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丁锦红 认知心理学 第三章 知觉与模式识别


的基础之上,认为整体知觉是“刺激的整体”而非“
心理的整体”(格式塔),知觉决定于外部刺激而不 是主观经验,否认已有经验的作用。 人们拥有生物进化而来的直接知觉能力,根据外 部刺激丰富的几何光学特征,可以直接知觉刺激,而
不需要经过图式、知识经验、推理等更高层次的心理
中介。
2. 证据
证据:刚出生的婴儿包括动物已经具有深度知觉(视 崖)了,这种深度知觉的建立不是靠知识经验或推 理而建立的,而是长期的生物进化与环境适应形成 的,因而对视崖的知觉是直接的而不是经验调节的 。(生态意义由此引发) 推测:人类和高等动物为了适应生存以及发展出直接 知觉外部刺激的能力,而不需要以心象、图式、推 理等高级心理为条件。例如只有低级心理的动物它 们对环境的知觉主要是直接知觉而不是间接知觉。
平均脸更吸引人; 每个人脑中都有自己关于人的平均脸,即近期 经常看到的人们的脸的平均化。
原型存在吗?平均脸的实验
1. 等下屏幕上会出现几组女性脸部图片,她 们可能来自于中国、泰国和缅甸。 2. 请你在10秒钟之内判断她们属于哪个国家 。时间限制较短,请第一时间做判断。 3. 注意:每一组有三个图片,但它们不一定 分属不同的国家,可能三个图片同属一个 国家。 4. 先在纸上写下三个国家,答题时写出对应 的人物序号即可。
北斗七星知觉 带着有色眼镜看人
三、整体加工与局部加工 1. Navon的经典实验
总体的三种实验条件
1. 总体的一致关系
(1)一致:大图形与听觉刺激相同。
视觉 听觉
H
1. 总体的一致关系
(2)无关:大图形与听觉刺激无关。
视觉 听觉
S
1. 总体的一致关系
(3)冲突:大图形与听觉刺激是不同的字母。
鼻子具体特征
眼睛基本特征 鼻子基本特征 嘴巴基本特征
脑中 A的 脸
匹配
嘴巴具体特征
匹配
A人脸被识别
固定网像技术的研究成果
方法:采用特定技术将外部刺激的的成像 固定投射到视网膜的某一部位,排除眼睛的 其他运动。
固定网像技术的研究成果
研究结果
人们对客体的知觉将消失,即看不到这个客体 对象。 客体消失的过程:不是立即消失,而是分部分 的小事,并且消失的和暂时保留的都是一些完 整的特征。 推论:特征似乎是知觉的基本单元。
外部事物不计其数,人脑如何可以存储无限多 的模板?——不够经济。 一旦外部事物特征发生局部变化,模式识别如 何可以保持正确无误?——不够灵活。 如果刺激需要与模板完全匹配,新事物如何获 得识别? 没有说明匹配过程是系列的还是平行的,知觉 是先整体还是局部。
模板匹配技术与人工智能
模板匹配较多应用于 机器的模式识别
人脑预先存有各种事物的模板,这些模板 来自于人来过去的生活经验。 模式识别就是将外部刺激与心理模板的各 个特征进行一一比对,匹配度最高者(概率 )即被某种已有心理模式。
他 最 像 谁 ?
模式匹配理论
你认得出他们是谁吗?
模板理论的改进:模板匹配加工前还存在 预加工阶段,其作用是将外部刺激的特征标 准化,从而减少预存模板的数量。 模板说的问题
争论:拓扑知觉理论
关于拓扑学
拓扑学被形象地称为“橡皮薄膜的几何学”。拓扑性质 可以想象成在橡皮薄膜的塑性形变下仍然保持不变的性 质。 比如有一个洞的一块橡皮薄膜,我们可以任意改变它的 形状,只要不把它剪开或者把它的两点粘在一起,这块 橡皮薄膜有一个洞的性质不会改变。因此,“洞”是一 种典型的大范围拓扑性质。而在橡皮薄膜的塑性形变下 ,我们通常熟悉的距离、朝向、大小等性质会改变,它 们都不是拓扑性质而是局部性质。 研究发现蜜蜂能快速地学会分辨拓扑性质,从进化角度 提供了支持拓扑性质初期知觉的重要证据。该理论是对 半个世纪以来占统治地位的特征分析理论的挑战,相关 研究成果发表在Science等刊物上。这是中国心理学家 首次在知觉领域获得国际声誉。
视觉 听觉
S
局部的三种实验条件
1. 局部的一致关系 (1)一致:局部字母与听觉刺激相同。
视觉 听觉
H
1. 局部的一致关系 (2)无关:局部特征与听觉刺激无关。
视觉 听觉Βιβλιοθήκη H局部的三种实验条件
1. 局部的一致关系 (1)冲突:局部字母与听觉刺激冲突。
视觉 听觉
S
实验结果
实验条件——听觉辨别反应时 一致条件:最快 冲突条件:最慢 无关条件:居中 推论:整体知觉先于局部知觉——整体优 先效应。 解释
鬼域模型模拟
记忆模式:木、王、主、玉、半 基本特征
横(— )、竖(|)、上点(、)、下点(、) 四个同学扮演特征鬼——拍出特征(两横就两次 ) 五个同学扮演认知鬼——喊出自身模式
声音分四级:沉默(0)—轻声(1)—大声(1)—大大声(2)
其他同学扮演决策鬼——确认是哪个字
拓扑等价关系(同胚)
模式识别的应用
文本分类 文本图像分析 工业自动化 数据挖掘 多媒体数据库检索 生物特征识别 语音识别 生物信息学 遥感 ……
第四节 结构优先效应
三种现象
词优先效应:识别单词中的字母比识别孤立的 字母的正确率要高。 客体优先效应:识别结构严密三维图形中的线 段要比识别结构松散图形中的同一线段正确率 高。 构型优先效应:识别一个完整的图形比识别该 图的某个部分正确率要高。
有意识注意整体时可以忽略局部特征,但有意 识注意局部时总是要先受到整体特征的影响。
挑战
视觉知觉对象具有最佳大小水平(注意范 围),当局部特征处于最佳大小水平时,可 以出现局部优先效应——因为此时的总体特 征已经在最佳注意范围之外了。
假设最佳大小水平
最佳大小水平
第三节 模式识别
一、模式识别概述 1. 概念:模式(pattern)是指由若干要素 或成分组成的具有特定关系的刺激结构。模 式识别是指对特定模式的知觉辨认过程。 2. 特点:复杂性、适应性、习得性
特征分析的神经生理学证据:特征觉察器 Hubel和Wiesel在20世纪50年代后期开始 研究猫和猴的初级视皮层,发现有一些简单 的神经元细胞专门对特定的刺激特征(如方 向、边界、运动等)进行反应,这些细胞被 称为特征觉察器。
Selfridge的鬼域模型
概念:又称“妖群”、“群魔”模型。
后再匹配 特征提取 与分析 具体特征1 具体特征2 外部 刺激 具体特征3 ………… 基本特征1 基本特征2 模式 基本特征3 …………
基本特征的抽取
例1:汉字有哪些基本特征?
横、竖、撇、捺、折、勾 看看手机上的笔画输入法
例2:人脸有哪些几何上的基本特征?
举例:蝙蝠的类型识别
仅根据基本特征 抽取部分具体特 征
四、部件识别理论
部件(geon):构成客体的具有特定关系 和意义的结构单元,代表“几何离子”—— 具有一定容积的结构体。 识别过程:人们识别事物时首先是把事物 拆解成特定的部件,之后再根据部件判断整 体事物。如果信息表征中不出现“部件”, 那人们就不能识别整个事物。 推测:部件可能指的是事物的关键特征, 例如警察服饰的徽章、自行车的轮子和踏板 等。
三个知觉理论的侧重点
格式塔学派 (知觉组织 的整体性)
外部 刺激
感知觉 (初级心理)
经验、图式、 推理、期待等 (高级心理)
知觉的假设检 验模型 直接知觉理论 (刺激结构的 整体性)
第二节 知觉的加工方式
一、自下而上的加工(数据驱动)
1. 加工始于外部刺激,即先对外部刺激特征进 行分析,之后经心理组织而成有意义客体。 2. 知觉是一个特征分析——特征整合的过程, 知觉需经组织过程。 3. 总特征:由外到内,由局部到整体,由分析 到整合。
第一组
03
01
02
第二组
04
06
05
第三组
08
07
09
第四组
12
11
10
答案
缅甸女性:02、04、06、10 泰国女性:03、09、08、12 中国女性:01、05、07、11 统计你答对的个数……
三、特征分析理论
大脑存储的是各种模式的基本特征,模式 识别是将外部刺激的特征与模式基本特征进 行匹配的过程。 特征综合之
感觉和知觉的区别
知觉涉及的一些问题
由刺激决定还是由主观心理决定? 先知觉部分还是整体? 图形背景的分离如何形成? 模式识别如何进行?
第一节 知觉三大理论
一、格式塔知觉理论
人类具有不需学习的整体知觉组织机制,使我 们可以将外部刺激以整体而非部分的方式知觉 为“完形”。 心理与神经系统同构或同型论:知觉表征与神 经表征具有相似的对应关系,神经系统靠电磁 场使神经细胞形成对应结构关系。 例子:北斗七星的心理表征与神经结构同型。 问题:心理表征不一定是具体的生理结构表征 。 重点:强调知觉自下而上的组织过程。
第三章 知觉与模式识别
知觉的理论 知觉的加工方式 模式识别理论 结构优先效应
感觉和知觉的区别
感觉反映的是事物(或客体)的单一属性 ,知觉反映的是整体属性(多个属性)。 感觉是单通道的反映,知觉是多通道的整 合反映。 感觉是自下而上的加工,知觉是自下而上 和自上而下加工的结合。 知觉以客体辨认和命名为标志。
四种鬼代表四个特征分析阶段
① 映像鬼——从外部接受初始的感觉信息 ② 特征鬼——对客体映像进行特征分解,当客体映像 具有属于“自身管辖”的单一特征时,就大声叫喊 。 ③ 认知鬼——监听特征鬼的喊叫声以及检索记忆中的 特征。当特征鬼大声喊出的特征与记忆中储存的特 征匹配时就大声叫喊,匹配特征越多的特征鬼喊叫 声音越大。(相当于脑中储存的模式) ④ 决策鬼——根据认知鬼的喊叫,选择喊叫声音最大 的那个认知鬼进行最后确认。
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