模式识别和整体优势.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,模式识别和结构优势效应,对物体的识别,认知心理学对知觉的研究主要涉及模式识别（,Pattern Recognition),定义：所谓模式是指有若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构，也可以说模式是刺激的组合比如：几个线段组成一个字母或图形，几个笔画组成一个汉字、一个人头像，几个音素组成一个音节等什么叫做模式？,定义：当人能确认他所知觉的某个模式是什么，并与其他模式区分开来，这就是模式识别模式识别表现为把所知觉的模式纳入记忆中的相应范畴，并对其加以命名，即给刺激一个名称存在各种感觉通道的模式识别：视觉的、听觉的、触觉的、味觉的、和嗅觉的模式识别什么叫模式识别？,模式识别是人的一种基本的认知能力或智能，在人的各种活动中都有重要的作用，如机器识别模式识别的作用,模板匹配模型,原型匹配模型,特征分析模型,有关模式识别的理论假说,在人的长时记忆中储存着各式各样的过去在生活中形成的外部模式的袖珍复本，这些袖珍副本被成为模板（,Template)。

当刺激作用于人的感官时，刺激信息得到编码并与各种模板进行比较，哪一个模板与刺激有最佳的匹配，就把该刺激确认为与那个模板相同，从而得到识别模板匹配模型,模板说存在的证据,Phillips(1974),让被试判断两个先后呈现棋局模式的异同，两个模式的空间关系有两种情况（1）重叠：两个模式在同一位置上出现；（2）位移：第二个模式相对于第一个模式做水平方向的位移结果：当两个模式呈现的时间间隔短于300毫秒时，重叠条件的正确率高于位移条件，但是当时间间隔长于600毫秒时，两者差别并不明显结论：在视觉储存的时间内，两个模式的空间重叠是有利于识别的，也就是说模板匹配是存在的Warren(1974),声音异同判断实验：当两个声音刺激的持续时间严格匹配时，声音高低的异同判断成绩要优于持续时间不一致的情况实践证据：用模板技术制作一些特殊的数字，用于支票的银行帐户、信用卡、提款卡等的编号计算机可以成功识别总体上，模板说在一定的条件下可以解释人们的模式识别对模板说的质疑,按照模板说的基本观点，为了识别特定的模式，必须事先在记忆中存入与之对应的模板如果两个模板在外形、大小和方位等方面必须匹配才能得到识别的话，就需要在人的记忆中,储存不可计数的模板,，这不现实，也与人识别物体时表现出的高度灵活性不一致。

对模板说的修正,鉴于上面提出的质疑，有人模板匹配模型进行了修改，提出了一个预加工(,Preprocessing),过程即在模式识别的初级阶段，预加工将刺激的大小、方位、外形等加以调整使之标准化这样就可以减少模板的数量对模板匹配说的评价,能解释人的某些模式识别现象，但缺乏灵活性即使附加了预加工过程，这些模板的数量仍是巨大的模板说不能完全解释人的模式识别过程，只能充当识别过程中的一个方面或一个环节原型说是基于模板说的不足基础上提出的原型说认为在记忆中存储的不是与外部模式一一对应的模板，而是原型(,Prototype)原型不是某一特定模式的复本，而是同一类别或范畴的所有客体的概括表征，反映一类客体具有的基本特性例如，带着两个翅膀的长筒可以作为飞机的原型原型匹配模型,原型匹配的特点,原型是一种概括表怔，只需要近似匹配即可,即使个体间存在外形、大小等方面的差异，也可以被相应的原型所识别减轻人的记忆负担，使模式识别更灵活，更适应环境的变化是否存在原型？,Posner(1967),利用9个点构成几种基本模式，如三角形、字母,M,或,F,以及随机点模式（下图），这些基本模式被当作原型，然后对某些点加以移动构成四个畸变图式。

原型 畸变的三角形,实验过程：,（1）,要求被试看其中三种原型的畸变模型，并将每个畸变模式划入某个范畴（原型），即要求被试将每个原型的4个畸变模型归为一类，每次归类操作给予反馈此阶段不给被试看原型2）呈现给被试原型、原有的畸变模式和基于原型的一些新的畸变模型要求被试将这些模式分别划入上述3个范畴结果：被试对原型和原有畸变模式分类正确率都为87%左右，对新的畸变模式的分类较差结论：被试能从一些畸变模式中抽出原型一个实验（,Posner 1967,）,模式是有若干个元素按照一定的关系构成的，特征说把这些元素和关系成为特征(,Feature)，,并认为模式可以分解为特征例如，一个大写的英文字母“,A”,可以被分解为：两条斜线、一条水平线和三个锐角特征分析模型,特征分析的过程,在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分析，也即抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记忆中的各种特征进行比较，一旦获得了最佳匹配，外部刺激就被识别了实验证据之一：字母特征混淆,Neisser(1964),比较了由直线组成的干扰字背景（如,W、V）,和由圆形特征组成的干扰字母（如,O、G）,中检测出字母,Z,的时间。

词表1 词表2,IMVXEW ODUGQR,WVMEIX GRODUQ,VXWIEM DUROZG,MIZWVX RGOUDQ,实验：,呈现6个一行的英文字母，要求被试尽快搜索特定的靶子字母“,Z”,两组刺激材料的不同之处在于，靶子字母和其他字母在特征上的相似程度高相关和低相关）,结果：低相关条件下，搜索靶子较快实验证据之二：,支持特征说的有力证据还来自生理学的研究许多生理实验发现，动物的视觉系统含有一些专门化的神经细胞，它们只对一定的特征作出反应比如,Hubel,和,Wiesel(1959),发现，猫和猴的一些视觉皮层细胞分别只对视野中的垂直光条和水平光条发生反应后来还发现分别存在着对边界、线条、甚至对成直角的刺激图形发生反应的特定细胞依据刺激的特征和关系进行识别，就可以不管刺激的大小、方位等细节信息及预加工同样的特征可以出现在不同的模式中极大减轻记忆的负担抽取刺激的特征再加以综合，使模式识别过程带有更多的学习色彩特征说的优点,“鬼城”模型,Selfridge(1959),提出了一个更为具体的特征分析模型“鬼城”模型鬼城”是形象的比喻，愿意是指一个幻想国度中的一个喧嚣而又混乱的城市这里，所谓的“鬼”是指具有某种特定功能的机制。

本来是针对机器的模式识别提出来的，后来用于人的模式识别该模型将模式识别分为四个层次，每个层次有一些“鬼”来执行某个特定的任务，这些层次按顺序进行工作，最后达到对模式的识别第一层次由,“映象鬼”,对外部刺激进行编码，形成刺激的映象第二层次的,“特征鬼”,对刺激的影象进行分析，既将它分解为各种特征：在分析过程中，每个“特征鬼”的功能是专一的，只负责一种特征并需要对刺激是否具有相应特征进行报告第三个层次的,“认知鬼”,始终监视各种特征鬼的反应，它们从特征鬼的反应中寻找各自负责的那个模式的有关特征，当发现特征时，就会喊叫，发现特征越多，喊叫声越大最后,“决策鬼”,根据这些认知鬼的喊叫，选择叫声最大的那个认知鬼所负责的模式进行识别映象鬼 特征鬼 认知鬼 决策鬼,刺激编码 分解为各个特征 检测特征鬼 选择叫声最大的,线段、直角等 发现特征喊叫 的鬼负责的模式,“鬼城”模型的发生过程,对特征分析模型的评价,特征分析模型是目前最受关注的一个模型，和模式识别模型相比较，具有更加灵活的特点但它只是自下而上的加工模型，缺少自上而下的加工特征分析模型一个最大的问题，就是关于整体加工和部分加工的问题特征优先还是整体优先？,特征加工认为视觉,加工过程是从局部,分析再到整体的过,程。

然而，,Navon,(1977),等的实验表,明，整体加工优先,于局部加工结构优势效应,过去的经验对知觉有重要作用，并常表现为上下文效应这表明模式识别并不是孤立的，而是处在和其他模式或刺激的相互联系中现在已经发现了字词优势效应、客体优势效应、结构优势效应和字母优势效应定义：识别一个字词中字母的正确率高于识别一个单独的同一个字母Reicher(1969),的实验,刺激材料,：,他用速示器给被试呈现一组刺激材料，刺激材料分三类，一类为一个或两个单独字母；一类为一个或两个由四个字母组成的字词；第三类为一个或两个由四个字母组成的非字词字词优势效应,实验程序,先给被试呈现一个注视点，然后呈现上述刺激材料中的一种，刺激的呈现时间分为短、中、长三种，紧接着呈现掩蔽刺激和供选择的两个字母要求被试回答这两个字母中的哪一个是刚才刺激材料中这个位置上看见过的，记录正误实验结果,无论事先告不告诉所供选择的字母，识别字词中一个字母要优于单个字母或者非字词中的字母显示出了字母识别中的字词优势效应对字词优势效应的解释,一：推论说,Rumelhart,和,Siple(1974),指出，对字词中的字母只要看到这个字母的一部分就可以排除其他选择，得到正确识别。

这种解释是借助上下文进行推理来解释字词优势效应的例如，在字词,WORD,中，最后一个字母,D，,被试只要看到后部的曲线，就能正确识别它为,D，,而对于单个字母,D，,被试即使看到同样的曲线，他也不能确认这个字母是,D，Q，,或,O这种解释强调以过去知识经验为基础的自上而下的加工和缀字规律知识的应用二：编码说（字词和字母的不同编码）,Mezrich(1973),发现，被试在作出反应之前常有将字词读出的倾向他发现如果在反应之前要求被试把所有字词和单个字母都读出来，那么字词效应将消失Johnston,等发现，在,Reicher,的实验中，如果不用掩蔽刺激，就不会出现字词优势效应这说明字词优势效应是由于字词和单个字母的不同编码所造成的：字词是语音编码，而单个字母是视觉编码，视觉编码易受视觉掩蔽的干扰，语音编码则不会对字词优势效应的解释,三：整体加工优势,从整体加工和局部加工的关系来解释字词优势效应将字词看作整体，而将单个字母当作局部，字词将先得到整体加工，然后在加工局部对字词优势效应的解释,客体优势效应,Weisstein,和,Harris(1974),研究了包含在不同图形中的直线线段的觉察和识别。

这些材料含有所要觉察的靶子线段和一定的上下文图形1、实验前被试熟悉没有上下文图形的4个靶子线段,2、被试双眼对准注视点，自己启动开关，呈现一个靶子线段和一个上下文图形合起来的图形3、出现掩蔽刺激，100毫秒后要求被试确认看到的是4个靶子线段中的哪一个，并按相应的键反应4、除了上图从,f,到,i,的严谨三维结构，材料刺激还包括一些结构不严谨的三维结构的变形实验程序,结果：,（1）结构严谨的三维图形的线段识别正确率明显高于组织较差的图形中的同一线段Weisstein,认为三维图形是产生客体优势效应的重要因素2）上下文图形中的线段正确率为81%，而无上下文的单个同样线段的正确识别率仅达到了69.8%，相差达10%Weisstein,称之为客体优势效应讨论：与,Reicher,所用的字母和字词相比，,Williams,等的实验更加突出了知觉的性质，但他们把客体优势效应和三维图形联系起来的看法引起了异议Earhard(1980),在实验中应用了两种不同上下文图形（见图表盘式上下文和坐标式上下文）在这两种图形中，一个是连通的、紧凑的图形；另一个是不连通的4条短线，而且它们都是平面图形，没有立体感然而在这两个上下文图形中都出现了客体优势效应。

Earhard（1980）,的 实验,实验数据,1、刺激材料,两个上下问图形：一个是连通的、紧凑的表盘式图形，另一个是5不连通的4条坐标式短线两者都属于平面图形2、表盘式上下文中靶子的识别率为81.3%，单个靶子线段的正确识别率为70.6%；坐标式上下。