142
ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ
ВОСПРИЯТИЯ ОБЪЕКТОВ ЗАДАННОГО КЛАССА
В. М. КРОЛЬ, Е.
И. БОНДАРЬ, В. Д. СОСИНА
Зрительное
восприятие представляет собой контекстно зависимую
процедуру. Уменьшение алфавита ожидаемых изображений (уменьшение альтернатив)
либо ознакомление испытуемых с возможными типами тестовых фигур («предуказание», «перцептуальная
настройка») вызывают явное улучшение вероятностных и временных характеристик
узнавания [3], [8]. Такого рода изменения контекста зрительного восприятия вызывают
также принципиальные перестройки всего хода процесса узнавания тестовых фигур:
перестройка «системы сложных разделяющих признаков» ([1], [3]),
143
смена «перцептивных гипотез» [2], смена «правил построения
объекта» [11], изменение «общей организации перцептивных
элементов» [5] — [7]. В ряде работ ([10], [13]) показаны контекстные влияния
другого рода. Авторы этих работ показали, что знание испытуемыми тестовой
фигуры увеличивает точность идентификации ориентации и положения отдельных
линий, входящих в состав этой фигуры. Причем, по данным исследователей ([9],
[12]), этот эффект явно зависит от наличия обратного шумового маскирования.
Существенный
характер последствий, вызываемых изменением контекста восприятия, приводит к
постановке вопроса об изучении хода процесса узнавания объектов одного, заранее
заданного класса. Цель такой постановки состоит в выявлении характерных черт структуры перцептивного,
эталонного описания одного класса зрительных объектов. Правомерность такого
подхода обусловлена тем, что во многих случаях к зрительной системе
предъявляются вполне определенные требования — поиска на сложной,
пространственной сцене объектов заданного класса. Работа содержит
психофизические эксперименты по измерению пороговых времен и времен реакции при
восприятии различных тестовых изображений в тахистоскопе
с обратным шумовым маскированием.
1. ХОД ПРОЦЕССА
ВОСПРИЯТИЯ ПРИ ПОВТОРНОМ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ТЕСТОВЫХ ФИГУР
Целью
экспериментов данного раздела являлось выявление принципиальной возможности
эффекта изменения порогов отдельных стадий восприятия при повторном
предъявлении одних и тех же или сходных тестовых фигур.
В первой
серии изучалось влияние
явного знания испытуемыми тестового объекта (геометрические фигуры) на пороги
отдельных стадий. В первой части эксперимента регистрировались пороги отдельных
стадий при постепенном росте времени предъявления («прямой ход»). После
достижения полного узнавания (стадия идентификации) проводилась вторая часть
эксперимента, заключавшаяся в постепенном уменьшении времени предъявления того
же изображения («обратный ход»).
Результаты
показали, что при «обратном ходе» происходит уменьшение порогов всех стадий
процесса восприятия, а также уменьшение разностей порогов одинаковых стадий
«прямого» и «обратного» хода (табл. 1). Таким образом, полученные результаты
свидетельствуют, что знание испытуемыми формы и места ожидаемого изображения
изменяет ход процесса восприятия. Эти данные говорят о том, что процесс
восприятия при поиске заранее известного объекта отличается от соответствующего
процесса при восприятии фигуры в условиях большого алфавита (относительно малой
вероятности ее появления). Причины этого, по-видимому, связаны с активацией и
возможной перестройкой перцептивного, эталонного
описания соответствующего класса зрительных объектов.
Таблица 1
Гистерезис
пороговых времен стадий восприятия при «прямом» и «обратном» ходе
|
Стадии |
Пороги (мс) |
Т/Т1 (%) |
|
|
Рост времени предъявления |
Уменьшение
времени предъявления |
||
|
Аморфное восприятие |
11,5±1,2 |
9,0+0,8 |
21,7 |
|
Наличие элементов контура |
15,8+1,3 |
9,5+0,6 |
39,8 |
|
Наличие одного или более фрагментов |
25,3±3,1 |
19,4+2,7 |
23,3 |
|
Идентификация |
41,3+2,4 |
25,5±3,3 |
38,2 |
Во второй
серии проводилась
двукратная процедура увеличения времени предъявления тестов; в этой серии
испытуемым не сообщали, какое изображение им будет предъявлено. Тем не менее при вторичной процедуре предъявлений процесс
восприятия проходил в условиях предварительной активации соответствующего тесту
перцептивного описания. Основной результат этой серии
заключался в статистически достоверном снижении порогов всех стадий восприятия
(кроме стадии аморфного восприятия) при вторичной процедуре предъявлений (табл.
2).
Итак,
суммируя данные двух серий, можно заключить, что восприятие тестовых фигур в
условиях их явного или неявного знания (предварительное, многократное
предъявление при снятии первой, пороговой последовательности) выявляет эффект
типа петли гистерезиса, заключающийся в уменьшении порогов большинства стадий
восприятия. Данный эффект свидетельствует об изменении временных характеристик
хода процесса восприятия в условиях предварительно активизированного перцептивного описания.
В третьей
серии (контрольные
эксперименты) было показано, что если в предварительной
144
процедуре
пороговых измерений использовалось одно, а в последующей — другое, не похожее
на первое изображение, то пороги стадий восприятия не меняются.
Таблица 2
Уменьшение
порогов стадий восприятия при повторном предъявлении
|
Стадии |
Пороги (мс) |
Т/Т1 (%) |
|
|
Первое предъявление |
Второе предъявление |
||
|
Аморфное восприятие |
18,5+2,7 |
16,3+1,9 |
11,9 |
|
Наличие одного фрагмента |
26,2+2,7 |
19,3+2,3 |
26,3 |
|
Наличие двух фрагментов |
36,7+2,3 |
24,0±2,4 |
34,6 |
|
Идентификация |
46,0+2,2 |
29,6+2,1 |
35,6 |
В четвертой
серии экспериментов
проводились также две последовательные процедуры пороговых измерений. Первая —
при использовании центрально расположенных и вторая — смещенных в поле зрения
одинаковых изображений. Результаты показали, что пороги стадий идентификации у
смещенных изображений статистически достоверно уменьшались, пороги остальных стадий
значимых изменений не имели.
Таким
образом, результаты всех четырех серий данного раздела приводят к следующим
заключениям. В ходе предварительного восприятия изображения происходит
активация перцептивного описания класса зрительных
объектов, к которому относится воспринимаемое изображение. Активация перцептивного описания экспериментально проявляется в
различии хода процесса восприятия при направленном поиске изображений данного
класса и при узнавании этих же изображений в условиях широкого зрительного
контекста
2. ВОСПРИЯТИЕ
СЛОЖНЫХ СХЕМАТИЧЕСКИХ ФИГУР В УСЛОВИЯХ НАПРАВЛЕННОГО ПОИСКА
Режим
поиска объектов заданного класса в данных экспериментах создавался путем
инструктирования принимать изначально любое тестовое изображение за изображение
стандартного схематического лица. В ходе измерений при постепенном росте
времени предъявления тестовых фигур регистрировались пороги, при которых
испытуемые убеждались, что данный объект не является изображением лица. На
таких фигурах либо отсутствовали существенные комплексы фрагментов, либо кроме
нормального набора деталей лица присутствовали лишние зашумливающие
элементы.
В
процессе анализа выявлена следующая последовательность стадий восприятия.
1. Стадии,
связанные с интегральными оценками тестовых фигур. Такими стадиями являются: а)
стадия определения неравномерности заполнения внешнего контура отдельными областями
(порог 58,9 ± 1,98 мс); на этой стадии испытуемые «отсекали» как не лица все
тестовые фигуры, имеющие равномерное заполнение, например контуры, заполненные штриховкой;
б) стадия определения заполненности либо пустоты
внешнего контура (порог 66,2±1,67 мс); в) стадия определения наличия областей,
оси которых расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях (порог
70,0± 1,94 мс).
2. Стадии
выделения локальных комплексов фрагментов. Среди данных стадий статистически достоверно
меньший порог (75,2±2,15 мс) имела стадия поиска фрагментов комплекса глаз; на
этой стадии как не лица «отсекались» изображения, лишенные фрагментов данного
комплекса. Далее следовала стадия поиска и анализа характеристик фрагментов,
составляющих комплексы рта и носа (порог 93,4±2,59 мс).
3.
Стадии выделения на тестовых фигурах шумовых фрагментов, т.е. деталей,
маловероятных для изображений класса «лицо». Эти стадии могут рассматриваться
как стадии идентификации тестовых фигур, связанные с описанием деталей в уже
выделенных комплексах фрагментов. К ним относятся стадии определения наличия
лишних фрагментов в комплексах глаз, рта и носа (пороги 107,1±2,39 и 168,3±5,3
мс соответственно).
Таким
образом, полученные данные показывают, что испытуемые при работе в режиме
поиска объектов заданного класса вначале проводят операции по обнаружению и
выделению на изображении заранее известных и ожидаемых ими фрагментов и только
затем отмечают тот факт, что на изображении имеются и другие, не характерные
для данного класса объектов детали. При этом существенно, что порядок стадий
восприятия определялся, исходя из содержательной значимости фрагментов, а не из
таких неспецифических факторов, как порядок сканирования изображения при
осмотре.
Изложенные
факты находятся в согласии с гипотезой, рассматривающей зрительное восприятие
как процесс, проходящий в соответствии
145
с критериями перцептивного, эталонного описания класса зрительных
объектов [4].
3. ВОСПРИЯТИЕ
ИЗОБРАЖЕНИЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ РАЗЛИЧНЫМ ВИДАМ ИСКАЖЕНИЙ
Изучение
восприятия в режиме поиска объектов заданного класса может быть реализовано
также при анализе зашумленных либо искаженных изображений. В экспериментах
первой серии измерялось пороговое время узнавания заранее известных испытуемым
тестовых фигур: ромба, пяти- и шестиугольников. Испытуемые были ознакомлены с незашумленными (эталонными) фигурами; в экспериментах
предъявлялись как эталонные, так и зашумленные изображения. В качестве зашумливающего фактора применялось наложение на тестовое
изображение линий двух типов: создающих маскировку путем продления и путем
пересечения линий тестовых фигур.
Результаты
показали, что по критерию пороговых времен в условиях обратного шумового
маскирования изображения статистически достоверно распадались на 4 группы. I группа — эталонные фигуры (порог узнавания 22,46±1,16 мс);
II группа — фигуры, зашумленные путем
пересечения сторон и углов дополнительными линиями (порог 31,83±2,03 мс); III группа — фигуры, зашумленные продлением части и IV — всех линий контура (пороги 37,12±1,18 и 45,54±2,37 мс
соответственно).
В
экспериментах второй серии проводилась независимая оценка результатов действия
шумов на поиск заданных объектов — измерялась величина времени реакции при
узнавании тестовых фигур. В этих условиях время реакции для фигур I группы равнялось 540,6±4,86 мс; для фигур II группы (маскировка «пересечением») — 687,6± 9,36 мс; для
фигур III группы — 699,0± 19,48 мс и IV — 856,8±18,9 мс.
Таким
образом, по результатам этих двух серий сделаем вывод, что в зависимости от
способа зашумления тестовые фигуры могут быть разбиты на 3 четкие группы:
эталонные фигуры; фигуры, зашумленные пересечением элементов контура, и фигуры,
зашумленные продлением всех элементов контура.
В
третьей серии экспериментов измерялось пороговое время узнавания сложных
изображений: фотографий хорошо знакомых испытуемым лиц. Искажения в этой серии
вводились путем изменения характеристик взаимного расположения одних фрагментов
относительно других. Полученные результаты показали, что, во-первых, изменение
характеристик взаимного расположения фрагментов в среднем на 52,8±5 % не
приводит к статистически достоверному изменению порогов восприятия. Пороговые
времена менялись от 35,38±1,1 до 36,13±1,4 мс. Во-вторых, при восприятии фигур,
взаимное расположение фрагментов которых искажалось в среднем на 139,3± ±9,9 %,
имел место существенный рост порогов восприятия (в 2,3—2,5 раза).
Итак,
по результатам всех трех серий данного раздела могут быть сделаны следующие
выводы. В режиме поиска объектов заданного класса маскирование изображений
путем продления линий контура создает существенно большие
трудности для узнавания, чем маскирование пересечением. Изменение характеристик
взаимного расположения фрагментов в пределах 50 % не связано с достоверным
ростом порогов узнавания; при изменении характеристик взаимного расположения до
величин порядка 140 % пороги узнавания возрастают в 2,3—2,5 раза. Полученные
результаты дают основание полагать, что в перцептивном
описании класса зрительных объектов существенную роль играют данные о
характеристиках взаимного расположения и координатах концов линий анализируемых
объектов. Нарушение этих характеристик при маскировании приводит к существенным
трудностям узнавания, в то время как многочисленные шумовые элементы, не
затрагивающие этих мест изображений, не оказывают практически влияния на
процесс восприятия.
1. Глезер
В. Д., Дудкин К. П., Куперман А. М., Леушина Л. И., Невская А. А., Подвигин Н. Ф., Праздникова Н. В. Зрительное опознание и его
нейрофизиологические механизмы. Л., 1975.
2. Грегори
Р. Л. Разумный глаз. М., 1972.
3. Костелянец
Н. Б., Левкович Ю. И. Зрительное
распознавание при предваряющей или запаздывающей настройке наблюдателя на
определенный набор изображений // Журн. высшей нервной
деятельности. 1982. Т. 32. № 2. 292 с.
4. Кроль
В. М. Модель работы
зрительной системы при выделении объектов заданного класса. Сообщение I. Структура эталонного описания // Физиология человека. 1979.
Т. 5. № 5. 875 с.
5. Chastain G., Burnham С. A. The first
glimpse determines the perception of ambiguous
figures // Percept. and Psychophys.
1975. V. 17. N
3. P. 221.
6. Fox J.
An observation on set and visual
comparison processing // Quart. J.
Exp. Psychol. 1977. V. 2. N 2.
P. 267.
146
7. Goldstein E. В., Fink S. I. Selection
attention in vision: recognition memory for superimposed line drawings // J.
Exp. Psychol. 1981. V. 7. N 5.
P. 954.
8. Gummerman K. Selective perception and the number
of alternatives // Am. J. Psychol. V. 84. N 1. P. 173.
9. Klein R. Visual detection of line segments: two exceptions to the
object superiority effect // Percept. and Psychophys. 1978. V. 24. N 3. P. 237— 242.
10. MacClelland J.
L., Miller J. Structural factors
in figure perception // Percept. and Psychophys. 1976. V. 26. N 3. P. 211—229.
11.
12. Wandmacher J.,
Kammerer E. M.,
13. Williams A., Weinstein N. Line segments are perceived better
in a coherent context than alone. An object line effect in visual perception //
Men. and Cognit. 1978. V. 6.
N 2. P. 85—90.
Поступила в
редакцию 26.X
1983 г.