认知心理学第三章_感知觉.ppt

1、第三章 感知觉,第一节 感觉信息加工 第二节 知觉信息加工 第三节 模式识别,第一节 感觉信息加工一、感觉信息加工概述,（一）感觉的涵义 感觉是人脑对客观事物的各个属性、某种具体特征的直接反映。是一个人接受外界信息的过程，也是一个人觉察和获取刺激信息的重要渠道，亦是人们关于世界一切知识的重要源泉 （二）感觉信息加工 它是指感觉器官与刺激信息相互接触（或作用）之后，感受器将物理刺激转化为生物电信号，并通过动作电位把外部事件的信息传递到大脑中枢特定区域的过程 感觉信息（Sensory Information）：外部信息在人脑内瞬间滞留，是尚未经过诠释与归类的信息（Pre-categorical）,

2、二、感觉测量,（一）感觉阈限测量 费希纳的心理物理法，1860年，通过物理量的变化来引起心理上的反映 阈限值 韦伯定律：K=I / I （二）信号检测理论 判断标准与辨别力d,接受者的两择判断与抉择矩阵,第二节 知觉信息加工,一、知觉概述 知觉是人脑对客观事物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的、整体的反映 认知心理学认为，知觉是人脑对感觉信息的组织和解释，即获得并说明感觉信息的意义的过程 二、知觉信息加工过程 包含互相联系的几个方面：觉察、辨别、确认 直接知觉和间接知觉,直接知觉：知觉者直接从客观事物中获得信息，并对它们进行整体属性的反映 间接知觉：知觉者利用自己的知识经验来对客观事物进

3、行整体属性的反映 它们包含相互联系的两种信息加工过程： 自下而上（Bottom-Up）加工。它是指由外部刺激信息开始的加工，强调感觉器官中滞留信息在知觉中的作用。较小单元转向较大知觉单元，连续阶段的加工。又称为数据驱动加工（Data-driven processing） 自上而下（Top-Down）加工。它是指在知觉时，个体运用自己已有的知识经验和概念来加工当前的刺激信息的过程。又称为概念驱动加工（Concept-driven processing）,知觉的自下而上和自上而下加工是两种方向不同的信息加工过程，两者相互作用而构成统一的知觉过程,知觉的两种加工由（美）麦克莱兰（J L McClel

4、and）和鲁姆哈特（D E Rumelhart）提出，他们认为知觉有三个水平，每一个水平有三种不同的神经细胞元素构成。初级的神经细胞元素为特征水平，第二级为字母水平，第三级为单词水平。如下图,第三节 模式识别一、模式识别概述,模式：指由若干元素或成分按一定关系集合而成的某种刺激结构或刺激的组合 模式识别：指人把输入刺激（模式）的信息与长果记忆中的信息进行匹配，并辨认出该刺激属于什么范畴的过程 对物体、图像、语音、符号或人脸的识别过程，都属于模式识别,二、模式识别过程,模式识别是一个典型的知觉活动过程，离不开个体的知识经验 一般经历分析、比较和决策三个阶段 分析：把感觉信息按其原来的物理特征与属

5、性抽取出来，并分解成各个组成成分，以把握它的形式、结构和特征 比较：把抽取出来的特征或属性信息，与长时记忆中已存储的各种信息进行比较 决策：比较之后，对刺激信息模式与哪一种记忆信息编码最为匹配作出判断，从而了解模式的意义并赋予模式名称,三、模式识别理论 (一)模板匹配理论（Template-matching Theory） 核心思想：在人的长时记忆所编码的信息中,存储着各式各样的来自个体过去经历的各种外部模式的拷贝或复本,即模板,它们与外部刺激存在着一一对应的关系 模式识别是刺激信息与脑中某个或某些模板产生最佳匹配的过程,三、模式识别理论 (一)模板匹配理论,模式识别是通过模式与记忆系统中存储

6、的不同模板进行比较和匹配的过程。当刺激模式与模板完全匹配或重叠时，该刺激模式就被识别了。当刺激模式与模板在大小或方向上不完全吻合时，视觉系统必须将输入的信息加以调整，使之“正常化”；如果刺激模式与模板完全不重叠，该模式就会被当成另一种不相识的模式而遭到拒绝,支持模板匹配理论的实验证据：,菲利普斯(Phillis,1974)的实验 Warren（1974）的实验 Person的实验 模板匹配理论比较容易在计算机上加以实现,模板匹配理论没有明确的问题：,对刺激的加工是从局部特征开始的还是从整体特征开始的？ 模板的编码形式是怎样的？ 刺激与记忆中的各种模板的比较是同时进行的（平行加工），还是一个个相

7、继进行的（系列加工）？,对模板匹配理论的补充和修正,Lindsay & Norman(1977)给模板理论增加一个预加工(Preprocessing)过程，即在模式识别的初期阶段，在匹配之前，将刺激的外形、大小或方位等加以调整，使之标准化。这样就可以大大减少模板数量。,模板匹配理论的不足与局限：,第一,根据模板匹配理论的观点，人必须事先存贮相应的模板，才能识别一个模式。即使附加预加工过程，这些模板的数量仍然是十分巨大的。这不仅给记忆带来了沉重的负担，而且也使模式识别缺少灵活性。依照这种方式来进行模式识别，至少对于人来说是不经济的。事实上，人能在模式的物理属性广泛变化的范围内进行模式识别，人可以

8、识别不同手写体的字，当字形在大小、方向、清晰度方面出现某些变异，识别仍无困难。模板匹配理论难以完全解释人的模式识别。,第二，模板匹配理论无法解释人为何有时能够非常迅速地识别一个新的、不熟悉的事物的这种常见情况； 第三，模板匹配理论没有说明模板匹配的信息编码形式，即比较是平行加工还是系列加工，是从局部特征开始，还是从总体特征开始。模板的编码形式,即在我们的大脑中模板以什么样的形式贮存的，模板说也没有说明,(二)原型说或原型匹配理论,该理论认为，在记忆中贮存的不是与外部模式有一一对应关系的模板，而是事物原型(Prototype) 所谓原型是指头脑中存储着的代表一组物体的关键特征的表征 在模式识别过

9、程中，外部刺激只须与原型进行比较，而且由于原型是一种概括表征，这种比较不要求严格的匹配，而只需近似的匹配即可,证明原型确实存在的实验证据,Posner(1967)的实验 Franks和Bransford(1971)的实验 Reed(1972)的实验 Solso 和 Carthy(1981)的实验,Reed(1972)的实验,（三）特征分析说或特征匹配理论,模式或事物是由若干元素或特征按照一定的关系组合在一起构成的，因此要识别事物或模式，就可以分析它们的基本属性或基本特征。 模式识别是由一个特征觉察系统提供的信息来建造一个模式的过程 在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分析，也就是抽取刺激的

10、有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记忆中的各种刺激的特征进行比较，一旦获得最佳的匹配，外部刺激就被识别了（一般的特征分析模型）,支持特征分析说的实验证据,Lindsay & Norman(1977)、Gibson(1969)的研究 Neisser(1964)的实验 Pritchard(1961)的固定网像实验 休伯和威塞尔（Hubel & Wiesel,1959，1963,1968）的神经生理学研究 Lettvin(1959,1961)的研究证明青蛙的眼中亦存在特征侦察器,“泛魔堂”（鬼城）模型,谢夫里奇(Selfridge)1959年 提出 泛魔堂是对模式识别的特征分析系统的一

11、种比较形象的说法 模式识别过程分为四个层次，每个层次都由一些“鬼”来执行某个特定的任务，这些“鬼”在刺激输入的作用下开始工作，各自履行着不同的职责,第一层小鬼叫“图像鬼”（映象鬼），它的作用类似于感觉登记器，将外界信号加以登记，并短暂地保留下来 第二层小鬼叫特征鬼，它分析由图象鬼所保存的表象，并发现它们的某些特征，不同特征鬼担任不同的职责。当一个特征鬼发现了它正在寻找的某一特征时，它就“喊叫起来”或发出信号 第三个层次的小鬼叫做认知鬼，它们始终监视各种特征鬼的反应，每个认知鬼各负责一个模式，它们都从特征鬼的反应中寻找各自负责的那个模式的有关特征，当发现有关的特征时，它们就会喊叫，发现的特征越多，喊叫声就越大 第四层小鬼叫做决策鬼，她倾听来自所有认知鬼的呼声，并确定谁发出的信号最多，选择喊叫声最大的那个认知鬼所负责的模式，作为所要识别的模式,（四）结构优势描述理论,过去的知识经验在知觉中有重要的作用，常表现出上下文效应。 上下文效应的表现为：字词优势效应，客体优势效应，构型优势效应等 1996年布鲁斯（ Bruce）提出结构优势描述理论，即结构是由“一些描述特定构成的命题组成，这些命题是象征性的，虽然是用词汇来描述它们，但是它却不是语言的。”,一、字词优势效应,1.什么是字词优势效应 识别一个词中的字母的正确率要高于识别一