2025年大学认知科学与技术专业题库- 认知科学与技术的视觉认知研究

2025年大学认知科学与技术专业题库——认知科学与技术的视觉认知研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.根据格式塔心理学理论，以下哪种现象最能说明“闭合”原则？()A.我们倾向于将不完整的线条补全B.我们会将散乱的点组织成有意义的图形C.我们更容易注意到画面中突然出现的物体D.我们会根据物体的相对位置来判断其深度2.在视觉信息加工的信息加工理论中，哪个阶段主要负责将感觉信息转化为有意义的模式？()A.输入阶段B.译码阶段C.存储阶段D.提取阶段3.特征整合理论由谁提出，其核心观点强调什么？()A.詹姆斯，刺激驱动B.格式塔学派，整体大于部分之和C.布鲁默，认知参与D.特瑞斯曼，注意在特征提取中的关键作用4.以下哪种脑成像技术更适合研究视觉皮层活动的时间分辨率？()A.fMRIB.EEGC.PETD.MEG5.视觉系统中负责处理颜色信息的皮层区域主要是？()A.V1（初级视觉皮层）B.V2C.V4D.MT（运动皮层）6.在物体识别过程中，当物体被整体识别出来后，才进行局部特征分析的理论模型是？()A.模板匹配模型B.特征整合理论C.AMBA模型D.交互激活模型7.以下哪项不是视觉注意力的功能？()A.提高处理信息的效率B.排除无关干扰C.同时关注视野中的所有信息D.引导认知资源分配8.阅读时，我们能够识别单词即使在背景噪音中也能做到，这主要归功于？()A.视觉适应B.单词识别效应C.闪光暗适应D.双通道理论9.视觉皮层中哪个区域主要负责处理运动信息？()A.V1B.V2C.V3D.MT/V510.将深度信息（如视差）整合起来以判断物体距离的视觉过程称为？()A.明适应B.暗适应C.立体视觉D.视野二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.视觉系统中，负责处理初步的视觉信息，如边缘、角点和颜色的是______。2.观察物体时，我们首先注意到的是物体作为一个整体的轮廓，而不是其组成部分，这体现了格式塔的______原则。3.眼动追踪技术可以用来研究阅读时的______和回视行为。4.根据信息加工理论，视觉信息在通过感觉通道进入大脑后，会被转化为有意义的模式，这个过程称为______。5.色觉异常，如红绿色盲，通常认为与______系统中的某种缺陷有关。6.视觉注意可以分为空间注意和______注意两种主要类型。7.在视觉认知领域，fMRI技术通过测量______的变化来间接反映大脑皮层活动。8.面部识别不仅是识别个体，还包括判断个体的______和情绪状态。9.视觉信息的长期存储和提取过程，是视觉认知的重要环节，与记忆系统的______、______和______等阶段密切相关。10.计算机视觉领域中的目标检测和图像识别技术，受到了视觉认知中______和______等过程的启发。三、名词解释（每小题3分，共15分）1.视觉适应2.双通道理论3.交互激活模型4.视觉皮层5.面部识别四、简答题（每小题5分，共20分）1.简述视觉信息加工的信息加工理论的三个主要阶段。2.简述空间注意和选择性注意的主要区别。3.简述视觉研究中最常用的行为实验方法及其原理。4.简述视觉认知研究在人工智能领域的主要应用方向。五、论述题（10分）结合具体实例，论述视觉注意在视觉认知过程中的作用及其神经基础。试卷答案一、选择题1.B2.B3.D4.B5.C6.C7.C8.B9.D10.C二、填空题1.视觉皮层（初级视觉皮层V1）2.整体（或封闭）3.眼跳（或saccades）4.译码（或解码）5.视锥细胞（或视网膜色素）6.选择性7.血氧水平依赖（或BOLD信号）8.身份（或个体身份）9.编码、存储、提取10.特征提取、模式识别三、名词解释1.视觉适应：指视觉系统在光照条件发生变化时，其敏感度进行调节以适应新的环境，从而能够更有效地感知视觉信息的过程。包括明适应（从暗处到亮处）和暗适应（从亮处到暗处）。2.双通道理论：由米勒等人提出，认为阅读过程存在两个并行的通道：一个处理视觉信息（词形通道），对视觉细节敏感；另一个处理声音信息（语音通道），对语音信息敏感。在阅读初期，两个通道都参与工作，之后词形通道逐渐成为主导。3.交互激活模型：由贝尔和施瓦茨提出，认为视觉信息在初级视觉皮层处理后，会通过交互激活的方式向更高层次的视觉区域传递，且这种激活是双向的，高级区域的信息也能反馈影响初级区域的处理。该模型能较好地解释知觉的整合性和分离性。4.视觉皮层：位于大脑枕叶，是视觉信息进行高级处理的神经中枢。包括初级视觉皮层（V1）以及更高级的视觉区域（如V2,V4,MT/V5等），负责处理各种视觉信息，如颜色、形状、空间、运动等。5.面部识别：指个体识别和区分不同面部的能力，是视觉认知的一个重要领域。它不仅涉及对面部整体特征的提取，还包括对个体身份的判断、面部表情的解读以及人际关系和社会交往中的应用。四、简答题1.视觉信息加工的信息加工理论的三个主要阶段：*输入/感觉阶段（Input/SensoryStage）：这一阶段涉及视觉信息的接收和初步编码。光线进入眼睛，经视网膜上的感光细胞（视锥细胞和视杆细胞）转换为神经信号，通过视觉通路传递到大脑。*编码/转换阶段（Encoding/TranslationStage）：在这一阶段，感觉信息被转化为有意义的内部表征或模式。这包括对视觉特征（如边缘、角点、颜色、方向）的提取，以及将这些特征组织成更复杂的模式，如字母、单词、物体或场景。*存储/提取阶段（Storage/RetrievalStage）：这一阶段涉及视觉信息的存储（记忆）和后续提取。编码后的信息可以被短期存储（工作记忆）或长期存储（长期记忆）。当需要时，这些信息可以被提取出来，用于指导行为、决策或产生意识体验。2.空间注意和选择性注意的主要区别：*空间注意（SpatialAttention）：指将认知资源分配到视野中特定空间区域的过程。它使得个体能够优先处理来自某个空间位置的视觉信息，而忽略其他空间位置的信息。空间注意可以引导我们对视野中任何位置的刺激进行更精细的处理。其神经基础与大脑后部的注意网络相关。*选择性注意（SelectiveAttention）：指将认知资源分配到特定类型或特征的信息上，而忽略其他类型或特征的信息的过程。它通常用于处理同时出现的多个刺激，个体根据自身目标选择一个或少数几个刺激进行重点关注。选择性注意不仅限于空间维度，也可以应用于非空间维度（如声音的音调、颜色等）。其神经基础与大脑前部的前注意网络和执行控制网络相关。*主要区别：空间注意关注的是信息在空间上的分布，选择处理哪个位置的刺激；选择性注意关注的是信息在类型或特征上的差异，选择处理哪种类型的刺激。空间注意是选择处理哪个“点”，选择性注意是选择处理哪“类”信息。3.视觉研究中最常用的行为实验方法及其原理：*方法：反应时测量法（ReactionTimeMeasurement）是最常用的行为实验方法之一。它通过测量被试从接收到刺激到做出特定反应之间的时间延迟来评估认知过程。其他常用方法还包括眼动追踪（EyeTracking）、行为选择（BehavioralChoice）等。*原理：基本假设是认知过程需要时间，并且不同的认知过程或处理难度会导致不同的反应时。例如，识别一个简单刺激比识别一个复杂刺激所需时间更短；遵循简单指令比遵循包含冲突或需要更多推理的指令所需时间更短。通过控制刺激特性、任务难度和实验条件，并精确测量反应时，研究者可以推断出后台认知操作的效率、瓶颈和特性。例如，如果处理某个刺激需要更长的反应时，可能意味着该刺激的处理更困难或需要更复杂的认知机制。眼动追踪则通过记录眼球运动（如注视点、注视时长、眼跳幅度和方向）来推断被试的注意分配、信息获取策略和阅读理解过程。4.视觉认知研究在人工智能领域的主要应用方向：*计算机视觉（ComputerVision）：这是最直接的应用领域，旨在让计算机能够“看”和解释图像及视频中的视觉信息。包括：*图像分类与目标检测：自动识别图像或视频中的物体类别和位置（如识别图片中的猫、车，或在视频中框出行人）。*图像分割：将图像划分为不同的区域或对象，以便分别处理。*人脸识别与验证：用于门禁系统、监控系统、身份验证等。*场景理解：识别图像中的场景类别（如街道、办公室、森林）。*三维重建与测距：从二维图像推断三维结构和距离。*人机交互（Human-ComputerInteraction,HCI）：利用视觉认知原理设计更直观、高效的人机交互界面。例如，通过手势识别、眼动控制、视觉提示等方式进行交互。*虚拟现实（VirtualReality,VR）与增强现实（AugmentedReality,AR）：创造逼真的虚拟环境或将数字信息叠加到现实世界中，需要模拟视觉感知过程，确保虚拟物体或信息与现实环境的融合自然、真实。*自动驾驶：车辆需要通过视觉系统感知周围环境（其他车辆、行人、交通标志、道路线条等）来做出决策和驾驶。五、论述题结合具体实例，论述视觉注意在视觉认知过程中的作用及其神经基础。视觉注意是视觉认知过程中的一个核心环节，它指的是认知系统选择性地关注来自环境中的某些信息，而忽略其他信息的过程。这种选择性关注对于提高视觉信息处理的效率、增强感知的清晰度以及实现有效的行为指导至关重要。作用：1.提高信息处理效率：环境中的视觉信息是极其丰富和复杂的，注意机制使得我们能够从中筛选出最relevant或最重要的信息进行深入处理，避免被无关信息淹没，从而节省认知资源。*实例：在嘈杂的社交聚会上，我们能够专注于与我们对谈的人的言语和表情，而忽略周围其他人的谈话和活动。2.增强感知的清晰度和细节：注意会使得被注意的刺激在视觉系统中得到优先处理，激活更广泛的神经网络，从而提高对该刺激的感知清晰度和细节水平。*实例：当我们凝视一个物体时，该物体通常会显得更加清晰、生动，我们能注意到更多的细节，这被称为“注意放大效应”或“注意增强效应”。3.引导行为和决策：视觉注意引导我们关注可能的目标、危险或需要操作的对象，为后续的行为提供依据。*实例：驾驶时，注意集中在前方的道路、交通信号灯和其他车辆上，以做出安全的驾驶决策；寻找某物时，我们会将注意集中在可能存放该物品的地方。神经基础：视觉注意的神经基础研究主要借助认知神经科学技术，如fMRI、EEG、MEG和神经生理记录等。1.行为学证据：反应时测量表明，被注意的刺激的处理速度更快；眼动追踪显示，注意引导眼球运动的方向和模式。2.脑成像证据（fMRI/MEG/EEG）：*高阶视觉区域：注意被注意到的事物会引起其对应高阶视觉区域（如颞下回）的血流增加（fMRI）或神经活动增强（MEG/EEG）。*注意网络：被广泛认为存在一个贯穿多个脑区的“注意网络”，包括：*前注意网络（ANT）：位于大脑前部（如顶叶、额叶），负责检测环境中的显著刺激，并将注意资源初步分配。*后注意网络（PNT）：主要涉及后部的视觉皮层和顶叶区域（如顶内沟），负责维持注意焦点，对被注意的刺激进行更深入的分析和整合，并执行注意相关的运动控