單雙眼的視深度知覺.doc

單雙眼視深度知覺2007年05月09日 星期三 12:43摘要 本次實驗使用深度知覺測量儀比較了兩名女性被試單雙眼在辨別遠(yuǎn)近中的差異，并學(xué)習(xí)了測量視覺深度知覺準(zhǔn)確性的方法，探討了單雙眼對視覺深度知覺中的影響。全班被試實驗結(jié)果表明，雙眼和單眼辨別遠(yuǎn)近的能力有顯著差異。關(guān)鍵詞 ： 單雙眼視深度知覺輻合角差1前言最早的深度知覺實驗是H.von Helnholtz設(shè)計的三針實驗。他將兩根針垂直地固定在同一距離上，讓被試移動處于它們之間但不在同一距離的另一根針，直到是他看起來剛剛和那兩根針一樣遠(yuǎn)為止。這跟針和那兩根針的連線的垂直距離，就是深度知覺的誤差。1919年H.J.Howard設(shè)計了一個深度知覺測量儀，代替三針實驗。這個測量儀上有一根固定的棒，在它的旁邊還有一根可以前后移動的棒。被試在6m遠(yuǎn)處通過一個長方形窗口只能看到這兩根半棒的中間部分，讓他拉動一根繩子來調(diào)節(jié)可以移動的那根半的位置，直到他認(rèn)為兩根棒一樣遠(yuǎn)為止。兩根棒的距離之差，就是深度知覺的誤差。Howard用恒定刺激法，取75%點作為閾限，測定了106個被試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙眼的平均誤差為14.4mm，其中誤差僅5.5mm的有14人；誤差有360mm的有24人。但單眼的平均誤差則達(dá)到235mm，單眼和雙眼平均誤差值比為20：1。這足以表明雙眼在深度知覺中的優(yōu)勢。1934年，L.S.Woodburne用光的細(xì)縫代替棒，而光的細(xì)縫可隨距離變化，使網(wǎng)膜像始終保持恒定。實驗結(jié)果也證明深度知覺的閾限大約是2.12弧秒。如用長度（mm）表示深度知覺的誤差，就必須注明測定時的觀察距離有多遠(yuǎn)。為了簡便起見，深度知覺的誤差常用輻合角的差來表示。輻合角是雙眼視軸在注視點出現(xiàn)相交所形成的夾角。被判斷為等遠(yuǎn)的兩個物體所形成的輻合角之差，就可以作為深度知覺準(zhǔn)確性的指標(biāo)，輻合角差的計算如下：A和B是由被試判斷為距離相等的兩個點，它們和被試的距離分別為D和D+D，LR為目間距，常用表示。在計算輻合角的差是要將弧度換算為角秒。輻合角差的計算公式為：因各人的目間距不盡相同，在比較兩人的輻合角差時，要用各自的目間距計算輻合角。有人用多數(shù)人目間距平均值（65mm）計算輻合角，只是為了方便罷了。楊博民用類似Howard設(shè)計的深度知覺測量儀對大學(xué)生測定的結(jié)果與Howard的結(jié)果基本一致（見表20-1）。本次實驗探討單雙眼對視覺深度知覺中的影響，我們的實驗假設(shè)是，全班被試雙眼和單眼辨別遠(yuǎn)近的能力有顯著差異。2 方法2.1 被試：兩名女性大學(xué)生，身體健康，視力或者矯正視力正常。年齡均為22歲。2.2 儀器和材料：Howard-Dolman深度知覺的測量器，遮眼勺。2.3 實驗設(shè)計：本次實驗的自變量是深度線索（單眼、雙眼）；因變量是被試的深度視覺誤差。2.4實驗程序 ：2.4.1讓被試用雙眼觀察。將深度知覺器上固定的直棒作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，可以移動的直棒作為變異刺激。讓被試坐在離儀器窗口0.5m處，眼睛與窗口等高； 2.4.2被試坐好之后，指導(dǎo)語為：“你坐在這里能看見前面的窗口里有兩根垂直的立棒，請你移動手邊的那個旋鈕來調(diào)節(jié)右邊那根棒的遠(yuǎn)近，當(dāng)你用雙眼觀察時覺得它和左邊那根棒離你同樣遠(yuǎn)時為止，按這種作法要做很多次，要求都是一樣的。”2.4.3每次將變異刺激都調(diào)到顯然比標(biāo)準(zhǔn)刺激較遠(yuǎn)的位置，但各次的起點不要相同。這樣共做5次，每次把被試調(diào)節(jié)的結(jié)果即兩根棒的距離（mm）記錄于表中；2.4.4讓被試只用優(yōu)勢眼觀察，按上述方法調(diào)節(jié)直棒，共做10次；2.4.5讓被試再用雙眼觀察，用同樣方法測定5次；2.4.6換被試，重復(fù)實驗。3 結(jié)果3.1單眼、雙眼的深度知覺誤差（mm）記錄表3.2全班被試雙眼和單眼10次測量誤差的平均值3.3 檢驗全班被試雙眼和單眼辨別遠(yuǎn)近的能力是否有顯著差異，方法是相關(guān)樣本t檢驗。經(jīng)檢驗，t=-5.347,df=10,p=0.0000.01,說明全班被試雙眼和單眼辨別遠(yuǎn)近的能力有顯著差異。4討論4.1本次實驗的自變量是深度線索（單眼、雙眼）；因變量是被試的深度視覺誤差。4.2本次實驗達(dá)到了實驗的假設(shè)，p=0.0000.01, 表明被試雙眼和單眼辨別遠(yuǎn)近的能力有顯著差異的；而且從上面的數(shù)據(jù)我們可以知道，其雙眼精度遠(yuǎn)高于單眼精度，那么，一個疑問，就是雙眼辨別遠(yuǎn)近為什么比單眼辨別遠(yuǎn)近精度高呢？ 先解釋一下雙眼視覺線索，它主要是指雙眼視差，在空間上立體對象造成的兩眼視覺上的差異就是雙眼視差。兩眼在相應(yīng)部位的視覺刺激，以神經(jīng)興奮的形式傳到大腦皮層，便形成主體知覺或深度知覺。借助于雙眼視差比借助于其它各線索更能精細(xì)的知覺相對距離。距離和深度視覺主要是兩眼的機能。在正常的知覺情況下，人都會利用雙眼來觀察環(huán)境和物體。物體越近，視差越明顯，人眼就是由視差獲得深度感的信息。在查資料的時候，正好看到Kunnapas于1968年，用五個系列實驗來評價每種線索對深度知覺的作用，實驗發(fā)現(xiàn)，被試可以利用的深度線索越多，其判斷就越準(zhǔn)確。單眼視覺靠的一般是空間視覺的物理條件，主要是人的經(jīng)驗作用，這些物理條件也可以提供環(huán)境中物體的相對距離的信息。這些刺激物具備以下的特征：大小、遮擋或者重疊、線條透視等等。與兩眼相比，只能是個大概；而雙眼視覺的優(yōu)勢是，可以相互補充，不斷的修正，精度大大的提高，這也是人類進(jìn)化的結(jié)果。4.3寫到這的時候，我有個疑問，我是個軍事愛好者，我們發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象，就是在軍事訓(xùn)練中，端槍瞄準(zhǔn)的時候，是睜一只眼睛的，就是用一只眼睛瞄準(zhǔn)，特別是打擊遠(yuǎn)距離目標(biāo)的時候。在留下來的各種影片和記錄片中，我們都可以看到，近距離戰(zhàn)斗的時候，沒有看到誰是用一只眼睛，都是端槍就打，而且準(zhǔn)確性都極高，唯一的區(qū)別是誰先摳動扳機。當(dāng)距離比較遠(yuǎn)的時候，戰(zhàn)士就會閉上一只瞄準(zhǔn)，好象本能反應(yīng)一樣。這個事例也證明了在近距離的時候，雙眼視覺深度肯定是很準(zhǔn)確的，判斷方位非常正確，而且兩眼的視野范圍更大，所以就更安全。但是引用這個事例，我想說的是，既然雙眼視覺深度精度高于單眼，為什么人們在射擊遠(yuǎn)目標(biāo)的時候要使用單眼呢，難道就只是為了瞄準(zhǔn)方便？是否還有一種可能的原因就是在距離增加到一定的距離時，單眼視覺可能起的作用會更大。但是受我們實驗條件所限，上述推論也只是一個假設(shè)，沒有能夠再設(shè)計一個實驗來驗證。在查找資料的時候，發(fā)現(xiàn)前人已經(jīng)做了這個工作，在Kunnapas的實驗結(jié)論中上述假設(shè)已經(jīng)有體現(xiàn)：即“隨著距離的增加，被試判斷的準(zhǔn)確性就明顯下降，這表明單眼線索對短距離的深度準(zhǔn)確性判斷作用不大，生理調(diào)節(jié)線索和雙眼線索在判斷中的作用較大。然而，隨著觀察距離的增加（1000英尺外），人就越來越依賴于單眼線索，當(dāng)然準(zhǔn)確性會下降很多?！?.4 在現(xiàn)在社會中，汽車已經(jīng)越來越普遍了，但是是否所有的人適合駕駛？答案是否定的。駕駛員主要的行為是駕駛，其對物體深度的感知和遠(yuǎn)近的判斷是在運動中進(jìn)行的，因此駕駛員必須能夠隨時隨地的準(zhǔn)確判斷各種交通工具的準(zhǔn)確空間距離。在人多車多的小路上，兩車相遇的時候，倒車入庫的時候，都必須認(rèn)真準(zhǔn)確的判斷空間距離，這就對駕駛員提出了高的要求，那么在軍隊征召駕駛員的時候，我們就可以運用這個實驗來檢測駕駛員的素質(zhì)，相信在以后的發(fā)展中，視覺深度實驗必定還會有更多的發(fā)展空間。5結(jié)論（1）本次實驗