單雙眼的視深度知覺(jué).doc

單雙眼視深度知覺(jué)2007年05月09日 星期三 12:43摘要 本次實(shí)驗(yàn)使用深度知覺(jué)測(cè)量?jī)x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(cè)量視覺(jué)深度知覺(jué)準(zhǔn)確性的方法，探討了單雙眼對(duì)視覺(jué)深度知覺(jué)中的影響。全班被試實(shí)驗(yàn)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(jué)輻合角差1前言最早的深度知覺(jué)實(shí)驗(yàn)是H.von Helnholtz設(shè)計(jì)的三針實(shí)驗(yàn)。他將兩根針垂直地固定在同一距離上，讓被試移動(dòng)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(lái)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(jué)的誤差。1919年H.J.Howard設(shè)計(jì)了一個(gè)深度知覺(jué)測(cè)量?jī)x，代替三針實(shí)驗(yàn)。這個(gè)測(cè)量?jī)x上有一根固定的棒，在它的旁邊還有一根可以前后移動(dòng)的棒。被試在6m遠(yuǎn)處通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)方形窗口只能看到這兩根半棒的中間部分，讓他拉動(dòng)一根繩子來(lái)調(diào)節(jié)可以移動(dòng)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(jué)的誤差。Howard用恒定刺激法，取75%點(diǎn)作為閾限，測(cè)定了106個(gè)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(jué)中的優(yōu)勢(shì)。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(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明深度知覺(jué)的閾限大約是2.12弧秒。如用長(zhǎng)度（mm）表示深度知覺(jué)的誤差，就必須注明測(cè)定時(shí)的觀察距離有多遠(yuǎn)。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，深度知覺(jué)的誤差常用輻合角的差來(lái)表示。輻合角是雙眼視軸在注視點(diǎn)出現(xiàn)相交所形成的夾角。被判斷為等遠(yuǎn)的兩個(gè)物體所形成的輻合角之差，就可以作為深度知覺(jué)準(zhǔn)確性的指標(biāo)，輻合角差的計(jì)算如下：A和B是由被試判斷為距離相等的兩個(gè)點(diǎn)，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(jì)算輻合角的差是要將弧度換算為角秒。輻合角差的計(jì)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(shí)，要用各自的目間距計(jì)算輻合角。有人用多數(shù)人目間距平均值（65mm）計(jì)算輻合角，只是為了方便罷了。楊博民用類(lèi)似Howard設(shè)計(jì)的深度知覺(jué)測(cè)量?jī)x對(duì)大學(xué)生測(cè)定的結(jié)果與Howard的結(jié)果基本一致（見(jiàn)表20-1）。本次實(shí)驗(yàn)探討單雙眼對(duì)視覺(jué)深度知覺(jué)中的影響，我們的實(shí)驗(yàn)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(jué)的測(cè)量器，遮眼勺。2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：本次實(shí)驗(yàn)的自變量是深度線索（單眼、雙眼）；因變量是被試的深度視覺(jué)誤差。2.4實(shí)驗(yàn)程序 ：2.4.1讓被試用雙眼觀察。將深度知覺(jué)器上固定的直棒作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，可以移動(dòng)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(yǔ)為：“你坐在這里能看見(jiàn)前面的窗口里有兩根垂直的立棒，請(qǐng)你移動(dòng)手邊的那個(gè)旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)右邊那根棒的遠(yuǎn)近，當(dāng)你用雙眼觀察時(shí)覺(jué)得它和左邊那根棒離你同樣遠(yuǎn)時(shí)為止，按這種作法要做很多次，要求都是一樣的?！?.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(diǎn)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(shì)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(cè)定5次；2.4.6換被試，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。3 結(jié)果3.1單眼、雙眼的深度知覺(jué)誤差（mm）記錄表3.2全班被試雙眼和單眼10次測(cè)量誤差的平均值3.3 檢驗(yàn)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(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)，t=-5.347,df=10,p=0.0000.01,說(shuō)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(shí)驗(yàn)的自變量是深度線索（單眼、雙眼）；因變量是被試的深度視覺(jué)誤差。4.2本次實(shí)驗(yàn)達(dá)到了實(shí)驗(yàn)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(gè)疑問(wèn)，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(jué)線索，它主要是指雙眼視差，在空間上立體對(duì)象造成的兩眼視覺(jué)上的差異就是雙眼視差。兩眼在相應(yīng)部位的視覺(jué)刺激，以神經(jīng)興奮的形式傳到大腦皮層，便形成主體知覺(jué)或深度知覺(jué)。借助于雙眼視差比借助于其它各線索更能精細(xì)的知覺(jué)相對(duì)距離。距離和深度視覺(jué)主要是兩眼的機(jī)能。在正常的知覺(jué)情況下，人都會(huì)利用雙眼來(lái)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(shí)候，正好看到Kunnapas于1968年，用五個(gè)系列實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)每種線索對(duì)深度知覺(jué)的作用，實(shí)驗(yàn)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(jué)靠的一般是空間視覺(jué)的物理?xiàng)l件，主要是人的經(jīng)驗(yàn)作用，這些物理?xiàng)l件也可以提供環(huán)境中物體的相對(duì)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(gè)大概；而雙眼視覺(jué)的優(yōu)勢(shì)是，可以相互補(bǔ)充，不斷的修正，精度大大的提高，這也是人類(lèi)進(jìn)化的結(jié)果。4.3寫(xiě)到這的時(shí)候，我有個(gè)疑問(wèn)，我是個(gè)軍事愛(ài)好者，我們發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象，就是在軍事訓(xùn)練中，端槍瞄準(zhǔn)的時(shí)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(shí)候。在留下來(lái)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(shí)候，沒(méi)有看到誰(shuí)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(shuí)先摳動(dòng)扳機(jī)。當(dāng)距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，戰(zhàn)士就會(huì)閉上一只瞄準(zhǔn)，好象本能反應(yīng)一樣。這個(gè)事例也證明了在近距離的時(shí)候，雙眼視覺(jué)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(gè)事例，我想說(shuō)的是，既然雙眼視覺(jué)深度精度高于單眼，為什么人們?cè)谏鋼暨h(yuǎn)目標(biāo)的時(shí)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(shí)，單眼視覺(jué)可能起的作用會(huì)更大。但是受我們實(shí)驗(yàn)條件所限，上述推論也只是一個(gè)假設(shè)，沒(méi)有能夠再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。在查找資料的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)前人已經(jīng)做了這個(gè)工作，在Kunnapas的實(shí)驗(yàn)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(duì)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(lái)越依賴(lài)于單眼線索，當(dāng)然準(zhǔn)確性會(huì)下降很多?！?.4 在現(xiàn)在社會(huì)中，汽車(chē)已經(jīng)越來(lái)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(duì)物體深度的感知和遠(yuǎn)近的判斷是在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行的，因此駕駛員必須能夠隨時(shí)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(chē)多的小路上，兩車(chē)相遇的時(shí)候，倒車(chē)入庫(kù)的時(shí)候，都必須認(rèn)真準(zhǔn)確的判斷空間距離，這就對(duì)駕駛員提出了高的要求，那么在軍隊(duì)征召駕駛員的時(shí)候，我們就可以運(yùn)用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)駕駛員的素質(zhì)，相信在以后的發(fā)展中，視覺(jué)深度實(shí)驗(yàn)必定還會(huì)有更多的發(fā)展空間。5結(jié)論（1）本次實(shí)驗(yàn)