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。