视觉运动追踪的加工过程

视觉运动追踪是运动知觉研究的一个重要领域。通过构建视觉运动追踪的过程模型和分析每个阶段的认知加工任务, 可以帮助人们认识运动物体识别的本质。视觉运动追踪包括目标获取和运动追踪两个加工过程：目标获取阶段的主要任务是将目标与背景分离, 集中注意力加工追踪目标; 运动追踪阶段的主要任务是启动平滑追踪眼动和追赶性眼跳, 并发挥行为水平、眼动水平和神经活动水平的预测机制。目标获取同时受背景和目标的运动特征和身份特征影响; 运动追踪系统发挥预测机制的基础是客体表征连续性, 而客体表征连续性的建立同时依赖于目标时空属性和身份特征的编码加工。因此, 视觉运动追踪是视觉系统对客体运动信息和身份语义信息整合的结果。其中, 客体运动信息的加工特性已经获得了比较广泛的研究, 而语义信息加工机制还有待进一步加强。     

眼球运动的类型及其表现形式

一、前言来自外界的信息,约有80—90％是通过人的眼睛获得的。为了取得这些信息,人眼必须连续不断地运动,这就是眼球运动(下简称眼动)。眼球运动使静止对象或运动对象都可在视网膜黄斑部的中央凹上结象,而且能使两眼互相协同动作,并适应头部和躯体的运动和位置。     

多目标追踪的任务难度对不同类型非目标选择性抑制的影响

采用多目标追踪（MOT）与点探测刺激觉察任务相结合的实验范式,分别通过改变运动与静止非目标数量,考察追踪难度变化对不同类型非目标选择性抑制的影响。实验一通过改变运动非目标数量为4、5、6,发现当运动非目标数量为6时,追踪难度显著增加,静止非目标上的抑制量也显著增加,而运动非目标上的抑制量则不随追踪难度的变化而变化;实验二改变静止非目标数量为4、5、6,同样发现当静止非目标数量为6时,追踪难度显著增加,静止非目标上的抑制量也显著增加,而运动非目标上的抑制量仍不随追踪难度的变化而变化,且当静止非目标数量为6时,静止非目标上的抑制量显著大于运动非目标,出现了反转现象,其原因可能是视野范围内总的对象数量超出了视觉索引容量,被试改变了对静止与运动非目标的抑制策略。综合实验结果表明,静止非目标上的抑制程度随追踪难度的提高而增加;而运动非目标上的抑制程度对追踪难度的变化不敏感,在不同难度水平上保持相对稳定。     

视觉搜索中多目标追踪的研究

在视觉信息的选择加工过程中 ,只有很少信息能够通过注意系统得到进一步的认知加工 ,其中视觉搜索起着十分重要的作用。本研究基于动态视觉信息注意追踪的研究 ,采用 3× 2× 2的实验设计 ,从如下三方面对注意追踪的规律进行了探讨 :(1)分心物数量 (1,5和 9)的变化对多目标注意追踪的影响 ;(2 )目标的显著性 (特征变化和特征不变 )对多目标注意追踪的影响 ;(3)目标运动形式 (目标随机运动和目标运动形式不变 )对多目标注意追踪的影响。研究结果表明 :(1)分心物数量的增加对目标的注意识别没有抑制作用 ;(2 )特征变化目标的注意识别速度显著高于特征不变的目标 ;(3)运动形式不变的目标较运动形式变化目标的注意识别速度快。     

位置和轨迹信息在短暂消失目标复原过程中的作用

研究发现在多目标追踪任务中,即使视野中的所有物体同时消失长达几百毫秒,被试也能成功地完成追踪任务。Horowitz等（2006）认为这种能力主要是依靠把刺激消失时的目标信息保存在一种离线存储（off-line memory）记忆当中。这样,当刺激再现时,被试就可以把当前画面与存储的内容进行比较来区分目标和非目标。本研究的目的在于探讨目标位置、运动轨迹等信息在目标复原过程中的作用。结果发现：(1) 目标再现位置与消失位置相同时,被试的成绩最好,这说明在目标复原过程中利用了基于位置匹配的策略。(2)当目标再现位置与其消失前的运动方向一致或位于其消失前的运动轨迹上时,成绩较对照条件（目标再现于运动轨迹的法线方向）要好,这说明被试能够利用目标运动的轨迹和方向等信息。（3）当追踪的目标数量增加时,目标运动轨迹和方向等信息在复原过程中的相对作用下降,且被试只能利用1~2个目标的轨迹和运动方向信息     

多目标追踪中基于运动信息的分组效应

本研究旨在探讨运动信息对多目标追踪的影响, 具体为考察多目标追踪中是否存在基于运动信息的分组效应, 以及不同类型表面特征(颜色和形状)对这一效应的影响。实验1发现多目标追踪中存在基于运动信息的分组效应, 并且这一分组效应是自动化的。实验2和实验3分别在不同颜色和不同形状组合条件下考察了基于运动信息的分组效应的稳定性, 结果都表明不同表面特征的组合不会干扰基于运动信息的分组效应的形成, 但其效应量都因表面特征的出现而缩减。整体而言, 多目标追踪中存在基于运动信息的自动化分组效应, 并且这一效应是格式塔法则中共同命运律的具体表现, 能稳定存在于不同表面特征组合之间。     

目标数量与运动框架旋转角度对不同场认知风格个体多目标追踪表现的影响

通过改变目标数量、运动框架突变旋转角度探究不同场认知风格被试在多目标追踪任务中的表现。结果发现：(1)在任务难度较低(运动参考框架稳定, 目标数量为3和4)和任务难度中等(运动参考框架突变向右旋转20°, 目标数量为4)条件下, 场独立型被试的多目标追踪表现均显著好于场依存型被试。在任务难度较高(运动框架稳定, 目标数量为5以及运动参考框架突变向右旋转40°, 目标数量为4)条件下, 两组被试差异不显著。表明不同场认知风格被试追踪表现受任务难度影响; (2)随着目标数量由3至5增多, 追踪负荷增大使被试的追踪成绩显著下降; (3)相比运动框架稳定, 运动框架向右突变旋转20°和40°均显著削弱了被试的追踪表现。旋转角度变化破坏了场景连续性, 影响了追踪表现。     

视听通道双任务对多目标追踪的影响:干扰还是促进?

通过3个实验分别考察了视觉和听觉任务对同时进行的多目标追踪任务干扰程度的差异,以及当视觉与听觉任务的信息加工与多目标追踪的身份特征相一致时,视觉与听觉任务是否会对多目标追踪产生促进作用。在控制眼动的情况下,听觉任务对多目标追踪的干扰程度大于视觉任务;而在不控制眼动的情况下,听觉任务对多目标追踪的干扰程度小于视觉任务。说明多目标追踪过程既要占用编码阶段的视觉注意资源,又要占用中央加工阶段的中央注意资源。当视觉或听觉数字判断任务中的数字与多身份追踪任务中目标的数字身份相一致时,该相容性会对追踪表现产生促进作用并降低两任务间的干扰程度。这是由于追踪过程中目标的数字身份被储存在视觉工作记忆中,节约了用于数字加工的认知资源,从而促进了两项任务的表现。最后,对多目标追踪中的注意分配机制进行了讨论。     

自闭症儿童视觉动态信息的注意加工特点——来自多目标追踪任务的证据

为了考察中低功能自闭症儿童在动态条件下的多目标注意加工特点,研究采用多目标追踪实验范式,具体追踪任务采用多目标随机运动和碰撞反弹算法。实验设计为两因素混合设计,组间变量为年龄和性别匹配的中低功能自闭症和正常儿童组,组内变量为追踪目标数量（分别为1、2、3、4个目标）,因变量为被试在多目标追踪任务中的追踪正确率和追踪容量。结果发现：（1）中低功能自闭症儿童在目标数量为1到目标数量为4时的正确率均明显低于正常儿童,且标准差变异较大,中低功能自闭症儿童的多目标的持续追踪能力和稳定性存在一定的缺陷;（2）当目标数量为1时,正常组儿童与中低功能自闭症儿童的追踪容量差异不显著;目标为2、3、4时,两组追踪容量差异均显著。不同目标数量情况下中低功能自闭症儿童平均的注意容量为0.83~1.24个（平均容量约为1个）明显低于正常儿童的0.95~3.72个（最大容量接近4个）。中低功能自闭症儿童在多目标追踪上表现为单焦点注意加工的特点,存在一定程度的注意转移缺陷。     

质量表征和眼动过度追踪对表征动量的影响

人们对运动目标最终位置的记忆常常会向运动方向发生偏移, 这种偏移被称为“表征动量”。现有研究对表征动量的解释涉及从低水平的知觉加工到高水平的认知加工等多个方面。本研究采用不同材质和滚动声音的球体作为刺激材料, 考察高水平的质量表征对表征动量的影响以及知觉水平的眼动信息在其中的作用。实验1探讨了对目标质量的主观表征对眼动追踪和表征动量的影响。结果显示, 质量表征会同时影响眼动追踪和表征动量。实验2通过不同的提示线索控制眼动追踪, 进一步探讨眼动过度追踪对表征动量的影响。我们发现, 非自然追踪的条件下, 表征动量会减小, 且质量表征对表征动量的影响不再显著。本研究结果表明, 高水平的质量表征对表征动量的影响会通过知觉水平的眼动过度追踪起作用; 然而, 表征动量还受其它因素影响, 眼动信息并非决定表征动量的唯一因素。     

目标刺激运动特征对自闭症谱系障碍儿童平滑追踪眼动的影响

选取3~5岁自闭症谱系障碍儿童(Autism Spectrum Disorder,ASD)与正常儿童各18名,采集其观看目标刺激沿不同垂直幅度、水平速度正弦曲线运动视频的眼动数据,考察振幅、速度等目标运动特征对被试平滑追踪眼动的影响。结果发现:(1)ASD儿童平滑追踪目标刺激的视觉位置误差显著大于正常儿童,其追踪目标的眼动轨迹不如正常组儿童平滑均匀,平滑追踪眼动存在明显不足。(2)正常儿童追踪目标刺激大振幅运行的位置误差显著大于小振幅运行条件,但ASD儿童却与之相反。(3)与正常儿童一样,目标刺激运行速度越快,ASD儿童平滑追踪的位置误差越大。总之,ASD儿童存在平滑追踪能力的不足;相比追踪大振幅运动的目标,ASD儿童追踪小振幅运动目标的能力更差。     

多目标视觉追踪的现象、规律和认知加工机制

传统注意研究多基于单个注意焦点和采用静态视觉信息。由Pylyshyn(1988)提出的多目标追踪范式则基于动态场景,是研究同时追踪多个目标的容量有限的注意机制比较常用的范式。在多目标追踪基础上发展起来的多身份追踪范式中的对象带有身份信息,涉及到较复杂的认知机制,如注意、视觉工作记忆等。探讨以上两种视觉追踪的认知加工机制对真实或模拟情境中动态信息的认知加工活动有重要的理论价值和实践指导意义。     

一种特殊的计算机指点装置追踪球的操作活动研究

探讨在指点定位中目标方向、大小和距离对食指和拇指操纵追踪球的运动时间的效应 ,并由此建立了两种追踪球的菲茨模型。用绩效指数比较了不同指点装置的操作绩效 ,对追踪球的优化设计提出了建议。     

用眼动电图(EOG)和角膜反射装置(CRT)两法记录到的眼动资料的差异

(一)前言在人机系统中,操纵者和机械之间的一个重要联系是视觉信息的传递。人机系统可以是开放的,如在监视任务中,这时信息仍处在视觉子系统中,仅有的运动动作是眼球运动。在视野方面,眼睛可从接收10亿比特/秒的信息,而神经每秒只能传递几百万比特。至于中枢神经系统每秒仅可处理几十比特的信息(1970年Mc Cormic)。由于直接监视相关的大脑区域尚不可能,因此,只能从眼球运动记录中研究所寻求的信息有多少,所寻求     

运动视觉中行为控制策略研究

当人穿越杂乱的环境到达一个目标时,可以利用多种信息源进行行为控制,这些信息既包括物理信息又包括视觉信息,人们有选择地利用各种信息或信息的整合控制计时行为。本文阐述了不同运动条件下如步行运动、拦截行为、飞行运动和驾驶运动观察者所使用的行为控制策略,这些控制策略与各种信息源密切相关并依赖于特定的任务。     

耗散结构与思维

现代科学对人脑的研究证明,思维是高度发达的神经元的复杂机能。思维就是通过感觉器官接受外界刺激,然后通过生物电流将刺激信息传送到大脑,大脑对这些信息进行加工制作的过程。这种思维过程既是一种特殊的物质运动,又是一个开放的系统。大脑要进     

多目标追踪任务中不同运动方式非目标的抑制机制

采用多目标追踪范式结合点探测技术的方法, 考察视觉系统对不同运动方式(静止和规则运动)非目标的抑制机制。实验一将部分非目标设置为静止, 考察静止非目标的抑制机制; 实验二将部分非目标设置为规则运动, 以提高任务难度, 考察规则运动非目标的抑制机制。结果发现: (1) 实验一中静止非目标受到抑制, 抑制量与运动非目标没有差异; (2) 实验二中规则运动非目标受到抑制, 抑制量显著小于随机运动非目标; (3)综合两实验发现, 随着任务难度的提高, 只有随机运动非目标的抑制量显著增加, 而静止非目标与规则运动非目标的抑制量差异不显著。最后, 就视觉系统对不同运动方式非目标的抑制机制进行了讨论。     

平滑追踪眼动及其对运动物体时空特征表征和预测的影响

平滑追踪眼动是人们对环境中感兴趣的运动物体进行持续视觉追踪的一种眼动行为, 它受个体在其过程中获得的视觉信息和眼动反馈信息等感知觉因素, 以及心理表征和期待等高水平认知因素的影响。同时, 平滑追踪眼动过程影响着个体的预测性眼动追踪、追赶性眼跳、空间定位和接触时间估计等涉及运动物体时空特征表征和预测的行为。未来的研究应注意探讨在平滑追踪眼动过程中获得的感知觉信息和高水平认知因素对上述时空特征表征和预测行为的影响。     

阅读中文时信息整合的即时性

通过两个实验对中文语篇理解中相关背景信息的激活与整合到底是即时发生抑或延时进行这一问题进行了探讨。研究所用的阅读材料都包含一个目标句,它与局部语境一致,但与前文提供的背景信息冲突或无关。实验一采用自定步速逐行阅读技术,考察了一致性条件以及句子结束的标记（即句号）是否存在对目标句阅读时间的影响。结果发现,句子结束的标记是否存在并不影响目标句整合加工的进行。实验二运用眼动追踪技术着重探讨信息整合加工能否在目标句关键区中即时进行,实验条件仍为当前信息与背景信息的一致性,重点考察其对目标句中关键前区、关键区及关键后区的作用。结果表明,自变量的操纵导致关键区中反映初次加工的指标产生可靠的效应。这一结果表明中文语篇理解中整合加工的过程开始得非常迅速,是一个即时引发、而非延时进行的过程     

客体运动方向的视觉工作记忆容量

记忆动态场景中多客体的特征和时空信息是人类重要的认知活动。目前有关视觉工作记忆的研究虽然广泛探讨了对视觉信息的存储容量及机制,然而所采用的刺激材料均呈现于静态场景中,且不包含运动信息。而有关多客体追踪的研究只关注动态场景中多客体信息的实时更新,而不涉及一段时间内对客体信息的保持。本研究结合视觉工作记忆领域的变化觉察范式和多客体追踪范式,以独立运动的客体为刺激材料,探讨多个客体的运动方向信息在工作记忆中的存储容量问题。结果表明,在工作记忆中能够存储大约3个客体的运动方向信息。