靶子封闭性对视觉搜索非对称性的影响刘敏王路路段雪薇李静范文杰贺顶立扶鹏飞高悦谭秋然张梦钟欣（湖北大学教育学院心理学系，武汉，430062）摘要：为了解视觉搜索中的非对称性现象以及封闭性这一拓扑特征在前注意加工中的作用,本实验将封闭圆开口圆作为靶子,对视觉非对称性搜索的加工特征进行了实验研究。

结果发现:对封闭圆的搜索时间显著小于开口圆的搜索时间,体现了视觉搜索的非对称性;开口圆的搜索不受开口大小的影响,开口大小对封闭圆视觉搜索时间的影响不显著;无论搜索开口圆还是封闭圆,画面大小都对其反应时有显著影响。

本研究结果证实了前注意加工阶段的存在及靶子和干扰项的互动关系。

关键词：视觉搜索非对称性封闭性1.前言视觉搜索的实验范式是了解视觉注意机制的一种途径。

典型的视觉搜索任务要求被试在由干扰项和靶子组成的刺激系列中搜索子，当反应时不依赖于干扰项数目变化时，为平行搜索。

最有效的搜索条件是：靶子具有单一的显特征，且干扰项都是同质的。

当反应时随干扰项数量的变化而变化时，为低效搜索，即系列搜索。

最低效的搜索条件是：靶子和干扰项具有相同的基本特征，且干扰项是异质的。

[1]所谓视觉搜索的非对称是指以反应时为指标,在刺激B中搜索刺激A与在A 中搜索B,搜索效率不一样,且有显著差[2]。

Neisser(1963)首先发现并研究了视觉搜索的非对称性现象。

典型的搜索非对称的实验由Treisman设计(见图1),因为额外的垂直线至少表明四种基本特征:方向、大小/长短、交叉、线的终端。

而这些特征增大了靶子与干扰子之间的差异,使得带交叉的圆能进行视觉前注意搜索。

视觉搜索的非对称性是视觉基本特征的前注意或平行加工的结果，如颜色、运动、向凹面、封闭的拓扑特征，Treisman 自八十年代以来进行了一系列非对称性搜索实验，其中拓扑特征与非拓扑特征的非对称性是较为复杂的一种，而且结果也不确定。

Treisman曾用封闭的三角形和角做靶子分别进行搜索实验，结果表明三角形靶子的搜索快于角。

这提示封闭性这一拓扑特征是前注意加工的特征。

而Julesz（1981）根据他的质地分离试实验否定封闭性是前注意加工的特征。

他认为自由线段的终端子是前注意加工的特征。

直线和角都有两个终端子，而三角形没有终端子。

如果要用终端子来说明上述三角形和角的搜索非对称性，那就意味着，从有终端子的干扰项中搜索无终端子的靶子要快于相反的条件。

相同的试验程序和结果，而Treisman和Julesz对结果的解释却截然不同，Treisman 认为封闭性是视觉搜索过程中前注意加工阶段的特征，而Julesz则认为终端子是视觉搜索中前注意加工阶段的特征。

本研究为进一步探清封闭性这一拓扑特征在前注意加工中的作用并了解视觉搜索的非对称性现象，以封闭圆和开口圆分别做靶子进行视觉搜索，开口的大小分为三种，分别占圆周长的1/2,1/4,1/8；干扰项目的数量有1个、6个、12个三种。

若搜索封闭圆的反应时随干扰项的开口变小而显著增加，则说明封闭性是前注意加工的特征；若搜索封闭圆的反应时不随干扰项的开口大小而变化，则说明封闭性不是前注意加工的特征。

2.实验方法2.1被试被试均为自愿参加实验的高校学生，共46名。

男生16名，女生30名（平均年龄：19.7岁）。

所有被试均为右利手，视力及矫正视力1.0以上，无色盲色弱，无躯体疾病，听觉正常，此前未进行过类似训练，该研究获得了被试的知情同意权，实验后给予一定报酬。

2.2刺激和设备2.2.1刺激：呈现刺激是直径均为0.5cm的开口圆和封闭圆两类靶子，颜色均为黑色；开口的大小分成3种，分别占圆周长1/2,1/4和1/8；画面大小（干扰项的数目）分别为1个，6个和12个。

2.2.2设备：实验用机为17英寸彩色显示器，分辨率为1024×768，颜色为真彩色，刷新率为75Hz。

实验程序由E-Prime心理实验编程软件编写运行，刺激呈现时间、反应时间均由计算机自动记录。

被试与显示屏的距离是60cm，注视点视角为1°×1°，所有刺激均呈现在显示器的中心，背景为白色。

实验在避光安静隔音舒适温度适中的房内进行。

2.3实验设计采用2×3×3×2的组内设计。

其中自变量一是靶子（有靶子∕无靶子），自变量二是靶子类型（开口圆∕封闭圆），自变量三是开口大小，即开口占圆周长的比例（1∕2，1∕4和1∕8），自变量四是画面大小，即干扰项的数目（1个，6个和12个）；因变量为反应时间。

实验由36个block组成，其中开口圆和封闭圆各有18个block。

每个block有30个trial。

被试完成整个实验需要30分钟。

2.4实验步骤2.4.1将被试平均分为两组，第一组先搜索开口圆，再搜索封闭圆，第二组先搜索封闭圆，再搜索开口圆。

2.4.2在安静舒适的房间里，被试端坐在电脑前，双眼看着屏幕，先练习2个block,熟悉按键，两组所练习材料与各自正式试验相同。

练习阶段结束后，被试休息10秒钟。

2.4.3休息完后，接下来进入正式试验。

第一组被试的屏幕出现以下指导语：“下面进入正式试验，请将你的注意始终保持在注视点上，注视点消失后屏幕会呈现一张图片，请你在图片中搜索开口圆，搜索到了，请按下红键；如果没有找到，请按下绿键。

如果按错，请立即改正。

准备好了请按空格键开始正式试验。

”屏幕上开始呈现判断项目，被试做出按键判断。

结束后进入下一组的判断，出现指令“下面搜索封口圆”，被试做出判断。

每六次实验后休息10秒钟。

2.4.4第二组实验同第一组，只需将搜索目标项改为先搜索封闭圆，再搜索开口圆即可。

2.4.5统计分析，用spss16.0对实验数据进行统计分析，去掉错误trail的反应以及极端数据。

3.结果3.1封闭圆和开口圆的非对称性搜索的平均时间，见表1表1 封闭圆和开口圆的非对称性搜索的平均时间_________________________________ 搜索项目开口圆封闭圆画面大小开口大小____________________________________________________1个 1/2 1087.83 989.6851/4 913.51 925.341/8 941.465 518.0256个 1/2 1104.445 605.2851/4 1073.055 654.281/8 1165.785 939.51512个 1/2 1148.805 615.371/4 1321.6 1138.6051/8 1439.835 1333.275____________________________________________________表一显示了被试在各任务上的反应时间平均数，从上表可以看出，对封闭圆的搜索时间都显著小于开口圆的搜索时间,因此需要进一步进行方差分析。

3.2开口大小与视觉非对称性搜索平均反应时与方差，见表2表2 开口大小与视觉非对称性搜索反应时与方差_________________________________ 开口大小平均数标准差 F P ____________________________________________________总体 1/2 1053.23 350.2 1.801 0.121/4 1086.31 245.11/8 1202.11 345.45封闭圆为靶子 1/2 615.516 124.0 0.14 0.971/4 560.583 256.71/8 1203.957 344.9开口圆为靶子1/2 1026.026 288.4 2.3 0.0861/4 1025.453 344.21/8 1197.26 125.5_________________________________从表二可以看出，1/2开口的搜索总时间平均小于1/4开口的搜索时间，而1/4的搜索时间也小于1/8，但是没有达到显著性水平。

而在分别以封闭圆和开口圆为靶子的实验结果中出现了1/4搜索时间小于1/2的搜索时间。

3.3画面大小与视觉非对称性搜索平均反应时与方差，见表3表3画面大小与视觉非对称性搜索反应时与方差____________________________________________________ 画面大小平均数标准差 F P ____________________________________________________ 总体1个983.34 300.1 10.23 0.0046个987.33 234.412个1023.4 433.3封闭性为靶子1个980.23 379.3 5.34 0.00016个988.5 259.212个1235.5 234.5开口圆为靶子1个992.12 403.4 8.23 0.00326个1024.34 446.112个1344.5 340.4_________________________________ 从表三可以得知，画面大小对视觉搜索的时间有显著性影响。

无论是封闭圆还是开口圆做搜索靶子，画面大小对搜索时间的影响都达到了显著水平。

4.讨论4.1从表1可以看出封闭圆的搜索时间显著快于开口圆的搜索时间，体现了视觉搜索的非对称性。

4.2从表2可以看出开口大小对视觉非对称性搜索的反应时间的影响不显著。

说明封闭性不是前注意加工的特性。

而在以封闭圆为靶子和开口圆为靶子时，出现1/4搜索时间小于1/2搜索时间，这可能是由于本次实验中被试输入量比较少，实验数据收集和处理不当导致的。

4.3从表3可以看出无论是封闭圆还是开口圆作为搜索靶子，画面大小会显著影响视觉搜索的反应时间。

当干扰项分别为1个，6个和12个时，视觉搜索时间差异显著。

干扰项为6个时，搜索时间与干扰项为1个的搜索时间无显著性差异，干扰项为12个时，搜索时间显著大于干扰项为1个时的搜索时间。

该结果表明本实验中的视觉搜索为系列搜索而非平行搜索。

Schneider和Shiffrin(1977)提出了控制性加工和自动加工两种理论。

控制性加工是一种需要分配注意的加工,其加工容量有限,但是可能灵活地用于变化着的环境。

自动加工是一种不受人的意识所控制的、无需注意参与,并且无容量限制的加工。

他们认为,在视觉搜索中,平行搜索不需要注意参与,通过将呈现项目中的所有干扰子与目标同时加以比较,便可确定目标是否存在。

目标搜索的反应时间不受呈现项目数量的影响,搜索速率几乎是0毫秒/项目。

一般认为,在实验中搜索速率不超过10毫秒/项目,便是平行搜索。

系列搜索需要分配注意,被试通常把呈现项目中的干扰子逐个地与目标进行比较,一旦发现目标就中止搜索过程,否则继续搜索。

目标搜索的反应时间受呈现项目数量的影响,反应时间(因变量)对于呈现项目数量(自变量)的关系是线性单调递增函数。