深度知觉深度知觉实验报告【摘要】本次实验主要是通过测定几名被试在单眼和双眼两种不同的条件下对深度知觉的准确性，验证双眼产生的深度知觉的能力显著优于单眼的能力，并且运用发差分析检验不同个体之间的单、双眼深度知觉具有显著差异。

【关键词】深度知觉视差角单眼线索双眼线索【引言】深度知觉是空间知觉的一种基本类型，又称“距离知觉”或立体知觉，是指人对物体远近距离即深度的知觉。

人们可以自动利用多种线索形成对深度的知觉，三维空间中的物体结构、相对关系和敏感程度以及双眼的生理变化都是主要的信息来源。

总的来说，深度知觉的视觉线索主要可分为肌肉线索、单眼线索和双眼线索。

根据以往资料和生活实际，均可得到单眼的深度知觉准确性差于双眼的结论，认为双眼视差是深度知觉的主要线索。

作为深度知觉的线索多种多样，主要有以下三种。

（1）单眼线索指的是一只眼睛就能获得的线索，主要包括遮挡、线条透视、空气透视、明暗和阴影、相对高度、结构级差、运动视差和运动透视等。

（2）双眼线索，包括水晶体的调节和双眼视轴的辐合两种。

（3）双眼视觉线索的双眼视差，当人看远近不同的平面物体时，由于两眼相距约65mm，两眼视像便不完全落到对应部位，这时左眼看物体的左边多些，右眼看物体的右边多些，他都偏向鼻侧。

这样，不在同一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，是最主要的深度知觉线索。

这样看来，相对于双眼线索，单眼线索提供的距离信息是有限的，因为只有双眼条件才能利用双眼视差判断空间距离。

深度知觉阈限是用双眼视角差来表示的。

公式为：视差角=206265*b△D/[D(D+△D]（单位：弧秒）b：目间距65mm D：观察距离。

本实验为2m（被试与仪器标尺零点距离，非观察窗口距离）△D：视差距离，即判断误差（绝对值平均数），单位为mm 最早的深度知觉实验是黑姆霍兹于1866年设计的三针实验。

后来H．J．Howard于1919年设计了一个深度知觉测量器。

他测定了106个被试，结果发现，双眼的平均误差为14．4mm，其中误差仅5．5mm的有14人；误差有3．6mm 的有24人。

但单眼的平均误差则达到285mm，单眼和双眼平均误差之比为20：l。

这足以表明双眼在深度知觉中的优势。

两只眼睛的视野发生重叠是双眼视差产生的重要基础。

物体同时刺激双眼形成两个独立的网膜视像，而人们任然把它知觉为单一的物体。

缪勒（1912）认为这是由于物体的同一部分落在两个视网膜上相应点的缘故。

此后，缪勒和菲特用视野单向区这一概念来描述能产生视觉融合的空间点。

这个点就在两眼焦点和两眼网膜影像点连线的延长线上。

视差角（辐合角）是双眼视轴在注视点处相交所形成的夹角。

每个人的目间距（视焦点间距）不同，观察相同的事物时，视差角也不相同。

1960年Gibson和Walk以深度知觉为研究对象设计了视崖实验掀起了深度知觉研究的热潮。

视崖是一个四英尺高的桌子，桌子的顶部是一块厚的、干净的玻璃构成。

在桌子的一半下是有由白相间的格子图案构成的固体表面（浅滩）。

而另一半是同样的，但是它是和桌子下地面相平的（深渊）。

在浅滩的边缘，是一个看起来掉到地面的悬崖，实际上，玻璃覆盖了整个表面。

在浅滩和深渊中间是一个一英尺宽的中央板。

这个研究的被试是36名6~14个月的幼儿。

幼儿的妈妈也参加了实验。

每一个幼儿被放到视崖的中心板上，然后由妈妈现在深渊一边叫他们，然后是浅滩一边，以此形成对照。

实验结果证明6个月大的儿童已经具备了感知深度的能力，但是对于知觉的先天性与后天性问题并不能很好地解释。

之后，Campos Langer（1970 ）采用更为灵敏的技术（心率变化）对婴儿的深度知觉进行研究，并发现婴儿深度知觉的发展与其爬行经验有关。

之后的许多实验都表明，婴儿深度知觉的先天性和后天性、经验因素对深度知觉的影响，目前并没有一致的看法。

更被普遍接受的说法是，深度知觉的产生和发展是先天和后天经验的交互影响。

本实验通过在单眼和双眼两种不同观察条件下对深度知觉准确性的测量，验证以下假设：双眼产生深度知觉的能力显著优于单眼的能力。

【方法】1，被试本科生10人，实验时配戴眼镜，矫正视力正常。

2，仪器或材料 EP503深度知觉测试仪3，实验程序（1）被试坐在仪器面前，手握开关盒，眼晴与观察窗保持水平，通过观察孔进行观察。

仪器内部三根立柱中两侧的立柱为标准刺激，标准刺激对应的尺度0位与被试距离为2米。

以中间一根立柱为变异刺激，先由主试调到某位置，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（按同一方向调）。

主试记录误差。

（2）实验指导语：这是一个深度知觉测量实验，你能从深度知觉实验仪的窗口里看到三根垂直的黑色立柱。

二侧的是标准剌激立柱，中间一根是可由你操作前后移动的变异剌激柱，你的任务是先用双眼观察（第二组用优势眼观察），操纵遥控器，调节变异剌激，使其和两侧的标准剌激离你同样的远近就停止。

按此法做多次，要求都是一样。

实验要做很多遍，请你认真完成。

（3）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，求出10次的平均结果。

按照上述程序，再做单眼视觉实验20次，并求出平均结果（取绝对值）。

换被试继续实验。

【结果】1，计算各个被试在双眼观察情况下，表示深度阈限的视差角，并制成表格，观察发现，除个别情况外，不同被试的视差角相对稳定。

表1 各被试的视差角2，对被试的单眼和双眼的直觉深度的能力进行显著性T检验，得到结果，单眼和双眼的深度知觉具有显著性差异。

表2 单双眼深度知觉显著性检验类别M SD F P t df P双眼7.925 10.4376 **1140.000 -10.789 263.824 0.000.123单眼28.950 25.5083，分别对我组的10名组员的单眼和双眼的深度知觉进行方差分析，检验个体差异,得到结果，单眼和双眼的深度知觉存在个体差异显著。

表3 双眼和单眼的方差分析结果类别df F P双眼9 **.140.000144单眼9 **.40.0009324，对其中的两名男生和两名女生的双眼深度知觉进行显著性T检验，得到男女生的双眼深度知觉有显著性差异。

表4 男、女生深度知觉T检验类别M SD F P t df P女生 4.025 3.1505.708 0.019 -3.474 66.953 0.001 男生7.200 4.8475，对10名被试双眼深度知觉测验的前10次和后10次进行配对T检验，得到前后10次的测验没有显著性差异，说明没有形成明显的练习效应。

表5 前、后10次的配对T检验类别M SD t df P前10次8.590 12.3845后10次7.260 8.0448前-后 1.3300 11.7052 1.136 99 0.2596，对被试左右眼的深度知觉进行显著性T检验，得到被试左右眼的深度知觉具有显著性差异。

表6 左右眼深度知觉T检验类别M SD F P t df P左眼33.520 29.819817.927 0.000 2.569 170.082 0.011 右眼24.380 19.4021【讨论】1，由分析结果可知单眼和双眼的深度知觉有显著性差异，证明了双眼的深度知觉准确性显著大于单眼。

其主要原因是双眼视觉线索，除了双眼视差，还有水晶体的调节和双眼视轴的辐合。

双眼提供的线索是判断深度知觉的最主要的线索，当人注视一个平面物体时，它的每一点都落在两眼视网膜的对应点上,视象互相吻合，如将两眼视网膜重合起来,两个视象的位置是互相重合的,这时人就会知觉到一个平面的物体。

当人看一个立体物体时，两眼视象便不完全落到对应部位。

因为两眼之间有60～65毫米的目间距，所以左眼看物体的左边多些，右眼看物体的右边多些，两个视网膜象不完全重合，它们都偏向鼻侧，这样,立体的客体在两眼视网膜上的呈象就有了差异，这个差异就叫双眼视差。

两眼的不对应的视觉刺激转变为神经兴奋，传到大脑便形成深度知觉。

所以利用双眼线索是深度和距离知觉的主要途径，其效果要比利用单眼线索精细准确得多。

2，深度知觉的机制：由于人的两只眼睛相距大约65mm，当人们用双眼观察物体时，物体分别在两只眼睛的视网膜上成像。

有时候两个像正好落在对应点上，形成了单一融合的视像，有时候落在非对称点上，于是形成了不同程度的视差。

由此可见物体在两眼视网膜上的影像并不是完全重叠的。

这些不重叠的信息通过视神经到达视交叉。

而人类的视神经中，只有来自鼻翼的那部分交叉工作，来自颞侧的不交叉，形成了半交叉现象。

因此来自双眼的不重叠信息在视觉皮层处汇聚，导致了双眼视差，进而转化为神经冲动，传入大脑，经过大脑皮层的分析、综合活动，才产生了深度知觉。

可见，在二维空间的视网膜上，立体物是两个稍有差别的平面物像。

只是在经过大脑的加工之后，才有了深度知觉。

3，实验中被试单眼也可以判断远近主要是因为单眼视觉线索有：遮挡，线条透视，空气透视，明暗，阴影，运动级差，结构级差等。

利用这些条件，单眼也能分辨远近，但是准确性明显低于双眼。

4，在我们做实验时发现深度知觉测试仪有诸多需要改进之处。

首先标准刺激离人眼需要2米，这样并不能保证人不被其他无关因素所影响。

其次，由于调节距离时被试和主试使用的是同一个调节器，这样转换比较麻烦，而且主试调解时很容易影响到被试；并且由于机器的声音很大，所以主试在调节时机器发出的声音对干扰被试的判断，有可能会让被试跟着听到的感觉走。

5，本实验误差主要来源于样本质量的限制、简易实验工具的限制、视觉疲劳影响实验数据等因素。

其中视觉疲劳对实验结果的影响可能较大。

在实验中被试均表示视觉疲劳对他们的判断产生了困难，被试很容易出现视力模糊现象，且反应出一定的厌倦情绪。

尤其在单眼观察部分，由于被试并不能准确地知道正确的位置，所以只能不厌其烦地猜测和学习。

这可能也导致了后做的单眼视觉实验的误差较大。

此外，实验仪器本身的限制导致不能很好地模拟大多数单眼线索，并且仪器内光照不均会影响单眼明暗线索。

同时由于实验场地的限制，周围环境的影响、被试的身高、坐姿都会对深度判断产生影响。

最后，由于本实验采用小样本实验，存在不可避免的误差。

而且几乎所有被试都存在近视现象，实验时均佩戴眼镜，近视对实验结果的影响尚不明确。

6，在临床，些儿童生来有深度知觉方面的缺陷，比如间歇性外斜视儿童患者，其近距离立体视良好,中、远距离立体视不良，及早手术后会有较大改善，分别检查不同距离的立体视就是考察的重要指标。

在许多需要较高视觉注意力的职业中，如汽车司机的视深度知觉与安全行车状况呈显著正相关；深度知觉对于挑选海员具有很好的鉴别力；部队人员立体视功要求状良好，所以入伍时进行立体视觉检查,对保证部队兵员质量非常必要。