刷新能力对场景突现物体加工影响的眼动研究

1. 刷新能力对场景突现物体加工影响的眼动研究 李韦嫦 2010.4.22

2. 1 2 3 4 背景介绍 问题提出 研究内容 实验设计 outlines

3. 背景介绍 • 视知觉研究是基础心理学和实验心理学研究的重点内容，随着技术的进步和研究的深入，很多研究者越来越关注人是如何知觉和加工周围真实的场景环境的。以John M.Henderson等人为代表的一些研究者，在基础视觉研究的基础上采用眼动等技术对自然场景知觉（scene perception）展开了相关研究。 • Henderson和Hollingworth（1999）把人类的视觉研究分为三个水平：低水平的视觉（low-level vision or earlvision），中间水平的视觉（intermediate-level vision和高水平的视觉（high-level vision）。

4. 低水平的视觉研究涉及视觉图像的物理特征的提取及图像表征的形成；中间水平的视觉研究涉及对物体外形、轮廓和空间关系的提取，这种提取不受物体名称和意义的影响；高级水平的视觉研究关注从视觉表征到物体的意义、知觉和认知的交互影响、视觉信息的短时记忆以及物体与场景的识别。在高级视觉研究中，有关场景知觉的研究成为一个备受关注的领域（Henderson2005;Henderson,2007）。低水平的视觉研究涉及视觉图像的物理特征的提取及图像表征的形成；中间水平的视觉研究涉及对物体外形、轮廓和空间关系的提取，这种提取不受物体名称和意义的影响；高级水平的视觉研究关注从视觉表征到物体的意义、知觉和认知的交互影响、视觉信息的短时记忆以及物体与场景的识别。在高级视觉研究中，有关场景知觉的研究成为一个备受关注的领域（Henderson2005;Henderson,2007）。

5. 背景介绍 • 人们感知世界的真实场景通常依赖于视觉系统的大量而复杂的加工，是通过具体物体的记忆加工、视觉注意的分配和眼睛运动的调节等综合作用才能形成有效的策略来建构所观察场景的内在表征。

6. 个体对场景进行知觉的时候，注意的选择性和容量有限性使得被试将一些视觉信息纳入到工作记忆之中，而另外一些信息则被挡在记忆的大门之外。Vogel等认为高水平的个体是借助从视觉工作记忆中滤除无关项目来节约注意资源，取得好成绩的。视觉工作记忆的效果依赖于注意的过滤。然而，注意的过滤需要借助注意的选择性才能实现对有关信息的聚焦，以及对无关信息的排除。近些年的研究发现，注意与视觉工作记忆之间的影响是双向的。不仅注意影响了视觉工作记忆的绩效，视觉工作记忆的内容也会影响视觉注意的分配，即视觉空间注意与记忆之间存在相互影响。

7. 场景知觉的两种理论解释 • 自下而上加工 • 自上而下加工

8. 自下而上加工 • 场景自下而上的加工是指由于场景中局部的视觉特性比较突出，而使被试被动地加工这些突出的区域。比如，场景中明亮而且色彩鲜艳的区域一般会受到更早和更多的注视。支持自下而上加工的典型解释就是“突显地图”（saliencymap）理论（Castelhano,Wieth,&Henderson,2007等）。 • 认为，场景中的颜色、密集度、对比度和边际朝向（edge orientation）等会造成一些区域突出于其他的周围区域，这些突出的区域会吸引人的注意，在视觉加工中会比较早地被注意和加工。

9. 自上而下加工 • 自上而下加工指由于受到先前认知加工和知识经验的影响，人会主动加工场景中一些特定信息。如：当要求被试从客厅场景搜索钟表获得时间时，被试会激活相关的知识经验，主动搜索目标物体而不管场景中其他的区域。 • 自上而下加工强调已有知识经验的作用，包括：对先前场景信息的短时记忆和情景记忆，存贮在长时记忆中类似场景的有关视觉、空间和语义信息，被试的目的计划等。 • 就短时记忆而言，刚才看到过的一幅图片，当再看这幅图片或者类似图片时，会积极关注个体感兴趣的区域，或认为信息丰富的区域。长时记忆中也包含着一些场景的信息，比如，厨房场景一般都会包括灶具，办公桌的场景一般都会包括电脑。这些信息会影响我们对场景的知觉和加工。场景记忆的研究发现，对场景的知觉图式和原有经验在场景的编码和记忆中具有重要作用。

10. 场景中突现新物体会捕获个体的注意，因为视觉定位受场景中突出性强的物体的影响，突出性的视觉特征可以分为静态和动态两类，静态特征主要包括颜色、形状、朝向、边缘以及明度上的特异性等 (Itti和Koch Parkhurs，2000；Koch和Ullman，1985；Parkhurst，Law和 Niebur，2002)；动态特征主要包括刺激物的突现（指突然出现）或消失、运动等(Koch和Ullman，1985；Rosenholtz，1999)。在场景中突现物体，突现能捕获注意，获得觉察，是一种自下而上的加工（注意导向加工）。然而，突现物体要被个体识别，就要将新物体的刺激进行编码，形成视觉短时记忆（visual short-term memory），这就与个体记忆导向的加工密切相关。

11. 记忆导向的加工 • 个体对场景的知觉图式和原有经验在场景的编码和记忆中有重要作用，那么，知觉主体本身对刺激的编码速度和效率是否在场景加工的早期也影响场景知觉？ 比如个体的刷新能力？

12. 刷新能力 • 刷新能力反映了视觉信息在工作记忆中不断得到修正、监督和编码，与视觉短时记忆表征的形成密切相关，特别是当人们在知觉场景的动态事件时需要仔细地进行管理时，该功能能对新进入WM中的信息进行监控和编码。

13. 问题提出 • 对场景记忆导向的加工是否受个体刷新能力的影响呢？ • 高刷新能力个体能否更快地将场景编码，及时捕获到突现新物体，并对新进入WM的物体进行监控和编码，从而比低刷新能力者更快地形成视觉表征呢？

14. 研究目的 • 本研究试图比较高刷新能力与低刷新能力大学生对突现新物体的注意捕获效应，进一步深入研究记忆对突现新物体加工的影响。

15. 拟解决的关键问题： • 比较不同刷新能力个体在不同认知条件下观察场景突现物体的眼动轨迹及识别正确率，以探讨刷新能力对场景突现物体加工的影响。

16. 研究内容 • 本研究主要考查视觉注意和记忆对场景突现新物体加工的影响，分别考查了在场景认知充分条件（实验一）和认知不充分条件（实验二）下，刷新能力对突现新物体识别的影响。

17. 实验一：对于场景图片在有足够时间进行视觉表征，形成视觉短时记忆（visual short-term memory）的时候，被试对于出现的新物体获得注意和识别的效应，假设注视次数和注视停留时间在出现后与出现前相比，显著增加，被试均能够识别出新物体。 • 实验二：考查视觉短时记忆没有形成的条件下，新物体的出现获得加工的效应。假设刷新能力高的个体，能对场景图片进行及时编码形成视觉表征，突现物体获得加工和识别，高刷新能力被试早期注视点落入新物体出现区域，注视新物体的次数和停留时间比低刷新组的多，能够报告出所出现的新物体。

18. 实验设计 • 筛选被试 • 实验一 • 实验二

19. 筛选被试 • N-back任务 • 得分比平均数高、低1个标准差者各30人 • 刷新能力高组30人，随机分配到两实验 • 刷新能力低组30人，随机分配到两实验

20. 实验一 • 单因素实验设计 两组被试，每组15人：高、低刷新能力组记录的因变量指标是：新物体将要出现的区域（兴趣区）所受到个体对它的注视次数与注视时间，新物体出现后它所受到的注视点数和注视时间，以及从新物体出现到第一次受到个体注视的时间间隔，被试口头报告的正确率。

21. 实验一 实验刺激呈现流程： （1）“+”呈现在屏幕中央（被试按键呈现刺激材料）； （2）场景图片呈现10秒（5秒后新物体突现）； （3）空屏直至被试回答按键进入下一个trial； （4）重复（1）—（3）直至30幅场景呈现完毕。

22. Next trial (被试按键) 场景图片A’ 5000ms 场景图片A 5000mS + 700ms

23. 实验二 • 单因素实验设计 • 被试：没有参加过实验一的另外两组高、低刷新能力大学生，每组15人 • 记录的因变量指标：新物体将要出现的区域（AOI）所受到的注视次数与注视时间，新物体出现后它所受到的注视点数和注视时间，以及从新物体出现到第一次受到个体注视的时间间隔，被试口头报告的正确率。

24. 实验二 • 实验刺激呈现流程： • （1）“+”呈现在屏幕中央（被试按键呈现刺激材料）； • （2）场景图片呈现10秒（30ms—1000ms后新物体突现）； • （3）空屏直至被试回答按键进入下一个trial； • （4）重复（1）—（3）至场景图片呈现完毕。

25. Next trial (被试按键) 场景图片A’ 9970-9000ms 场景图片A 30-1000mS + 700ms

26. 恳请批评指正！