深度知觉实验报告

单眼线索、双眼线索 对深度知觉准确性的影响摘要本实验使用 EP503 深度知觉测试仪， 对六名华东师范大学心理系 09级本科生 （三 男三女）进行了单双眼深度知觉准确性的测试。目的在于探讨双眼和单眼（优势眼）在辨别 深度中的差异； 学习使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限的视差角； 以及性别差异对于单 双眼深度知觉准确性的影响。数据使用spss 相关分析得到结论： 单双眼深度知觉辨别能力存在显著差异，双眼深度知觉准确性明显高于单眼；性别差异对于深度知觉的影响不明显。关键词 深度知觉 单眼线索 双眼线索 双眼视差角1 引言深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉。 作为深度知觉的线索多种多样。 主要有：1）单眼视觉线索：遮挡 （superposition），线条透视（linear perspective）,空气透视，明暗，阴 影（shadow），运动级差，结构级差等。2）双眼线索：水晶体的调节和双眼视轴的辐合（vergenee）两种。3）双眼视觉线索（binocular cues）的双眼视差（binocular disparity）。当人看远近不同的 平面物体时，由于两眼相距约65 mm，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,它都偏向鼻侧。这样,不再同一平面上的物体在两眼视网膜上的成像就有了差异，这一差异便成为双眼视差。深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合测定。 以往对于深度知觉准确性的 测定主要有以下两种方法： （1）三针实验。此实验是由黑姆兹设计的。以两针为标准，被试 在一定距离外， 调节第三根针， 使之与前两针在同一平面为止。 黑姆兹的实验证明像差阈限 小于60角度秒。（2）霍瓦一一多尔曼深度实验。1919年由霍瓦设计的深度知觉测量仪，代 替三针实验。本实验正是采用这种方法。深度知觉阈限是用双眼视角差来表示的。用a代表双眼间的距离，F代表相应的变异刺激，F代表两根标准刺激中的一根。R代表与双眼轴垂直相交的至F的距离。3代表在F与F间垂直相交的距离差。B2代表左眼视线至两个对象的视角，B1代表右眼视线至两个对象的视角。由此可知，0 20即为视角差，即相应于两眼对两个对象的视线。0 20在理想情况下是以角单位表示的两个对象间的网膜上距离的标尺。 在弧度计算时，若计算到弧秒就应该乘上 206 265 这一转换系数。公式为：视差角 n =206265aX/D（D+X）（单位：弧秒）a： 目间距65mm D ：观察距离。本实验为 2000mm （被试与仪器标尺零点距离，非观察窗口 距离）X :视差距离，即判断误差（平均数）。霍瓦的研究结果表明：双眼平均误差为14.4mm , 单眼达285mm,单双眼误差比约为 20： 1。通过本实验，探讨双眼和单眼（优势眼）在辨别深度中的差异；学习使用深度知觉测试仪测量深度知觉阈限的视差角。根据以往资料和生活实际，做出假设：1）双眼比单眼有更多的深度线索可以参照，准确性也高于单眼。 2）性别差异对深度知觉准确性的影响不显著。2实验方法2.1被试 华东师大09级心理系大二学生 6名，男女比例为 3: 322仪器 EP503深度知觉测试仪2.3程序 2.3.1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。2.3.2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， 你的任务是用优势眼观察，即是你觉得视力好的一只眼观察（或者用你的双眼观察），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。按此法做多次，要求都是一样。”2.3.3中间的立柱先由主试调到某位置（起始位置每次要随机），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（可来回调）。主试记录误差（取绝对值）。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。2.3.4按照上述程序，再做单眼视觉实验20次，并求出平均结果。2.3.5主试仔细记录实验结果。换被试继续实验。3结果3.1各被试在双眼观察情况下，表示深度阈限的视差角（单位：弧秒）被试123456视差角14.38214.21568.355.8613.3672.5423.2单、双眼深度知觉能力差异显著性的检验Correlations双眼线索单眼线索Kendalls tau_b双眼线索Correlation Coefficient1.000*.733Sig. (2-tailed).039N66单眼线索Correlation Coefficient.733*1.000Sig. (2-tailed).039N66Spearmans rho双眼线索Correlation Coefficient1.000*.886Sig. (2-tailed).019N66单眼线索Correlation Coefficient.886*1.000Sig. (2-tailed).019N66*. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).3.3性别差异对单、双眼深度知觉准确性的影响3.3.1Correlations男单眼女单眼Kendalls tau_b男单眼Correlation Coefficient1.000-.333Sig. (2-tailed).602N3o3女单眼Correlation Coefficient-.3331.00CSig. (2-tailed).602N3o3Spearmans rho男单眼Correlation Coefficient1.000-.500Sig. (2-tailed).667N3o3女单眼Correlation Coefficient-.5001.000Sig. (2-tailed).667N333.3.2Correlations男双眼女双眼Kendalls tau_b男双眼Correlation Coefficient1.000-.333Sig. (2-tailed).602N33女双眼Correlation Coefficient-.3331.000Sig. (2-tailed).602N33Spearmans rho男双眼Correlation Coefficient1.000-.500Sig. (2-tailed).667N33女双眼Correlation Coefficient-.5001.000Sig. (2-tailed).6674讨论4.1单双眼深度知觉准确性的差异及其原因分析由表3.2,使用了六名被试，男女比例为3: 3，分别输入每个人单、双眼深度知觉误差的平均值，变量一为单眼（优势眼）深度知觉误差，变量二为双眼深度知觉误差，使用spss相关性检验，得肯德尔相关=0.733 （显著程度0.05 p=0.039）斯皮尔曼相关=-.886 （显著程度0.05 p=0.019皆为双侧检验）即单双眼深度知觉辨别能力差异显著，双眼深度知觉准确性明显高于单眼。符合原假设。双眼视差是深度知觉的主要线索。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6065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4.2性别差异对单、双眼深度知觉准确性的影响4.2.1由表3.3.1，使用了六名被试，男女比例为3: 3,分别输入每个人单眼深度知觉误差的平均值，变量一为男性，变量二为女性，使用spss相关性检验，得肯德尔相关=-.733 （显著程度0.05 p=0.602）斯皮尔曼相关=-.500。（显著程度0.05 p=0.667皆为双侧检验）即性别差异对单眼深度知觉准确性影响不显著。4.2.2由表3.3.2 ,使用了六名被试，男女比例为3: 3,分别输入每个人双眼深度知觉误差的平均值，变量一为男性，变量二为女性，使用spss相关性检验，得肯德尔相关=-.733 （显著程度0.05 p=0.602）斯皮尔曼相关=-.500。（显著程度0.05 p=0.667皆为双侧检验）即性别差异对双眼深度知觉准确性影响不显著。符合原假设。4.3深度知觉的机制分析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6065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。4.4单眼分辨远近的机制单眼视觉线索有：遮挡 （superposition），线条透视（linear perspective），空气透视，明暗, 阴影（shadow），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。4.5深度知觉测试仪有待改进之处4.5.1配套设备 建议增加一个医用测视力汤勺，由于测量单眼时，被试多采取用自己的手捂住一只眼睛，或单眼闭上等方法，不排除有被试为了更准确数值而违规的行为，降低了实验的信度。4.5.2设备本身建议使用数码读数法，降低调节时的机器噪声。人工读数存在错误和不 精确等现象。在调节远近时，机器发出的声音较大，且只有一个遥控器，反复在主，被试间 传递使用，导致被试能够通过记忆主试调节铁杆的时间推断远近，达不到测量视觉深度知觉的目的。4.6深度知觉研究实际应用价值的实例在临床，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。在计算机中的应用已经很普遍，如人工智能，3d界面等。5结论单双眼深度知觉辨别能力存在显著差异，双眼深度知觉准确性明显高于单眼。且性别差异对于深度知觉的影响不明显。6参考文献1杨志良实验心理学杭州：浙江教育出版社，1998, 4524532章海军，石青云.人眼深度运动知觉的研究心理学报，1992，24（3）: 240-2463王胜平，李安深度知觉教学实验研究一一单眼和双眼在辨别深度中的差异.杭州师范学院 学报（社会科学版），1999，（ 3）： 74-764郭静秋等儿童立体视的成熟期及几种检查法的比较北京医科大学学报,1 993;2 5:24-255. 张建东等汽车司机视深度知觉研究中国心理卫生杂志，1995.9（3）： 132-1336. 钱曾波等计算机立体视觉研究的进展 测绘学院学报,2001,18（4）:267-2727. 余浩等海员的深度知觉研究中华航海医学与高气压医学杂志，2006,13（1）:15-177附录双眼观察单眼观察远-近近-远远-近近-远14.51.54.55.5201424.530.50101045.51.520.511.550.5021.56.560.5118.571.52.5 .210.584.512.5109216.5181024112平均数2.151.357.3511.7