上的目标物b 更近，一些距离线索提供的信息并不一致。例如，因为从 观察者的眼睛到平面上的目标物b 的物理距离大于到上坡面上的目标物a 的物理 距离，即d 3 d 4 ，所以观察目标物b 时所获得的结构极差密度将大于观察目标物a 时所获得的结构极差密度。这将导致对目标物b 的距离的相对高估。如果根据熟 悉大小和双眼视差等距离线索，观察者也会得到相同的结论。而与此相反，由于 相对高度和水平视下角都可以作为有效的距离线索【3 4 1 ，而观察平面上的物体b 时 的较大的水平视下角( b q ) 以及上坡面上目标物a 的较大的相对高度都将导致 对上坡面上的目标物a 的距离的相对高估。 不仅各距离线索在知觉平面和上坡面上目标物的物我距离中起作用，努力 ( e 肋r t ) 也可能成为影响物我距离判断的因素之一【5 6 1 。有研究提出，相对于平面 上的物我距离，上坡面上的物我距离会被相对高估，这是因为观察者在上坡面上 走到目标物处所需的努力要大于在平面上走到目标物处所需的努力，而且这种高 估的产生并不需要观察者真的在不同的地面上行走到目标物处【_ ”】。 p r o 伍t t 等人的研究支持了努力是影响距离知觉的潜在因素的假设。在p r o m t t 等人的研究中，被试被分为两组进行距离判断的测试，其中一组被试在进行距离 判断时身背一个重的背包( 其重量为被试体重的l 6 ) ，而另一组被试则不背背包。 2 西南大学硕士学位论文第1 章前言 结果发现，相对于无背包组被试，背包组的被试高估了物我距离p j 。在另一项研究 中( 2 0 0 4 ) ，被试被分为两组进行物我距离判断，一组被试在距离判断之前向目标 物投掷较轻的球，而另一组被试在距离判断前向目标物投掷较重的球。结果表明， 相对于向目标物投掷轻球的被试，投掷较重球的被试相对高估了目标距离【l o 】。虽 然努力被认为是影响距离判断的潜在因素之一，但是对此还存在争议，例如一些 研究者报告，称其重复p r 0 蚯t t 等人的实验并不能得到与p r 0 伍t t 等人研究相一致的 结果【1 。 相对于以上提及的在坡面上进行物我距离知觉的复杂性，一些实验研究却一 致的表明，相对于平面上的物我距离，坡面上的物我距离被估计的更长。在 s t e f 籼c c i 的研究中，被试站在山脚，对山坡( 大于2 0 度) 上的目标物到自己脚 下的目标物之间的物我距离进行口头估计，然后转身，对平地上的到目标物的距 离进行口头估计。这样对坡面和平面上的物我距离进行交替估计，其结果显示， 虽然平面和山坡上的距离都被低估，但是相对于平面上的距离，山坡上的距离被 估计为更长。s t e 矗m u c c i 利用虚拟现实环境在较陡的坡面和平面上也得到了上述结 果，然而在较平缓的坡面( 3 度和6 度) 上，坡面和平面上的距离估计没有明显差 异【7 1 在h 锄y i l 等人的研究中，被试口头估计两条路径的距离，一条路径位于水 平的平直楼道上，而另一条路径则位于上下楼的楼梯上。而相对于平直楼道上的 路径，被试高估了楼梯上路径的距离【8 】。c 0 r l 甜等人在2 4 度的斜坡上考察了被试 在盲走任务中的准确性。在实验中，被试首先观察坡面上或平面上6 米外的目标 物，而后戴上眼罩在坡面上或者在平面上走刚才观察到的距离。实验结果显示， 相对于观察平面上的距离，被试观察坡面上的距离后盲走的距离更长；相对于在 平面上盲走，被试在坡面上盲走时走了更短的距离。此结果表明了被试在盲走任 务中对坡路上的距离的相对高估【1 2 1 。 各距离线索之间的不一致以及对于努力作为距离判断的因素的争议使这个问 题更加突出，即平面上的物我距离是否被知觉为不同于坡面上的物我距离。本研 究应用视觉匹配任务和盲走任务来对此问题进行探讨。 1 2 物我距离知觉的测量任务 至今，已有很多物我距离知觉的测量任务。一些任务的执行主要依靠知觉过 程，如口头估计( v 咖a le s t i i i l a t i o n ) 、视觉匹配( v i 刚m a t c h i l l g ) 、比例估计( r a t i o e s t i m a t i o n ) 和划分法( 鼢i o n a t i o n ) 等。其中最直接最简单的任务就是口头估计。 在口头估计中，被试先观察一段距离，然后用熟悉的或要求的单位作出对这段距 离的口头判断。很多研究表明，口头估计法倾向于低估距离【7 9 ，1 3 ，1 4 ，1 5 1 。 另一个经常使用的知觉任务是视觉匹配。在视觉匹配任务中，被试先观察一 3 西南大学硕士学位论文第l 章前言 段距离，然后调整一个匹配目标物的位置使得自身到匹配目标物的距离是刚才观 察的距离。一些研究表明，被试在视觉匹配任务中表现了准确的物我距离知觉 【l6 1 7 ，1 8 ，1 9 lo 物我距离知觉还可以通过被试的动作来进行测量，如盲走任务( b l i n dw a l k i n g t a s k ) 、盲投任务( b l i i l d n 聃w i n g t a s k ) 和三角完成任务( t r i a i l g l l l a t i o n ) 等。其中， 盲走任务被应用的最多。在典型的盲走任务中，被试先观察一段距离外的目标物 ( 一般短于2 2 米) ，然后戴上眼罩，在没有视觉输入的条件下走到所认为的目标物 处【1 6 ，17 ，1 8 ，聊1 1 。很多研究表明了被试可以准确地完成盲走任务，而且认为盲走任务 中的准确性表明了被试已经准确的知觉了物我距离【2 2 2 3 1 。在盲走任务中，被试首 先根据静态视知觉线索来编码物我距离以形成相应表征，而后根据此表征来进行 适度的行走动作。在行走中，被试根据外导信息( e 妇衙e n ti n f 0 n a t i o n ) 和本体感 信息( p r 0 叫o c 印t i v ei n f 0 册a t i o n ) 来检查已行走的距离。同时根据这些信息来更新 关于目标位置的内部表征【2 4 1 。因此，在视觉信息处理、动作信息处理以及知觉动 作校准( p e r c 印t u a l - m o t o rc a l i b r a 缸) 过程中的任何错误都可以带来整个盲走任务 的误差。 物我距离知觉测量方法的多样性带来的问题之一就是这些方法所得结果的不 一致性，如口头估计法通常低估物我距离，而盲走任务法则表现出了很高的准确 性。对此，一种可能的解释是，知觉任务和动作任务反映两个不同的视觉系统的 存在。g 0 0 d a l e 和m i l n d 2 5 】提出了腹侧和背侧两条视觉通路分别对应知觉视觉和动 作视觉加工。但是这样的解释需要面对的问题之一就是，口头估计和视觉匹配任 务之间也存在差异，而两任务的完成都依赖于知觉过程，都是知觉任务，而非动 作任务。 另一种解释来