1、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
2、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(vergence)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
3、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。 代表在 F与 F间垂直相交的距离差。2 代表左眼视线至两个对象的视角，1 代表右眼视线至两个对象的视角。由此可知，21
4、即为视角差，即相应于两眼对两个对象的视线。 21 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 =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
5、，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 3：32.2 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
6、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
7、，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 1 2 3 4 5 6视差角 14.382 14.215 68.35 5.861 3.367 2.5423.2 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Correlation Coefficient 1.000 .733*Sig. (2-tailed) . .039双眼线索N 6 6Correlation Coefficient .733* 1.000Sig. (2-tailed) .039 .Kendalls
8、 tau_b单眼线索N 6 6Correlation Coefficient 1.000 .886*Sig. (2-tailed) . .019双眼线索N 6 6Spearmans rho单眼线索 Correlation Coefficient .886* 1.000Sig. (2-tailed) .019 .N 6 6*. 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Correlation Coefficient 1.000 -.3
9、33Sig. (2-tailed) . .602男单眼N 3 3Correlation Coefficient -.333 1.000Sig. (2-tailed) .602 .Kendalls tau_b女单眼N 3 3Correlation Coefficient 1.000 -.500Sig. (2-tailed) . .667男单眼N 3 3Correlation Coefficient -.500 1.000Sig. (2-tailed) .667 .Spearmans rho女单眼N 3 33.3.2Correlations男双眼 女双眼Correlation Coefficien
10、t 1.000 -.333Sig. (2-tailed) . .602男双眼N 3 3Correlation Coefficient -.333 1.000Sig. (2-tailed) .602 .Kendalls tau_b女双眼N 3 3Correlation Coefficient 1.000 -.500Sig. (2-tailed) . .667男双眼N 3 3Correlation Coefficient -.500 1.000Sig. (2-tailed) .667 .Spearmans rho女双眼N 3 34 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
11、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
12、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=
13、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
14、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
15、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
16、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。
17、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1 4.5 1.5 4.5 5.52 0 1 4 24.53 0.5 0 10 104 5.5 1.5 20.5 11.55 0.5 0 21.5 6.56 0.5 1 1 8.57 1.5 2.5 2 10.58 4.5 1 2.5 109 2 1 6.5 1810 2 4 1 12平均数 2.15 1.35 7.35 11.7
