单、双眼深度知觉的测量

1、单、双眼深度知觉的测量摘要 深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉。作为深度知觉的线索有肌肉线索、单眼线索和双眼线索。 本实验的被试为心理系大二学生,将学习对霍瓦-多尔曼深度知觉测试仪的使用，目的为学习使用深度知觉仪测量知觉阈值，比较双眼与单眼辩别深度的差异。实验采用ABBA 法分别做单眼、双眼深度知觉辨别实验, 验证了双眼视差比单眼线索在判断相对距离时有更大的作用。并且利用公式=206265aX/D(D+X)计算双眼视差角（即深度知觉阈限）的值。 实验中的变异刺激起始点采用随机法，以消除动作误差，并采取休息来减少疲劳误差，实验仪器本身也已经消除了除视网膜及视差以外的线索，总体来看，误差对实

2、验结果的影响不大。 该实验可以广泛地应用于与深度知觉有关项目运动员的测试和选拨。关键词深度知觉，单双眼，深度知觉阈限，视差角。1 引言 知觉（perception）是当前的客观事物的各个部分和属性在人脑中的综合反映。因此，知觉的事物是复合刺激物，知觉一般是由多种分析器的联合活动产生的。从知觉的通道特点和知觉对象的时空属性划分，知觉包含了视知觉、听知觉、空间知觉、时间知觉等，目前还有无觉察知觉的实验。 深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉，它的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合测定。在外界对象离眼一定距离时，人眼能感受到的深度知觉是受刺激差异程度影响的。 本仪器可测量人视觉深度知觉的能力，

3、并且在这种测试条件下，除了双眼视差，即网膜上造成的差异是深度知觉的明显的线索起作用外，排除了其他深度知觉的线索。作为深度知觉的线索多种多样。主要有： 1）单眼视觉线索：遮挡(superposition)，线条透视(linear perspective)，空气透视，明暗，阴影(shadow)，运动级差，结构级差等。 2）双眼线索：水晶体的调节和双眼视轴的辐合(vergence)两种。 3）双眼视觉线索(binocular cues)的双眼视差(binocular disparity)是知觉立体物体和两个物体前后相对距离的的主要线索，借助双眼视差比借助上述各种线索更能精细地知觉相对距离，特别是在缺

4、乏其他线索来估计对象距离的时候，双眼视差更为重要。 当人看远近不同的平面物体时，由于两眼相距约65mm，两眼视象便不完全落到对应部位，这时左眼看物体的左边多一点，右眼看物体的右边多一点，它都偏向鼻侧。这样，在不同平面上的物体在两眼视网膜上的成像就有了差异，这一差异便称为双眼视差。因为双眼比单眼有更多的深度线索可以参照，所以根据以往的资料和生活实际，均可得到单眼的深度知觉准确性差于双眼。 深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合测定。以往对于深度知觉准确性的测定主要有以下两种方法： 1）三针实验(three-needle experiment)。次实验是由赫尔姆霍兹(H.V.Helmhol

5、tz，1821-1894)设计的。以两针为标准，被试在一定距离外，调节第三根针，使之与前两针在同一平面为止。黑姆霍兹的实验证明像差阈限小于60角度秒。 2）霍瓦-多尔曼(Haward-Dolman)深度实验。1919年有霍瓦设计的深度知觉测量仪(depth perception apparatus)，代替三针实验。本实验正是采用这种方法。此仪器可测量人视觉深度知觉的能力（深度知觉敏锐度），并且在这种测试条件下，除了双眼视差，即网膜上造成的差异是深度知觉的明显的线索起作用外，排除了其他深度知觉的线索。它可以广泛地应用于与深度知觉有关项目运动员的测试和选拨。 深度知觉阈限是用双眼视角差来表示的。用

6、a代表双眼间的距离，F代表相应的变异刺激，F代表两根标准刺激中的一根。R代表与双眼轴垂直相交的至F的距离。代表在F与F间垂直相交的距离差。2代表左眼视线至两个对象的视角，1代表右眼视线至两个对象的视角。由此可知，21即为视角差，即相应于两眼对两个对象的视线。21在理想情况下是以角单位表示的两个对象间的网膜上距离的标尺。 在弧度计算时，若计算到弧秒就应该乘上206265这一转换系数。公式为：视差角=206265aX/D(D+X)（单位：弧秒）a：目间距65mm 图1 深度知觉图D：观察距离。本实验为2000mm（被试与仪器标尺零点距离，非观察窗口距离）X：视差距离，即判断误差（平均数） 人眼能够

7、在只有上下、左右的二维光学映象的基础上看出物体的深度, 这主要是双眼视差和单眼线索的作用, 但更主要的是双眼视差, 尤其是在缺乏其它客观线索估计对象距离的时候。因此, 飞行员、火车司机以及精密加工等方面的工人都要求有精确的双眼视差的深度辨别能力, 以便能准确判断有关对象的距离。2 方法2.1 被试本实验的被试为华东师范大学心理系本科学生一名，20岁，女生。矫正视力双眼1.0。2.2 仪器EP503深度知觉测试仪（华师科教仪器厂生产）2.3 程序 1被试坐在仪器面前约2米，手握反应键，眼晴与观察窗保持水平、通过观察孔进行观察。仪器内部立柱中两侧的立柱为标准刺激，中间一根立柱为变异刺激，先由主试调

8、到某位置（起始位置每次要随机）。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。主试从标尺上读出变异刺激和标准刺激的距离误差。 2在双眼视觉的情况下，进行20次实验，其中有10次是变异刺激（可移动立柱）在前，由近向远调整；有10次是变异刺激在后，由远向近调整，顺序及起始点随机安排，记录每次的距离误差，求出20次的平均结果。 3按照上述程序，再做单眼视觉实验各20次。3 结果Statistics 双眼远到近双眼近到远单眼远到近单眼近到远NValid10101010 Missing10101010Mean-.7200-.5500-3.5600-4.2500Std. Deviation

9、.53914.327453.705612.62985表一 双眼和单眼的深度知觉的平均数和标准差 由数据可得,双眼远到近、双眼近到远、单眼远到近、单眼近到远四组分别的平均数和标准差。初步发现，双眼的深度知觉好于单眼的深度知觉，并且双眼深度知觉的标准差小，说明成绩比较集中和稳定；单眼深度知觉的标准差离散程度比较大，说明数据差异大，存在异常值。 随后，对于数据作了进一步的统计发现： 双眼和单眼2组之间，p=0.010.05，表明没有显著差异。 单眼远到近和近到远2组之间，p=0.3010.05，表明没有显著差异。 单眼中，左眼和右眼2组之间，p=0.8430.05，表明没有显著差异。4 讨论4.1

10、注意事项双眼深度知觉受照明条件影响, 我们在良好照明条件(三柱的仪器里面有日光灯) 测得结果。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估计对象距离, 要求被试者双眼水平, 不能看到三根柱的底座, 以免利用对深度知觉提供另外线索。4.2 双眼深度知觉 每次实验中，主试随即选择先远后近或先近后远的顺序，同时在起始距离大致囊括所有尺度的前提下随即选择起始点，让被试进行调整。数据中可得，双眼深度知觉的平均判断误差较小，证实了双眼深度知觉由于存在多种线索，距离辨别比较准确。另外，判断误差的标准差也较小，说明了被试猜测成分较小，基本确定并稳定。双眼深度知觉是非常精确的

11、, 一般人的最低视差限度约为5 10 弧秒。本实验测得被试双眼视觉差是21.22。4.3 单眼深度知觉实验中不仅要求被试者的眼睛与入口水平,而且在做完每次调整后, 要求被试不要用双眼观察入口, 以免被试者无意识知道主试调立柱的情况。如果被试者一旦意识到这点便会在宏观上估计距离, 从而影响单眼深度知觉。为了尽可能减小实验误差，采用左右眼交替实验，统计发现，左右眼单眼深度知觉没有显著差异。单眼深度知觉平均判断误差较大，证实了由于线索的单一，深度知觉受到较大的影响。而单眼深度知觉误差的标准差较大是由于被试单眼辨别距离较大，猜测成分较多，造成数据差异较大，有异常值的存在。44 实验误差分析 观察数据可

12、以发现，前部分的判断误差比较稳定，在中间部分，尤其是单眼深度知觉，异常值较多。经过分析，可能原因是被试产生疲劳效应，专注度和认真度降低，因此对数据的准确性产生了一定的影响。 另一方面，实验后期的数据又有一定的回归，趋于稳定，这可能是由于多次的实验，被试产生了练习效应，对仪器有了熟悉，调整按钮长短和距离的把握有所增加，因此判断误差较小。 最后，深度知觉仪有一定缺点，在被试调整距离过程中,若达到调整范围的两端，仪器会发生提示音，立柱停止不动。这时从“动静”的过程给被试者提供了另一种线索。当被试熟悉仪器后，可能会依靠这个线索来把握大致0点距离，对数据的真实性造成一定的影响。若仪器能使立柱到达两端后自动返回随即距离，则可能消除这个因素的误差。5 参考文献实验心理学 郭秀艳 人民教育出版社心理学实验指导手册 杨治良、王新法华东师范大学出版社心理学实验指导 黄希庭 人民教育出版社心理学实验指导 才让措 西南交通大学人眼深度运动知觉的研究 章海军、石青云 心理学报深度知觉教学实验研究单眼和双眼在辨别深度中的差异 王盛平、李安 杭州师范学院学报（社会科学版）6 附录双眼观察(cm)