半遮挡立体视中的背景匹配加工机制

论文摘要

视觉系统的一个基本问题是,如何从两个二维的视网膜图像中重建三维空间表达。惠斯通首先证明了要重构必需要结合两只眼的信息。深度信息的一个来源是视差,即两眼中成对特征的相对位置差。由视差产生的深度知觉称为惠斯通立体视,或传统立体视。深度信息的另一个来源是仅呈现在一个视野中的特征,即单眼性特征。由它产生的深度知觉称达芬奇立体视。这种立体视是来源于真实视觉场景中的遮挡关系,如,当前后两个物体位于同一视线上时,前物体会挡住后物体,在研究中常把它们称为半遮挡现象。对半遮挡的研究存在着这样两个方面的问题:其一,很难证明仅靠单眼区域本身可以产生立体感,因为所设计的刺激物没有充分排除匹配线索的影响,如Nakayama、Shimojo的达芬奇立体图以及Gillam的幻影立体图,就是如此。其二,这两种刺激物虽然存在匹配线索,但是它的深度特性与传统立体视的预期不尽一致。因此,达芬奇立体视和传统立体视都不能对这两种半遮挡现象做出满意的解释。这提示,可能有其他的因素参与了半遮挡现象的加工。实际上,一个刺激物图像包含图形和背景两个部分,而背景的加工在立体视的研究中很少被考虑过。在传统立体视中,物体都是双眼性的,因此其深度都可由视差唯一决定,背景并不会影响物体的深度。但是在达芬奇立体视中,单眼性物体的深度是否受背景加工的影响则不清楚,也从未被探讨过。原因可能在于,刺激物中物体和背景在通常情况下总是明显分离的,这使人们直觉地认为,深度计算只涉及物体,而不涉及背景。此外,在研究达芬奇立体的刺激物中,其背景部分的亮度总是均一的,所以背景的深度往往不可觉知。显然,有必要就背景对两种半遮挡现象的影响进行深入的探究。本文采用了一种新的方法,即通过引入随机点图作为达芬奇立体刺激物的背景,来研究达芬奇立体视中的背景加工。1965年Julzes通过计算机产生的随机点图证明了,在无法识别物体形状的情况下,视觉系统也能探测视差而计算出深度。因此,利用随机点图的这一特性,可以用来探测达芬奇立体视的形成与背景匹配加工之间的关系,它的引入,既可以使其背景深度显性化,却又不改变刺激物的加工过程。本文讨论背景加工在达芬奇立体视和幻影表面知觉中的作用,内容主要包括以下几个方面:1.建立一种能考察达芬奇刺激中双眼性物体与背景之间深度差异的新实验模式。以此实验模式为基础开展背景对两种半遮挡现象的影响进行深入的研究。2.以随机点为背景研究达芬奇立体视,将这种有显性背景的达芬奇立体视的深度,与均一背景下的深度相比较,并发现,当达芬奇条的深度知觉稳定时,背景与成对矩形块深度不一致。这表明,背景与成对矩形块之间存在着视差,因此证明,达芬奇立体知觉形成的过程,包含了背景匹配的加工。3.利用上述研究结论,进一步对幻影表面知觉形成的机制进行研究。通过改变单眼区域的颜色,破坏单眼区域和双眼区域的表面性质的连续性,考察幻影表面的形成与连续性的相关性。实验发现,幻影表面完全消失,这表明连续性是幻影表面知觉形成的必要条件。这一发现意味,在幻影表面知觉中,单眼区域被当作背景的一部分来对待。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 传统立体视觉研究进展
• 1.1.1 视差理论
• 1.1.2 RDS 和对应性问题
• 1.2 达芬奇立体视研究进展
• 1.2.1 Nakayama 和shimojo 经典研究范式
• 1.2.2 达芬奇立体视与panum 极限
• 1.3 小结
• 第2章 问题的提出及新方法建立
• 第3章 背景匹配加工影响达芬奇立体视觉
• 3.1 物体背景分离加工参与立体视觉的几个证据
• 3.1.1 图像中的物体与背景
• 3.1.2 心理物理学证据
• 3.1.3 生理学证据
• 3.2 实验一
• 3.2.1 方法
• 3.2.2 结果
• 3.2.3 讨论
• 3.3 小结
• 第4章 表面性质连续性与幻影表面形成的关系
• 4.1 幻影表面的形成
• 4.2 实验二
• 4.2.1 方法
• 4.2.2 结果
• 4.2.3 讨论
• 4.3 结论
• 第5章 一般性讨论
• 5.1 背景加工以格式塔线索的方式作用于立体视
• 5.2 视知觉研究方法论的探讨
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 （攻读学位期间发表的学术论文目录）