視覺搜索中的非對稱性試驗報告

1、視覺搜索中的非對稱性實驗報告1.引言非對稱性搜索是指在若干個甲類項目（干擾項）中找到一個乙類項目（靶子），與從同樣的若干個乙類項目（干擾項）中找到一個甲類項目（靶子），兩者的搜索速度有顯著差異，出現(xiàn)非對稱現(xiàn)象。也就是說，當甲乙兩類項目互易靶子或干擾項的角色時，搜索所需時間不同。Neisser （1963）首先發(fā)現(xiàn)并研究了視覺搜索的非對稱現(xiàn)象。典型的搜索非對稱的實驗由Treisman設計。Treisman自八十年代以來進行了一系列非對稱性搜索實驗，其中拓撲特征與非拓撲特征的非對稱性是較為復雜的一種，而且結果也不確定。Treisman應用封閉圓和開口圓做靶子分別進行視覺搜索的實驗。以封閉圓和開口圓

2、作為靶子， 開口的大小分成三種，分別占圓周長的1/2, 1/4和1/8。實驗結果發(fā)現(xiàn)對這兩類靶子的搜索存在著強烈的非對稱性，開口圓的搜索是快速的，基本不受開口大小和干擾項數目的影響；但是，封閉圓的搜索卻是較慢的、系列的?？傮w上，開口圓的搜索要快于封閉圓的搜索。本實驗通過對封閉圓和開口圓分別做靶子進行視覺搜索實驗，來了解視覺搜索中的非對稱性現(xiàn)象以及封閉性這一拓撲特征在前注意加工中的作用。2.方法被試某師范大學心理學院本科生19名。器材計算機及PsyTech心理實驗系統(tǒng)，選擇視覺搜索中的非對稱性實驗。實驗材料：靶子：開口圓或封閉圓。開口大小：三種，1/2、1/4、1/8 （指開口占圓周長的比例）。

3、畫面大?。焊蓴_項的數目，1個、6個、12個。實驗設計采用3X 3X2X 2的組內設計。自變量一：畫面大小 A,即干擾項的數目，其中 A1=1, A2=6, A3=12;自變量二：開口大小 B,即開口占圓周長的比例，其中 B1=1/2, B2=1/4 , B3=1/8;自變量三：是否開口 C,其中C1=#D圓，C2=閉口圓；自變量四：有無靶子 D;其中D1韋靶子，D2W靶子。因變量為反應時間。實驗程序：按實驗要求在屏幕上搜索一段圓?。ㄩ_口圓）或一個圓圈（封閉圓）。搜索到了，請按下紅鍵；如果沒有找到，請按下綠鍵。如果按錯鍵，要求立即改正。每六個試次后休息10秒鐘。每六次試驗后休息10秒鐘，共6組試

4、驗，即36次試驗。數據處理采用統(tǒng)計軟件SPSS.17.0對數據進行處理分析。對 19組數據進行處理，最后進行一系列重 復測量方差分析得出總體結果。3.結果3.1畫面大小分析表一：畫面大小主效應IIIdfFSig.12/6/1Sphericity Assumed2.941E721.471E724.151.000Greenhouse-Geisser2.941E71.5251.928E724.151.000Huynh-Feldt2.941E71.6381.796E724.151.000Lower-bound2.941E71.0002.941E724.151.000表一：不同回面大小平均反應時回向大小

5、均值標準誤差95%置信區(qū)間下限上限1988.18939.227905.7751070.60261347.52293.0621152.0061543.038121478.785110.9611245.6661711.904表三：均值多重比較差分的95%置信區(qū)間a(I)回向大小(J)回向大小均值差值(I-J)標準誤差Sig. a下限上限16_ _ _ _ _ *-359.33366.843.000-499.765-218.90112*-490.59690.806.000-681.374-299.81961_ _ _ _ _ *359.33366.843.000218.901499.76512*-1

6、31.26357.550.035-252.170-10.356121*490.59690.806.000299.819681.3746*131.26357.550.03510.356252.170由表一、表二和表三可知，搜索 1個項目的時間(M=988.189, SD=39.227)顯著小于搜索 6 個項目的時間(M=1347.522,SD=93.062)及搜索 12 個項目的時間(M=1478.785 , SD=110.961), p.001。搜索6個項目的時間(M=1347.522, SD=93.062)顯著小于搜索 12個項目的時間 (M=1478.785, SD=110.961) ,

7、p.01。由此可得，項目越多，搜索時間越長。開口大小分析表四：開口大小主效應源III型平方和df均方FSig.1/21/418Sphericity Assumed6195848.82723097924.4147.082.003Greenhouse-Geisser6195848.8271.9473182173.4997.082.003Huynh-Feldt6195848.8272.0003097924.4147.082.003Lower-bound6195848.8271.0006195848.8277.082.016表五：不同開口大小平均反應時開口大小均值標準誤差95%置信區(qū)間下限上限1/21

8、201.11473.8401045.9821356.2461/41207.33362.3781076.2831338.3841/81406.048107.9981179.1541632.943表六：均值多重比較(I)開口大小(J)開口大小均值差值(I-J)標準誤差Sig. a差分的95%置信區(qū)間a下限上限1/21/4-6.21957.026.914-126.027113.5881/8*-204.93462.618.004-336.490-73.3781/41/26.21957.026.914-113.588126.0271/8*-198.71565.866.007-337.094-60.336

9、1/81/2*204.93462.618.00473.378336.4901/4*198.71565.866.00760.336337.094由表四、表五和表六可知，搜索開口1/2圓的時間(M=1201.114, SD=73.840)小于搜索開口 1/4圓的時間(M=1207.333, SD=62.378),但是這種差異不顯著；但是顯著小于搜索開口 1/8 圓的時間(M=1406.048,SD=107.998) , p=.05。搜索開口 1/4 圓的時間(M=1207.333, SD=62.378)又顯著小于搜索開口 1/8圓的時間(M=1406.048, SD=107.998, p.01。由

10、此可 得，開口越小，所需的搜索時間越長。是否開口分析表七：是否開口主效應源III 型平方和df均方FSig.開口 /閉口Sphericity Assumed1174452.70311174452.7032.325.145Greenhouse-Geisser1174452.7031.0001174452.7032.325.145Huynh-Feldt1174452.7031.0001174452.7032.325.145Lower-bound1174452.7031.0001174452.7032.325.145表八：是否開口平均反應時是否開口均值標準誤差95%置信區(qū)間下限上限開口1230.06

11、177.8561066.4921393.631閉口1312.93682.8371138.9011486.970由表七和表八可知，搜索開口圓的時間(M=1230.061, SD=77.856)小于搜索封閉圓的時間(M=1312.936, SD=82.837),但是這種差異不顯著。3.4有無靶子分析表九：有無靶子主效應源III型平方和df均方FSig.有靶子/無靶子 Sphericity Assumed1.253E711.253E719.779.000Greenhouse-Geisser1.253E71.0001.253E719.779.000Huynh-Feldt1.253E71.0001.25

12、3E719.779.000Lower-bound1.253E71.0001.253E719.779.000表十：有無靶子平均反應時95%置信區(qū)間是否開口均值標準誤差下限上限有靶子1136.13565.695998.1141274.155無靶子1406.86394.7811207.7351605.990由表九和表十可知，判斷有靶子的時間(M=1136.135, SD=65.695)顯著小于判斷無靶子的時間(M=1406.863, SD=94.781) , F=19.779 , p.001 。3.5交互作用分析3.5.1畫面大小*開口大小交互作用顯著表H一:畫面大小 *開口大小交互作用源III型平

13、方和df均方FSig.畫面大小* 開口大小 Sphericity Assumed8074978.48842018744.6227.327.000Greenhouse-Geisser8074978.4882.8132870083.9237.327.000Huynh-Feldt8074978.4883.3882383191.8167.327.000Lower-bound8074978.4881.0008074978.4887.327.0143.5.2畫面大小*是否開口交互作用顯著 表十二：畫面大小 *是否開口交互作用源III型平方和df均方FSig.回面大小* 是否開口Sphericity Ass

14、umed4744449.97722372224.9884.940.013Greenhouse-Geisser4744449.9771.3023644711.7114.940.028Huynh-Feldt4744449.9771.3613484985.7934.940.026Lower-bound4744449.9771.0004744449.9774.940.0393.5.3畫面大小*是否開口交互作用顯著 表十三：畫面大小 *是否開口交互作用源III型平方和df均方FSig.回面大小* 是否開口Sphericity Assumed1.337E726684734.26514.455.000Gre

15、enhouse-Geisser1.337E71.7287737271.62414.455.000Huynh-Feldt1.337E71.8957056247.45814.455.000Lower-bound1.337E71.0001.337E714.455.0014.討論數據分析結果顯示， 畫面大小、開口大小和有無靶子主效應顯著，即被試的反應時間受這三個因素影響。而是否開口主效應不顯著， 但是搜索開口圓的平均反應時還是小于搜索閉口圓 的平均反應時。畫面大小與搜索時間畫面大小的確影響靶子的搜索。這樣的情況可能是由于任務需要分配更多的注意資源一般認為，人的心理資源是有限的，任何時候心理資源所集中處

16、理的信息量也是有限的而注意的資源也是有限的，人們要利用有限的心理資源把外部刺激（感覺）和內部刺激（思維和記憶）的一部分的激活減弱，而使目標刺激（作為搜索目標的刺激）的激活增強，從而利用有 限資源于重要的任務。由此，畫面比較大的時候，認知負荷比較大，搜索所需的時間就比較長。開口大小與搜索時間搜索開口 1/2圓的時間與搜索開口 1/4圓的時間沒有顯著差異； 但是搜索開口 1/2圓的時間 顯著小于搜索開口 1/8圓的時間。搜索開口 1/4圓的時間又顯著小于搜索開口1/8圓的時間。這一結果與Terisman的實驗結果存在歧義。其中搜索開口1/2圓與開口 1/8圓的時間差異可以用Terisman的猜測解

17、釋，即封閉性可看作封閉程的連續(xù)體，可在不同程度上被封閉圓 和開口圓共有，當二者差別大時（開口比例為1/2）,封閉圓較易搜索，而開口小時搜索就慢。是否開口與搜索時間是否開口主效應不顯著，但是搜索開口圓的平均反應時還是小于搜索閉口圓的平均反應時。這一結果和Terisman的實驗結果存在歧義。原因可能如下： （1）本實驗沒有很好地控制額 外變量。如實驗器材的選用，實驗的環(huán)境，被試的疲勞程度，被試的態(tài)度或對實驗的過程不熟悉等等。（2）傳統(tǒng)的理論認為視覺搜索的非對稱性是視覺基本特征的前注意或平行加工 的結果，視覺系統(tǒng)在前注意階段，對項目的顏色、運動、方向、封閉等拓撲特征是平行加工 的，或者說是自動加工的

18、。如果靶子在某個維度上與其它干擾項存在顯著的不同，這種“特征花牌 （feature singleton ）就能在極短的時間內得到自動搜索和加工。本實驗的靶子 詞在某個維度上與其它干擾項是否存在顯著不同有待考證。（3）被試運用的可能是自由無序掃描而非系列搜索或平行搜索，而視覺搜索的非對稱性理論認為視覺搜索的非對稱性是視覺基本特征的前注意或平行加工的結果。被試的策略不同結果可能也就不同了。這一結果也可以用“熟悉性理論”來解釋。Malinowski（2001）認為在熟悉的干擾子中搜索熟 悉的靶子是容易的，因為：在顯示系列中，干擾子的數目一般要大于目標的數目，所以熟悉的干擾子使背景項目更容易組群，并且熟悉的干擾子也容易組群。由此得出：干擾子的熟悉性，而不是靶子與干擾子之間熟悉性的不同決定了搜索的效率。兩者都強調了刺激熟悉性的重要性。在“對于封閉圓的熟悉度大于開口圓的”假設前提下，一是因為熟悉的干擾子激活度小于新穎的干擾子，所以導致上述結果。.結論畫面的干擾數目對搜索時間有影響。開口圓的搜索要快于閉口圓的搜索。.不足與改進不足（1）被試均為心理系的學生，對于本實驗的假設、結果、理論有一定的了解。我們不能保 證被試有與前人保持一致研究結果的傾向性。（2）被試樣本量太小，不足以代表整體，從而說明相關問題。