（基础心理学专业论文）非单一不连续地表结构的距离知觉研究.pdf

两南大学硕+ 学位论文摘要 非单一不连续地表结构的距离知觉研究 基础心理学专业硕士研究生王鹏 指导教师孙弘进教授 摘要 地表是人类的栖息之地和主要的活动场所，人类的一切活动都只能在地表上进行。地表 不仅给人提供从立足点延伸到地平线的距离线索，而且也提供不同物体之间的距离信息。 g i b s o n 的地表理论强调连续地表结构在距离知觉中的重要性，认为连续地表结构可能对提取 关于距离和斜面的信息比较有利，视觉系统能获得可靠的参照系进而能准确的知觉出目标物 到观察者之间的绝对距离。 以往研究发现在单一连续的地表结构上知觉目标物到自己的距离时，观察者能够比较准 确的估计出目标物剑观察者自己之间的距离，而在非单一不连续的地表结构上，观察者会低 估目标物到自己之间的距离，人为什么会在在非单一不连续的地表结构上产生低估现象，研 究者纷纷就此问题进一步的探讨，一些研究者认为不同地表结构上发生距离知觉的低估是由 于人的视觉系统中本身存在着一个内在的偏差，人在知觉较远的距离时，远处的深度线索会 在视觉系统上形成一个斜面，才会低估目标距离，即倾斜地面假说；还有一些研究者认为人 在知觉非单一的不连续地表结构的目标距离时，视觉系统会压缩地表而而不能够比较准确的 估计距离，即压缩地面假说。在以往的研究中倾斜地面假说已经得到了验证，而压缩地面假 说更多的研究者认为这只是一种几何经验的猜测，缺乏科学的实验论证。 人在知觉1 f 单一连续地表上的目标物时是以地表信息作为距离编码的参照系的，在非单 一连续的地表结构不仅提供给视觉系统有目标物到观察者之间的绝对的距离信息，还有两种 不同物质的地表结构之间的边界线提供的两块不同地表结构之间的相对距离信息，观察者不 能准确的估计出目标距离可能是由于目标距离和边界线距离两种距离信息相互干扰或者是观 察者利用边界线提供的两块不同地表结构之间的相对比例信息进行精确计算的结果。如果仅 仅是于扰效应，那么结果将会是不同地表结构之间相对变化时，对距离知觉的影响出现不确 定性；如果是精确计算，即观察者是利用不同地表结构之间的相对比例关系来知觉目标距离， 那么之所以会低估原冈在于人在知觉不同地表结构之间的相对比例关系时会被整体的压缩而 低估，即验证了压缩地面假说。 本研究通过操纵边界线的呈现来探讨不同比例的地表结构相对变化时，如何影响人对目 标距离的知觉，即研究由两种物质构成的不连续地表结构条件下，观察者对目标距离产生低 估现象的原因是是一种干扰效应，还是一种精确计算的结果。在实验一a 中，操纵边界自变 两南大学硕十学伊论文摘要 量呈现有0 、2 0 、4 0 、6 0 、8 0 、1 0 0 六种( 这些比例是由草地与绝对距离比值的百 分比，即在呈现的目标距离范围内，草地地表与地毯地表各占比例) ，呈现的目标距离有4 m 、 6 m 、8 m 、1 2 m 四种，实验设计是6 ( 边界比例) 4 ( 目标距离) 的被试内实验设计，被试站 在草地上观察放置在地毯上的目标物，然后盲走匹配出先前观察的目标距离，结果表明，由 于标准距离信息与边界线提供的线索信息之间的相互干扰而影响人对距离的知觉，此结果不 能够证实压缩地面假说。在实验一b 中，被试站在地毯上观察放置在草地上的目标物，然后 盲走匹配，结果也表明人对目标距离的低估不是精确计算的结果。 实验二中，本研究在实验一的基础上进一步研究边界线到人之间的绝对距离如何影响人 对目标距离的知觉。实验设计为3 ( 目标距离8 m 、l o m 和1 2 m ) 宰8 ( 操纵草地呈现有o m 、 0 4 m 、0 8 m 、1 2 m 、1 6 m 、2 0 m 、2 4 m 、 2 8 m 八种) 的二因素被试内设计。结果表明， 人在非单一不连续地表结构上低估距离时存在一个边界线的临界值，且随着目标距离的增大， 临界值会越来越小。 以上的结果表明，人在非单一不连续的地表结构上会低估目标距离是由于标准距离信息 与边界线提供的线索信息之间的相互干扰而影响人对距离的知觉，此结果不能够证实压缩地 面假说。人在非单一不连续地表结构上低估距离时存在一个边界线的临界值，且随着目标距 离的增大，临界值会越来越小。 关键词：距离知觉干扰效应精确计算 i i j u d g i n g d i s t a n c ea c r o s s i n h o m o g e n e o u s d i s c o n t i n u o u st e x t u r e p o s t g r a d u a t es t u d e n to fb a s i cp s y c h o l o g y a u t h o r ：w a n gp e n g s u p e r v i s o r ：p r o f s u nh o n g j i n a b s t r a c t o u rt e r r e s t r i a le x i s t e n c ed i c t a t e st h a tw er e l yo nt h eg r o u n ds u r f a c ea ta l lt i m e s t h eg r o u n ds u r f a c ep r o v i d e sn o to n l yd i s t a n c ei n f o r m a t i o ne x t e n d i n gf r o mo n e sf e e tt o t h eh o r i z o n ，b u ta l s os u p p o r t su sa n do t h e ro b je c t st h a tw ef r e q u e n t l yi n t e r a c tw i t h g i b s o n sg r o u n dt h e o r ys t r e s s e st h ei m p o r t a n c eo fac o n t i n u o u sg r o u n ds u r f a c ei nt h e p e r c e p t i o no fd i s t a n c e t h ep r e s e n c eo f ac o n t i n u o u st e x t u r eo nag r o u n ds u r f a c em a y b eu s e f u li ne x t r a c t i n gi n f o r m a t i o na b o u td i s t a n c ea n ds l a n t ，b u te n v i r o n m e n t a l s u r f a c e sm a yn o tb ec o v e r e db yu n i f o r mt e x t u r e s s t u d yf o u n d t h a tw h e nt h eg r o u n ds u r f a c ew a sd i s r u p t e db yag a p ，o rw a ss p a n n e d b yd i f f e r e n tt e x t u r e s ( c o n c r e t ea n dg r a s s ) ，t h eo b s e r v e rw o u l d u n a b l et om a k ea c c u r a t e e g o c e n t r i c d i s t a n c ej u d g m e n t o n l yw h e nt h eg r o u n d w a sc o n t i n u o u sw i t h h o m o g e n e o u st e x t u r ec a ne g o c e n t r i cd i s t a n c eju d g m e n t b em a d ea c c u r a t e l y t h i sr a i s e d t h eq u e s t i o nw h yl e s sd i s t a n c ew a sj u d g e di nt h ed i s c o n t i n u o u sc o n d i t i o n st h a ni n c o n t i n u o u sc o n d i t i o n s s o m er e s e a r c h e r s h y p o t h e s i ss t a t e dt h a tt h eh o r i z o n t a lg r o u n d w a sr e p r e s e n t e da sas l a n ts u r f a c e t h ep e r c e i v e dt a r g e td i s t a n c eo nt h es l a n t e dg r o u n d s u r f a c er e p r e s e n t a t i o nw a ss h o r t e rt h a nt h ep h y s i c a lt a r g e td i s t a n c eo nt h eh o r i z o n t a l g r o u n ds u r f a c e i tw a st h er e a s o nt h a tt h ep e r c e i v e dt a r g e td i s t a n c ew a su n d e r e s t i m a t e d o t h e r sr e s e a r c h e r s h y p o t h e s i ss t a t e dt h a tt h eh o r i z o n t a lg r o u n dw a sr e p r e s e n t e da sa h o r i z o n t a ls u r f a c et h a tw a sh o r i z o n t a l l yc o m p r e s s e dt o w a r dt h eo b s e r v e r t h e p e r c e i v e dt a r g e t d i s t a n c eo nt h eh o r i z o n t a l l yr e p r e s e n t e dg r o u n dw a sr e d u c e d a l t h o u g h b o t h h y p o t h e s e sp r e d i c t e d d i s t a n c eu n d e r e s t i m a t i o n ，t h eh o r i z o n t a l c o m p r e s s i o nh y p o t h e s i sd i dn o tb es c i e n t i f i cp r o o f o ft h ee x p e r i m e n t i nt h ep e r c e p t i o no ft h et a r g e to nt h ei n h o m o g e n e o u sd i s c o n t i n u o u st e x t u r ew a s e n c o d e ds u r f a c ea saf r a m eo fr e f e r e n c e ，t h ei n h o m o g e n e o u sd i s c o n t i n u o u st e x t u r ew a s n o to n l yp r o v i d e dt h ei n f o r m a t i o no ft h ea b s o l u t ed i s t a n c eb e t w e e nt h eo b s e r v e rt ot h e t a r g e to nt h ev i s u a ls y s t e m ，b u ta l s op r o v i d e dt h ei n f o r m a t i o no f t h er e l a t i v ed i s t a n c e b e t w e e nt h eb o u n d a r yl i n eo ft h ei n h o m o g e n e o u sd i s c o n t i n u o u st e x t u r e t h eo b s e r v e r i i i 两南大学硕十学何论文 a b s t r a c t c a l ln o ta c c u r a t e l ye s t i m a t et h e t a r g e td i s t a n c em a yb ed u et ob e t w e e nt h et a r g e t d i s t a n c ea n dt h eb o u n d a r yl i n eo fd i f f e r e n tt e x t u r et oi n t e r f e r ew i t he a c ho t h e ro r b e t w e e nt h eb o u n d a r yl i n e so fd i f f e r e n tt e x t u r ep r o v i d et h er a t i ot e x t u r et op r e c i s e c a l c u l a t i o n i fi tw a st h ei n t e r f e r e n c ee f f e c t t h e nt h er e s u l tw o u l db eu n c e r t a i n t i e s w h e nt h er a t i oc h a n g e so ft h ed i f f e r e n tt e x t u r e ；i fi tw a sp r e c i s ec a l c u l a t i o n ，t h e o b s e r v e rw a su s e dad if f e r e n ts u r f a c es t r u c t u r eo ft h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h er e l a t i v e r a t i ot op e r c e i v e dt a r g e td i s t a n c e ，t h e nt h er e a s o nw a st h a tp e o p l ee s t i m a t et h ef u l l s u r f a c et e x t u r ec o m p r e s s i o nt ou n d e r e s t i m a t et a r g e td i s t a n c e i nc u r r e n ts t u d y , w em a n i p u l a t e dt h eb o u n d a r yl i n eo fd i f f e r e n tt e x t u r et oe x p l o r e w h e nt h er a t i oo fi n h o m o g e n e o u sd i s c o n t i n u o u st e x t u r eh a dc h a n g e d ，h o wi m p a c t e d t h ep e r c e p t i o no fd i s t a n c e t h ep u r p o s ew a si n t e r f e r e n c ee f f e c t ，o rp r e c i s ec a l c u l a t i o n o nt h ep h e n o m e n o no fu n d e r e s t i m a t ep e r c e p t i o n i nt h ee x pl a ，t h em a n i p u l a t i o nt h e v a r i a b l eo ft h eb o u n d a r yl i n eh a sao ，2 0 ，4 0 ，6 0 ，8 0 ，10 0 ，at a r g e td i s t a n c e o f4 m ，6 m ，8 m ，12 m t h ed e s i g no ft h ee x p e r i m e n ti s6 ( t h er a t i oo ft h eb o r d e r ) 木4 ( t a r g e td i s t a n c e ) i nw i t h i n s u b j e c t sd e s i g n t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eu n d e r e s t i m a t e d d i s t a n c ew a si n t e r f e r e n c eb e t w e e nt h eo b s e r v e ra n dt h et a r g e td i s t a n c eo nt h ed i s t a n c e p e r c e p t i o n ，t h er e s u l t sc a nn o tc o n f i r mt h ec o m p r e s ss u r f a c eh y p o t h e s i s i nt h ee x plb ， t h es u b j e c t sw e r eo b s e r v e ds t a n d i n go l lt h ec a r p e t p l a c e da n dt h et a r g e tw a so nt h e g r a s s ，t h er e s u l t sa l s os h o w e dt h a tp e o p l eu n d e r e s t i m a t e dt h et a r g e td i s t a n c ei sn o tt h e r e s u l to f p r e c i s ec a l c u l a t i o n i nt h ee x p 2 ，t h ep u r p o s eo ft h i sr e s e a r c hw a saf u r t h e rs t u d yo ft h eb o u n d a r yl i n e t oe x p l o r et h ea b s o l u t ed i s t a n c e sb e t w e e nt h ep e o p l ea n dt h et a r g e th o wi ta f f e c t st h e p e r c e p t i o no ft a r g e td i s t a n c e t h ed e s i g no ft h ee x p e r i m e n tw a s3 ( t a r g e td i s t a n c e8 m ， 1 0 ma n d1 2 m ) 木8 ( g r a s s0 m ，0 4 m ，0 8 m ，1 2 m ，1 6 m ，2 0 m ，2 4 m ，2 8 m ) t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h e r ei sad i s t a n c e p e r c e p t i o no ft h r e s h o l db o u n d a r yl i n e i nt h e i n h o m o g e n e o u sd i s c o n t i n u o u st e x t u r e ，a n dw h e nt h et a r g e td i s t a n c ei n c r e a s e d t h e t h r e s h o l dw o u l db e c o m ed i m i n i s h e ds m a l l e r i ns u m m a r y , t h e s ee x p e r i m e n t si n d i c a t e dt h a tt h eu n d e r e s t i m a t e dd i s t a n c ew a sn o t t h er e a s o no ft h ep r e c i s ec a l c u l a t i o nb e t w e e nt h eo b s e r v e ra n dt h et a r g e td i s t a n c eo n t h ed i s t a n c ep e r c e p t i o n ，t h er e s u l t sc a nn o tc o n f i r mt h ec o m p r e s ss u r f a c eh y p o t h e s i s ， a n dt h e r ei sad i s t a n c ep e r c e p t i o no ft h r e s h o l db o u n d a r yl i n ei nt h ed if f e r e n tt e x t u r e ， a n dw h e nt h et a r g e td i s t a n c ei n c r e a s e d ，t h ed i s t a n c ef r o mt h eb o r d e rl i n et oo b s e r v e r w o u l db e c o m er e d u c e ds h o r t e n k e yw o r d s ：d i s t a n c ep e r c e p t i o n ，i n t e r f e r e n c ee f f e c t s ，p r e c i s ec a l c u l a t i o n i v 独创性声明 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，文中己加了特别标注。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：口不保密， 口保密期限至年月止)。 学位论文作者签名：a 化够 签字日期：砂一7 年函月d 日 导师签名：列私盥 签字日期：舻? 年争月；口日 两南人学硕十学伊论文1 引育 1 引言 在同常生活中，人们能成功实现抓取物体、躲避碰撞或者从a 点移动到b 点 ( 如泊车) 等行为都离不开对空间距离的准确判断。譬如，观察者只有准确地追 踪到自身到房门的距离才能准确地走至房门前伸出自己手臂，张开手，从而成功 地完成开门这一动作，而不会或很少出现行走的距离太短够不到门把手，或者距 离太长而撞到了门上等这些情况。这些行为现象看似简单，然而从信息加工的角 度仔细分析，此过程却包含着极其复杂的信息输入与信息输出。仅追踪自己距离 房门之间这个动作片断而言，就包含着多种感官信息输入和动作输出。在复杂的 环境中作为高级中枢的人脑能够全面地收集、灵活地处理并快速地整合来自多个 感官的信息，并生成与环境相应的心理表征，从而保证了人类与环境的有效交互。 因此深入地研究距离知觉有助于揭示人类如何感知外部世界，从而更好地理解大 脑如何整合各种感官提供的距离信息来形成距离表征，并从行为学上解释在形成 距离知觉时大脑对信息的加工与整合机制。 1 1 距离知觉的研究概述 1 1 1 距离知觉的分类 近年来，人们对距离知觉的研究范围从简单的实验室人工环境逐步扩展到较 为复杂的现实环境和虚拟现实技术( v i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g y ) 创造的虚拟环境。 研究的视角涵盖了视网膜成像大小、双眼视差、结构级差( t e x t u r eg r a d i e m ) 、视 觉流( o p t i cf l o w ) 、本体感觉信息( i d i o t h e t i ci n f o r m a t i o n ) 等各个方面。综述已有 的研究，依据距离知觉研究涉及的不同知觉感官类型、不同空间参照系结构以及 不同的实验环境而将其分为以下三类。 第一种分类是依据不同的感官类型可将距离知觉划分为视觉指导的距离知觉 和非视觉指导的距离知觉。人类最主要的信息来源是视觉信息输入，而视觉信息 又被认为是距离知觉中最重要的线索，视觉信息有静态和动态之分，根据视觉信 息的这种分类视觉指导的距离知觉可以相应的分为静态的距离知觉和动态的距离 知觉。静态的视觉线索是人们所熟悉的视网膜成像大小、双眼视差和结构级差等 ( l o o m i se ta l ，1 9 9 2 ；l o o m i s & k n a p p ，2 0 0 3 ；v e l i s a v l j e v i e e l d e r ，2 0 0 6 ) ；动态的 视觉线索主要是视觉流，视觉流是指在个体移动或旋转过程中，外界物体在视网 膜上所成像的相应变化。根据动态的视觉线索个体能够确定时空之间的关系 ( p r o f f i t t ，2 0 0 6 ；l o o m i s k n a p p ，2 0 0 3 ) 。动态的距离知觉是距离知觉的一个方面， 它源于静态的距离知觉。w i t m e r 和k l i n e ( 1 9 9 8 ) 认为尽管静态的距离知觉和动 态的距离知觉两者所涉及的实验任务比较相似，但静态距离知觉只是单纯的知觉 两南人学硕十学位论文 1 引言 任务( p e r c e p t u a lt a s k ) ，而动态距离知觉除了单纯的知觉任务还涉及到认知任务 ( p e r c e p t u a lc o g n i t i v et a s k ) 。在非视觉指导的距离知觉中，本体信息( i d i o t h e t i c i n f o r m a t i o n ) 是最主要的距离知觉线索。在已有的研究中，本体信息包括：运动 过程中四肢伸缩产生的肌肉感( p r o p r i o c e p t i v ec u e s ) 、运动加速和旋转引发的前庭 内耳感( v e s t i b u l a rc u e s ) 、以及运动输出信号( m o t o re f f e r e n ts i g n a l s ) 等( p h i l b e c k & l o o m i s ，1 9 9 7 ，l o o m i se ta l ，1 9 9 2 ) 。s u n 等人研究发现在视觉指导下的静态距离 知觉、视觉指导下的动态距离知觉和非视觉指导下的动态距离知觉三种不同条件 下，被试判断距离的准确性十分接近，没有显著差异，这表明在剥夺视觉线索的 情况下，本体信息能为距离知觉提供足够的线索。非视觉指导的距离知觉涉及的 过程和机制比视觉指导的距离知觉复杂的多，目前对于非视觉指导的距离知觉研 究较少，还有待进一步的研究。 第二种分类是依据在距离知觉过程中所依赖的空间参照系的不同，可将距离 知觉分为物我距离知觉和物物距离知觉两类，前者依赖于自我参照系的距离知 觉( e g o c e n t r i cd i s t a n c e ) ，后者依赖于非自我参照系的距离知觉( e x o c e n t r i c d i s t a n c e ) 。自我参照系的距离知觉要求被试观察目标物与自己之间的距离，即表 征目标物相对于观察者自己的距离，并对这段目标距离做出估计( l o o m i se ta 1 ， 1 9 9 2 ；p h i l b e c k & l o o m i s ，1 9 9 7 ；s u ne ta 1 ，2 0 0 4 b ) 。非自我参照系的距离知觉要求 被试观察水平方向或者纵深方向上的两个目标物之间的距离，即表征一个目标物 相对于另一个目标物的距离，并对这段目标距离做出估计。l o o m i s 等人( 1 9 9 2 ) 研究发现，被试在自我参照系下的距离知觉最为准确，而在非自我参照系的距离 知觉条件下，所做出的距离估计与标准距离相比，显著低估，从而表明在两种不 同的参照系下人的大脑对距离信息的加工是不一致的。另外，w r a g a ( 2 0 0 0 ) 的 研究发现在物物距离知觉时，被试对纵深方向上的距离知觉( ad i s t a n c eo r i e n t e d i n d e p t h ) 与横向方向上的距离知觉( ad i s t a n c eo r i e n t e di naf r o n t a l p a r a l l e lp l a n e ) 相比，会出现缩短效应( f o r e s h o r t e n i n ge f f e c t ) ，即被试对纵深方向的距离估计要 明显低于横向方向的距离估计。在各个信息线索方面的物我距离知觉都已经取得 了很大进展，然而，目前对于物物距离知觉的相应研究仍较少，还需要进一步的 深入研究。 第三种分类是依据实验环境的不同，可将距离知觉划分为现实环境的距离知 觉和虚拟环境的距离知觉。前者的实验场景是在实验室的人工环境或者是自然环 境中进行的距离知觉研究，而后者是利用虚拟现实技术模拟现实的环境进行的距 离知觉研究。在以往的研究中，距离知觉研究侧重于静态距离知觉线索研究，相 对而言，动态距离知觉研究较少。原因在于现实环境中，自身运动过程中视觉信 息( 视觉流) 与非视觉信息( 移动线索) 之间的耦合关系，它们很难被分离或者 2 两南人学硕十学何论文1 引青 是被单独的操纵，因此在现实环境中研究多种信息共存时各个成份的相对重要性 以及多感官的整合变得很困难。近几年来，以计算机科学和数字技术为核心的虚 拟现实技术给心理学研究带来了一种崭新的研究工具和研究范式。虚拟现实技术 就是在计算机上模拟现实的外部世界，从而创造出现实环境的逼真物，使得人能 够漫游于此环境中，并且能够操纵这个环境，而且人在此环境中可以有所动作， 同时所创设的虚拟环境也能够对人所做出的这些动作做出交互。虚拟环境中距离 知觉的研究是在现实环境中距离知觉研究的基础上，对距离知觉的进一步探索。 运用虚拟现实技术可以操纵视觉流和移动线索在现实世界的耦合关系，使呈现的 视觉流与移动线索信息可定量化的操控，从而调节视觉流和移动线索之间的关系。 研究者既可单独考察视觉流或移动线索信息对距离知觉的影响，也可研究不同感 官之间的整合机制( l o o m i s ，b l a s c o v i c h ，& b e a l l ，19 9 9 ；s u n ，l e e ，c a m p o s ，c h a n ，& z h a n g ，2 0 0 3 ) 。在现实环境或者虚拟环境下进行距离知觉研究，本质上没有区别， 两者都是为了揭示人类如何感知外部世界，评估人类使用哪些视觉或者非视觉线 索来感知距离和指导人类运动的。 1 1 2 距离知觉的研究方法 早期的距离知觉研究主要基于自然观察法，被试口头报告自己走过的距离， 或者判断两段目标距离的比率( l o o m i s k n a p p ，2 0 0 3 ) 。自然观察法方便易行， 然而，在现实环境中自然观察法无法操纵自变量，不能对影响距离知觉的各种信 息做定量分析。近年来关于距离知觉的研究，往往要在较大范围内布置实验场景 ( 从1 米到2 0 米空间知觉的范围) ，大多采用再现法，即设计两个试验阶段：第 一阶段为距离呈现阶段，第二阶段为距离再现阶段。距离呈现阶段要求被试观看 或行走感知一段标准距离；距离再现阶段通过让被试完成视觉匹配任务( v i s u a l m a t c h i n gt a s k ) 或者盲走匹配任务( b l i n dw a l k i n gt a s k ) 来再现距离。视觉匹配 任务是被试静止不动( 排除本体感觉的信息) ，自主调节一段距离使其与第一阶段 呈现的距离相等；盲走匹配任务是被试戴着眼罩行走( 排除视觉信息线索) 一段 距离使其与第一阶段呈现的距离相等。自然观察法和再现法是研究距离知觉的两 种常用方法，为了进一步探查距离知觉过程中各种信息线索的加工和整合机制， 在研究中形成了三种重要的实验范式：全部线索范式、减少线索范式和冲突线索 范式。在全部线索范式中，各种线索常常是可以同时获得的。由于多种信息都来 自现实环境中，全部线索范式具有较高的实验效度，但是利用这种范式无法分离 出单独的视觉信息或者非视觉信息，这就给研究每种距离知觉线索信息贡献造成 极大的困难：在减少线索范式中，减少一种或多种有代表性的、可用的有效线索， 从而对单个信息线索的作用进行考察。在自然的环境中，减少线索范式多用于静 3 两南大学硕十学位论文1 引言 态的距离知觉研究，而却很少用于动态的距离知觉研究，原因在于在现实环境中， 动态的距离知觉中各种线索之间存在着固定或者共变关系，减少线索范式很难分 离这些共变关系。减少线索研究范式可以考察在距离知觉时，单个线索信息的可 利用性。但在研究几种线索信息如何被加工以及相应贡献权重时，此范式却有很 大的局限性；冲突线索范式通过操纵某个感官通道使它们之间的固定关系发生改 变，从而深入研究各个通道的加工过程、各种线索冲突整合策略机制。由于表征 距离的各种线索之间存在固定的或共变的关系，因而很难确定某种线索在距离知 觉中所起的单独作用。然而冲突线索范式却有效的解决了这个难题。 尽管上述这三种研究范式的侧重点有所不同，但不管用何种范式都是为了解 决同一个问题，即人是否能够利用一种或多种距离信息线索比较准确的对目标距 离做出估计。全部线索研究范式具有较高的实验效度，但由于我们所处的现实环 境中各种线索常常是耦合在一起的，很难分离出单个线索对距离知觉的贡献。减 少线索研究范式可以对单个线索的作用进行考察，但局限性在于难以探讨不同线 索之间的加工整合及其权重关系。冲突线索范式可以研究当各线索存在固定的关 系或者是共变关系时，制造线索冲突来研究本体信息与时间信息的耦合关系。这 种范式多用于虚拟的环境中，在现实环境中对于动态距离知觉的研究作用有限。 总而言之，影响距离知觉的因素有很多，上述三种研究范式各有利弊，任何一种 方法都不可能完全控制或排除所有影响因素。因此，多数情况下，三种研究范式 结合起来、相互取长补短使用才能有效研究距离知觉的本质及其规律。 1 2 地表结构的距离知觉研究 地表是人类的栖息之地和主要的活动场所，人类的一切活动都只能在地表上 进行。地表不仅给人提供从立足点延伸到地平线的距离线索，而且也提供不同物 体之间的距离信息。g i b s o n ( 1 9 4 6 ) 提出了三维空间视觉问题是一个从观察者向 远处不断延伸的知觉连续表面的基本的问题，他认为视网膜梯度可以为知觉连续 的地表提供刺激信息。在众多梯度中有一个视网膜的纹理梯度，基于结构元素的 相对大小和和元素之间的空间，投射的影像向后退或者倾斜形成斜面，并且梯度 的数量关系到形成的倾斜的表面。因此，结构元素的密度为知觉距离提供深度线 索，并且元素增加的比率为知觉斜面提供信息。自从g i b s o n 系统而确切的说明了 地表理论以后，大量的研究证实了地表结构与斜面和距离的知觉之间的这种关系 ( h o w a r da n dr o g e r s2 0 0 2 ；s e d g w i c k1 9 8 6 ，2 0 0 1 ) 。 1 2 1 单一连续地表结构上距离知觉的研究 l o o m i s 等人( 1 9 9 2 ，1 9 9 7 ) 在单一连续地表上进行以自我为中心距离知觉的 4 两南大学硕十学位论文1 引青 研究中发现，观察者能够准确的估计出目标距离，而在非自我为中心的距离知觉 中观察者对目标距离的估计不准确。他们认为被试在观察目标物到自己的距离时， 能够建立一种对目标物持久的、多感觉通道的空间表征或者是空间想象( s p a t i a l i m a g e ) 。从知觉距离到再现距离，已有研究假定存在知觉的距离( p e r c e i v e d d i s t a n c e ) 这个中间变量，这是一个确定的数值，通过被试在知觉阶段加工各种感 官信息而形成，并储存在短时记忆中，在随后的再现阶段通过某些转换机制输出 为视觉匹配的距离或者盲走匹配的距离。p h i l b e c k 和l o o m i s ( 1 9 9 7 ) 考察了在黑 暗和照明两种条件下，被试对7 9 5 0 0 c m 范围内的目标物的距离判断，结果发现 黑暗条件下的口头报告的结果和盲走匹配值的结果都呈现出高估短距离，低估长 距离的趋势，并且口头报告法和盲走匹配法得到的距离判断值形成相互映射的单 一函数关系( s i n g l e v a l u e df u n c t i o n ) ，实验结果支持了存在知觉距离这一中间变 量的假设，不同的距离再现方式都是知觉距离的指示器。然而，p h i l b e c k 和l o o m i s 的研究结论尚具有间接性和推论性，检验不同的距离再现方式是否存在一个共同 的中间变量需要更加直接和深入的探讨。 s i n a i 等人( 1 9 9 8 ) 认为视觉系统是基于准二维的坐标系统关于地表，而不是三 维的坐标系统。三维空间n - - 维空间的投射的属性是存在在水平线上的，在双眼 的平面，无限远处，所有的水平线会聚在一起，基于三角法，视觉系统确定从观 察者到在地面上的物体之间的这段距离，只要在物体到水平线之间的这个角度和 观察者的高度，就可以知觉这段距离。o o i ( 2 0 0 1 ，2 0 0 4 ) 等人验证了从物体到水 平线之间角度的偏差是可以作为距离估计的线索的。当物体与水平线之问的夹角 越大时，物体就越接近观察者。这是因为水平线是恒定不变的，当观察者的角度 水平线与物体之间的角度增长时，内在的物体到观察者脚下的角度会减少，这也 就意味着物体越接近。d i x o n 等人( 2 0 0 4 ) 证明眼高对物体的大小可以是一个线 索。利用一个物体到地面的高度是和视网膜上成像相等物理原理，证实了一个物 体实际的大小只要知道了他的眼高就可以从他的视网膜成像中分析出来。当观察 者和实际物体的高度都知道时，这也可以为距离判断提供线索。一个很简单的线 索在观察一个物体的大小时，这个线索就是相对大小，观察者判断距离自己近时 的物体较大，而判断距离自己较远的物体时较小( p a l m e r , 1 9 9 9 ) 。上述的研究结 果都是建立在单一连续的地表结构的条件下，然而，在现实环境中，人类行走的 地表结构有时并非单一的地表结构，也可能包含有草地、沙地、石子、和其它一 些物质的地表，因而，包含某一种物质的一块区域与包含其他物质的另一区域会 形成分割的界面，从而在地面上形成不连续的地表结构，g i b s o n ( 1 9 5 0 ) 研究认 为当连续的地表结构被破坏时，距离知觉会不准确。 西南大学硕十学位论文1 引言 1 2 2 非单一不连续地表上距离知觉的研究 s i n a i 等人( 1 9 9 8 ) 在室外环境中验证了g i b s o n 的地表理论，实验中在标准 刺激呈现阶段分别向被试呈现三种地表结构，一种是连续单一物质构成的地表结 构，另一种是单一物质构成的地表结构但不连续，中间有间断( 如挖一个坑) ，最 后一种是两种不同物质构成的非单一的地表结构( 水泥和草地) 。在距离匹配阶段 分别要求被试完成盲走任务( b l i n dw a l k i n gt a s k ) 和视觉匹配任务( v i s u a l m a t c h i n gt a s k ) ，实验结果发现上述两种匹配任务均得出类似的结果，即在单一物 质构成的连续地表结构的条件下，知觉目标物到观察者之间的这段距离时最准确 的，而当地表结构有间断或者两种物质构成不连续的地表结构时，被试知觉目标 物到观察者之间的这段距离会变得极其不准确，具体来说，当被试知觉到地表结 构有凹地形成的间断时，其距离知觉会高估；而当知觉两种不同物质构成不连续 的地表结构时，被试的距离知觉会低估，在两种不同的地表结构时，目标物到观 察者之间距离即便很短也会被低估。、u 等人( 2 0 0 2 ) 在虚拟现实中利用视觉匹 配任务也验证了s i n a i 等人的结论。 对于观察者为何在连续的由单一物质构成的地表结构条件下，比较准确的估 计出目标物到观察者之间的距离，而在不连续的由两种物质构成分界的地表结构 条件下，距离知觉为什么会低估? 研究者纷纷就此问题进一步的探讨，有两种假 说。一种假说有的研究认为不同地表结构上发生距离知觉的低估是由于人的视觉 系统中本身存在着一个内在的偏差( i n t r i n s i cb i a si nt h ev i s u a ls y s t e m ) ，人在知觉 较远的距离时，远处的深度线索会在视觉系统上形成一个斜面( 如图l 所示) 。最 近的研究支持了这个观点，视觉系统利用参照系建构一个地表表征确定地面上目 标物的位置。当地表表征基于非最优地表信息在真实三维空间环境中，例如当目 标物与观察者之间的地表被一间隙打断时，或者被一物体阻断时，或者突发性的 纹理梯度的变化( 水泥与草地) ，估计目标物到观察者之间的这段距离会被低估。 另一方面，当地表表征能被准确的建构时，会与角度偏差联合( o o ie ta l ，2