1、,模式识别,认知心理学 第四章,学 生：高 峰 15115630李海涛 15115633 指导老师：钟厦,知觉理论,讨论、商议,构建性知觉理论,直接知觉理论,人类如何知觉这个世界？,人们通过主动选择刺激并将感觉与记忆相融合，从而“构建”出了知觉。前提是，在知觉过程中，我们会根据自己的感觉和记忆，对知觉对象提出假设并加以检验。例子：当你看一个朋友走来时，你认出他是因为你的眼睛感觉到了他的容貌、着装、鼻子、眼睛等，即便他最近留了胡子，或变换了发型你仍可以认出他。,认为知觉是直接从环境中获得信息形成的，刺激中的信息是知觉的重要元素，而学习和认知不是必需的。感知者要做的微乎其微，因为世界提供了太多信息
2、，很少需要去构建知觉并进行判断。知觉就是直接环境中获得信息。例子：如果你听了一段以G调弹奏的钢琴曲，接着是以C调弹奏的同一段曲子，你应该会感觉两段曲子非常相似。尽管两段曲子的音符不同，但音符之间的关系是恒定不变的。,人眼独特的构造使视觉成为可能，视觉是生理学词：汇光作用于视觉器官，使其感受细胞兴奋，其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉（vision）。,人类视觉十分奇特的特征,人类视觉一个奇怪特征是能“看到”物质世界中不存在的事物。这些扭曲被称为错觉，它们是对现实世界的错误知觉。在下图中我们总能“看到”白色的正方形或三角形，尽管物理上它们并不存在。这类错觉被称为“错觉轮廓”。,LOGO,正文
3、. 第一章,第 * 页,会议概述,什么是会议,会议起源,格式塔理论,格式塔心理学诞生于1912年。它强调经验和行为的整体性，反对当时流行的构造主义元素学说和行为主义“刺激反应”公式，认为整体不等于部分之和，意识不等于感觉元素的集合，行为不等于反射弧的循环。早期格式塔的拥护者认为一些刺激模式更容易被自然地组织起来，例如：,对此图的印象易是一列八点,对此图则是四组两个点,注视左图几秒钟，你会看到其方向从一变为另一个，然后再到新的方向。这种情况下，刺激在视网膜上的投像是完全相同的，但是其解析却各不相同。 这些演示显示出高级心理过程对视觉知觉的影响。,典型表象,典型表象的研究反映出对格式塔心理学的一种
4、扩展。典型表象是指对物体做出最佳表征特征，或回忆一种形状时最先想起的表象。 典型表象可能是对统一范畴中相似成员的经验产物，这些年来，我们让不同国家的人画一只杯子和一直碟子，下图展示了这些作品。左图是各种大同小异的作品，唯有有图是鸟瞰图，它不易识别，因为它不是典型的，不过在你得知它是什么之后，你就可以轻而易举的认出它。,容易辨认,不容易辨认,对于典型表象的普遍理解是我们对于物体的日常经验可以发展出对该物体最具代表性的形象的永久记忆以及涵盖其最多信息的形象的永久记忆。,这是一组不同角度拍摄的马的照片，让被试评价其典型度与熟悉度的等级。不出所料，典型视角条件下的照片能最快地得到辨别，而俯拍马背的照片
5、所需的时间最长。值得注意的是，即使在评价不很“完美”的图形是，视觉系统仍能以说得过去的效率进行工作。,自下而上加工与自上而下加工,识别过程究竟是由模式的各个部分引起的自下而上加工，抑或是由关于事物整体的假设引起的自下而上加工？每个人都要靠知觉认识客观世界。我们在头脑中建构或解释现实世界的方式有两种：自下而上的加工和自上而下的加工。 知觉中的自下而上的加工指的是，知觉的产生是基于大量的感觉信息。例如，当你打开收音机，调到你爱听的音乐台，你经常能听到一些音符或一段有特色的音乐，把它们综合在一起，你就能知道是哪首歌。有时，我们知觉过程中既运用自下而上的加工，也运用自上而下的加工。例如，当你努力想听清
6、某个人说话，你既运用了自下而上的加工努力辨别每个词语，也运用了自上而下的加工努力把你听到的内容与你了解的某个话题进行匹配。,如左图所示的人脸，其中在整体上容易识别出来各个器官若各个部分单独去看，似乎分辨不清，但补充了细节之后又可以分辨了。,形状知觉的三种模型,特征分析,模板 匹配,模板匹配是一种关于大脑如何识别形状和模式的观点称为模板匹配。模板识别理论认为，我们的生活经验创造了大量的模板，每个模板分别对应于一种意义。,图中众多变形的S，我们不可能都见过并形成精确的记忆，但是我们却都可以轻易的识别出来，因此模板匹配是一种简单的模式设计程序，他建立在将感觉信息的精确构成对应到大脑的相应构成的基础上
7、。尽管功能有限，但模板匹配还是有一些理论的实际的意义。,由于模型匹配需要过多的形状来匹配日常时间的所见情景，所以几何离子论假定，人人类信息加工系统具有数量有限的能够应用到复杂形状里的简单几何元素。,几何离子理论,计算机的模板匹配,日常生活中许多编码是采用模板匹配为基础的。例如：,美国几乎所有的银行都使用一种鉴别账户的系统，它对印在支票底端的几组特殊编码进行识别。这种编码有独一无二的特征，因而计算机可以区分各个代码。,模板匹配,超市商品中都有的条形码，扫描仪将编码信息传递到计算机，计算机通过内存中的类似体（模板）进行匹配，从而辨认出模式。,在识别复杂物体如电话机手提箱时，都是在复杂的形状中找出简
8、单形状进行组合。好比字母组成各种不同的单词，几何离子可以结合产生的形状数目非常巨大。,对于几何离子理论的检验采用弱化形状的方法,常见的杯子被去除了65%的轮廓，A被去除的是中间部分的线条，B被去除的是最上端的线条，包括连接不同部分的边角。实验发现，在100毫秒时间内，A图在70%情况下能被正确的判别。而B的正确判别比例大约是50%，这与“物体判别的基础是基本形状”的理论是一致的。,启动技术,启动技术：即先呈现一个短暂的刺激，间隔一段时间后呈现第二个刺激，然后要求被试对第二个刺激做一些判断（如第二个刺激与第一个刺激相同与否）。这种技术已经被几代心理学家所认同使用，随着速示仪、计算机以及大脑成像技
9、术的出现，启动试验逐步流行起来。启动试验的基本原理是，通过激活一个可能与其他项目相关的项目，使其他项目的接受性提高。,典型的启动实验：给被试一个提示后呈现第一个刺激，再呈现一个掩蔽刺激，然后是第二个刺激。被试不太可能见到第一个椅子时就有意识想到第二种类型的椅子，被测验到的这类记忆被称为内隐记忆。,启动技术为认知心理学提出了一个重要：呈现一个启动刺激或原始刺激似乎激活了观察者未能意识到的一个完整系列的反应倾向。这种无意识的激活被称为内隐记忆，区别于外显记忆（对先前经验的有意识的会议）。,应用启动技术对物体识别的一种惩罚识别理论进行检验，启动刺激是一架三脚钢琴，而后面对于图片中的物体却是直立式钢琴
10、。结果显示，启动效应是视觉性的而不是概念性的。,形状知觉的三种模型,特征分析,上图显示了一只幼小的猫（视觉中缺乏经验）的某个皮层细胞经过放大的脑活动；在它的视觉范围内有一个屏幕，上面有不同方向的光缝，（A到E）。每次活动记录到的水平线条表示光线的可见时段。Hubel总结道，知觉形状的这些皮层编码的发展是先天的且具有细胞特异性。,特征分析是另一种研究我们如何从复杂刺激中抽取信息的途径。该理论主张，模式知觉是一种比较高级的信息加工，在此之前，复杂的输入刺激首先要根据其自身的简单特征得到识别。因此，根据这种思路，在识别视觉信息的完整模式之前，首先要分析其最小的组成成分。两种研究路线神经的和行为的，均
11、支持了特征分析的假设。Hubel和Wiesel的实验：将小型导线，即微电极，插入一直轻度麻醉的猴子或猫的视觉皮层，然后把光的一些简单模式投射到动物眼睛正前方的屏幕上，研究其产生的神经活动。通过记录单个神经细胞的兴奋以及放大由此产生的电冲动，发现某些细胞仅对水平形状有反应，而另一些仅对垂直形状有反应。其他实验中，他们还发现，有些细胞对视觉刺激的边缘敏感，有些对直角敏感。,每个细胞都有其特殊职责：它负责关心视网膜中有限的一部分，并且对一种特定的刺激形状和特定的方向产生最佳反应。总而言之，特征分析可能是信息分析的一个阶段，它必须先于更高水平的模式识别而发生。,眼动和模式知觉,特征分析的一种直接研究方
12、法便是观察眼睛的运动和定点注视。该研究路线假定，如果你在相对较长的时间内凝视着模式中某一特征，那么从中你提取到的信息要多于曹操看一眼所提取的特征。,俄国心理学家Yarbus所做的注视实验结果。他认为，特征承载的信息越多，双眼停留其中的时间就越长，他还断定，注视点的分布与被试的意图有关。这组实验中，被试被要求检视左图并做出一些估计。途中的黑线表示被试在进行观察室的眼动记录轨迹。在此情况下，注视点倾向于集中在那些对被试意图而言很重要的特征上，因而，知觉复杂模式中的特征，不仅取决于物理刺激本质，也包含了诸如注意和意图等高级认知过程。,经济水平,任意观察,估计多久没见亲人,记住着装,记住人物物体位置,
13、来客到来前在做什么,人物年龄,形状知觉的三种模型,原型匹配,除却模板匹配和特征分析，还有一种关于模式识别的观点，那就是原型形成。有这样一种可能:长时记忆中储存着某种抽象的模式作为原型，而 不是对无数种不同的模式形成特定的模板甚至分解成各种特征。于是，一个模式就可以对照原型进行检验，如果发现相似之处，则该模式就得到识别。比起模板匹配，人类身上的原型匹配假设看似更适合于神经学上的经济性和记忆搜索过程，它也兼顾了对那些“不常见的”但在某种程度上又与原型相关的模式的识别。,视觉信息的抽象,正如我们所提出的那样，模板匹配可能出现在视觉识别的某一个水平上，而在另一个水平上得到运用的是原型。这种观点认为，原
14、型是对一组刺激的抽象，它包含了同一个模式的许多相似的形状。原型使我们得以识别出模式，即便模式可能与原型不完全相同(仅是相似)。例如，我们识得无数不同的S，并非由于它们与脑内轨迹恰好吻合，而是由于类别S的成员具有共同特性。,伪记忆,一个体现了Franks和Bransford程序的原型形成实验中，Solso和McCarthy(1981a)发现，被试误将原型认作先前见过的鱼墨丝够他们辨认先前见过的图形时更有自信。这种现象称为伪记忆(pseudomemory)。他们提出的假设是，原型形成的基础是频繁经验过的特征.这些特征被储存在记忆中，诸如图形中各条线或者人脸的组成部分。某个特征的记忆强度的综合指数是
15、由被试接触该特征的频率所决定的。一般来说，经常知觉到的特征比较少知觉到的特征更可能永久地储存在记忆中。另外，对于模式中体现各个特征之间关系的规则的记忆可能不如对于特征本身的记忆好。因此，我们可以形成这样的概念，即获得有关模式的知识的过程包括两个阶段:获得模式中有关特征的信息以及获得特征之间关系的信息。,原型理论：趋中与特征频率,从上述实验和许多其研究中，产生了两种解释原型形成的理论模型一 种模型称为趋中模型(central-tendency model)，认为原型表征的是一组样例的平均数或均值。Posner及其同事(1967)的研究倾向于支持这种模型。,第二种模型称为特征，频率模型(attri
16、bute-frequency model)，认为原型表征的是众数或最常见的特征组合,总结篇,第 * 页,会议概述,01,形状知觉：一条整合的途径,小结 1.辨别和加工视觉模式的能力：格式塔心理学，自上而下和自下而上的加工，模板匹配，特征分析，圆形匹配和原型识别。 2.格式塔心理学认为，对于视觉模式的知觉是按照接近体、相似律和自发组织的原则进行组织的. 3.模式识别可能从模式的组成部分开始，然后进行总结(自下而上加工);或者根据知觉者的假设，由识别整体开 始、进面识别每成分工。 4物体知觉探受情境产生的假设的影响。 5.模板匹配论主张，模式识别发生于感觉刺激与相应的内在形,达到精确匹配之时。该观点具有理论与实践的有效性，但似乎不能作为对许多复杂认知过程的解释。例如，我们能够正确淦释不熟悉的形状和图形。 6.特征分析理论断言，只有在分析了刺激的简单成分后，模式识别才会发生。神经学实验与行为实验的结果支持这一假设。 7.原型形成理论断言，模式知觉是对刺激加以抽象的结果，这些抽象物被储存在记忆中，并在评价模式时充当理想化的形状。原型理论的两个模型分别为趋中模式和特征频率模型，前者认为原型提供了一组样例的平均数，后者认为原型表征了最频繁经验到的特征的众数或总和。 8.人类视觉模式识别包括了对输入刺激的视觉分析以及长时记忆储存。,谢谢观看,
