单眼和双眼的深度知觉的差异及其个体差异

单眼和双眼的深度知觉的差异及其个体差异 摘要  研究了几名被试在单眼和双眼两种不同的条件下对深度知觉的准确性，以及深度知觉是否存在个体差异。被试为华东师范大学心理系本科生三名。实验中运用深度知觉仪，用黑姆霍兹三针实验分别测量被试用单眼(优势眼)和双眼观察的深度知觉的敏感程度。结果表明：双眼产生的深度知觉的能力显著优于单眼的能力，并且运用不同个体之间的单、双眼深度知觉具有显著差异。 关键词  深度知觉  视差角  单眼线索  双眼线索 1 引言 近年来,不少学者对机动车驾驶员立体视功能与行车安全的关系做了调查研究。对2 104名机动车驾驶员的立体视觉检查发现,总肇事率为16.73%,其中立体视异常人员事故率明显增高达38.14%[1]。对9 250名机动车驾驶员的立体视测量结果显示,立体视异常的机动车驾驶员事故发生率高于立体视觉正常者[2]。有研究表明,车辆事故与立体视锐度不良有关[3]。还有研究表明，球类运动对提高大学生的深度知觉有显著效果。[4] 深度知觉也称为立体知觉、距离知觉，是人将远近物体判断或识别为立体的视知觉。个体通过深度知觉来判断自己与环境中各种客体之间的关系，因此它对人的生存与发展有重要意义。深度知觉的形成，必须借助各种主客观条件，即深度知觉线索，它包括视觉的生理线索和客观线索。视觉的生理线索包括双眼视差、双眼辐合、水晶体调节、运动视差等。客观线索包括物体重叠、线条透视、空气透视、对象纹理梯度、明暗和阴影等。 深度知觉阈限是用双眼视角差来表示的。公式为： 视差角=206265*b△D/ [D(D+△D]（单位：弧秒）。 b：目间距65mm。D：观察距离。本实验为2m（被试与仪器标尺零点距离，非观察窗口距离）。△D：视差距离，即判断误差（绝对值平均数），单位为mm。 深度知觉线索由可分为单眼知觉线索和双眼知觉线索。双眼知觉线索包括水晶体调节、双眼视轴辐合和双眼视差。而单眼知觉线索主要是线条透视、遮挡、纹理梯度、空气透视、明暗和阴影、相对大小、相对位置、运动视差与运动透视等。在本实验中，被试只能根据二侧的是标准剌激立柱来判断中间一根立柱的位置，由于被试不能看到三根立柱的高度，所以相对大小的影响也被排除在外。所以被试能用到的主要单眼线索是空气透视和明暗。 由于被试的双眼深度知觉也可以用到单眼知觉线索，所以本实验假设：双眼产生深度知觉的能力显著优于单眼的能力。 2 方法 2.1 被试 华东师范大学心理与认知科学学院本科生三名，女，18—20岁。矫正视力正常。 2.2 材料和仪器 仪器：EP503深度知觉测试仪 2.3 实验步骤 （1）被试坐在仪器面前，手握开关盒，眼晴与观察窗保持水平，通过观察孔进行观察。仪器内部三根立柱中两侧的立柱为标准刺激，标准刺激对应的尺度0位与被试距离为2米。以中间一根立柱为变异刺激，先由主试调到某位置，然后由被试根据观察，自由调节到他认为三根立柱在同一平面上为止（按同一方向调）。主试记录误差。 （2）实验指导语：这是一个深度知觉测量实验，你能从深度知觉实验仪的窗口里看到三根垂直的黑色立柱。二侧的是标准剌激立柱，中间一根是可由你操作前后移动的变异剌激柱，你的任务是先用双眼观察（第二组用优势眼观察），操纵遥控器，调节变异剌激，使其和两侧的标准剌激离你同样的远近就停止。按此法做多次， 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 都是一样。实验要做很多遍，请你认真完成。 （3）在双眼视觉的情况下，进行20次实验，其中有10次是变异刺激（可移动立柱）在前，由近向远调整；有10次是变异刺激在后，由远向近调整，顺序及起始点随机安排，求出10次的平均结果。按照上述程序，再做单眼视觉实验20次，并求出平均结果（取绝对值）。换被试继续实验。 3 结果 3.1  三名被试的双眼观察条件下的视角差 表1  双眼观察条件下的视角差（单位：弧秒） 被试序号 被试1 被试2 被试3 视角差 31.36 10.12 10.21         如表1所示，三名被试的双眼观察条件下的视角差分别为：31.36弧秒、10.12弧秒、10.21弧秒。 3.2  三名被试的单眼和双眼深度知觉能力 表2  三名被试单眼和双眼的深度知觉能力的差异（单位：mm） 被试序号 测试用眼 平均误差 标准差（SD） t Sig. 被试1 双眼 9.4 6.08 -3.488 0.001**   单眼 24.75 18.19 被试2 双眼 3.025 3.72 -4.598 0.000***   单眼 28.375 23.74 被试3 双眼 3.05 1.75 -12.246 0.000***   单眼 9.1 1.26             注：P***<0.001，P**<0.01。 对三名被试的单眼和双眼的平均差误进行了独立样本T检验，结果如表2所示。三名被试单眼与双眼之间均有P<0.01，所以，三名被试的单眼和双眼的深度知觉能力均具有极其显著的差异。 3.3  单眼和双眼的深度知觉能力的个体差异 表3  三名被试单眼和双眼深度知觉能力的单因素方差分析（单位：mm） 测试用眼 df F Sig. 双眼 2 14.283 0.000*** 单眼 2 6.674 0.002**         注：P***<0.001，P**<0.01。 如表3所示，三名被试双眼的深度知觉的单因素方差分析，P<0.01，存在极其显著的个体差异，三名被试单眼的深度知觉的单因素方差分析，P<0.01，也存在极其显著的个体差异。 3.4  对练习效应的检验 表4  前、后10次的配对T检验（单位：mm） 测试用眼 测试次数 平均差误 标准差（SD） df t Sig. 双眼 前10次 4.47 4.17 29 -1.222 0.232   后10次 5.85 6.11 单眼 前10次 20.22 19.39 29 -0.269 0.790   后10次 21.27 19.67               对3名被试单眼和双眼深度知觉测验的平均差误的前10次和后10次进行配对T检验，得到表4所示的结果，P>0.05得到前后10次的测验没有显著性差异，说明没有形成明显的练习效应。 3.5  单眼和双眼深度知觉能力的积差相关 用3名被试的单眼和双眼的平均差误求得极差相关的相关系数为0.136，相关不显著。所以单眼和双眼的深度知觉能力互不影响。 4 讨论 4.1 双眼深度知觉比单眼深度知觉的原因分析 在本实验中，双眼可以利用主要三种方法来知觉深度。一是水晶体的调节。人在观察不同物体时，眼睛水晶体的形状会发生变化，以保证在视网膜上获得清晰的成像。调节水晶体的曲度变化的睫状肌的紧张度，就成为产生动觉的信号，它传递到大脑中枢，成为估计物体距离的线索之一。二是双眼视轴的辐合。人在观察物体时，两眼视轴必须向鼻侧辐合，才能使物体在两只眼睛中的视像都落在中央凹这一感受性最高的区域，并获得清晰的视像。此时，双眼视轴相交于物体上并形成一定的辐合角。形成大小不同的辐合角时，肌肉的调节作用大小不同，肌肉调节的动觉信号就成为了知觉物体远近的线索。三是双眼视差。双眼提供的线索是判断深度知觉的最主要的线索，当人注视一个平面物体时，它的每一点都落在两眼视网膜的对应点上,视象互相吻合，如将两眼视网膜重合起来,两个视象的位置是互相重合的,这时人就会知觉到一个平面的物体。当人看一个立体物体时，两眼视象便不完全落到对应部位。因为两眼之间有60～65毫米的目间距，所以左眼看物体的左边多些，右眼看物体的右边多些，两个视网膜象不完全重合，它们都偏向鼻侧，这样,立体的客体在两眼视网膜上的呈象就有了差异，这个差异就叫双眼视差。两眼的不对应的视觉刺激转变为神经兴奋，传到大脑便形成深度知觉。所以利用双眼线索是深度和距离知觉的主要途径，其效果要比利用单眼线索精细准确得多。双眼对深度进行知觉的同时，单眼的深度知觉线索也可以用于辅助对物体深度的判断。 4.2 本实验中单眼深度知觉的视觉线索 本实验中单眼深度知觉的线索主要是空气透视和明暗。远处的物体显得模糊，细节不如近物清楚，人可以据此推知物体的距离。同时，明亮的物体会被知觉为近些，而灰暗的物体会被知觉为远些。当中间的立柱离得较远时，轮廓就会显得比较模糊，同时也会显得较暗，反之，则较为清晰明亮。被试可以据此判断立柱所处的深度。 4.3 单眼和双眼深度知觉能力的相关不显著 上述数据证明，单眼和双眼的深度知觉能力的相关不显著。这可能与两种深度知觉的知觉线索不相同有关。虽然在双眼线索中也可能用到单眼线索，但是双眼线索还是占知觉线索的绝大部分。而在单眼的深度知觉时是无法用到双眼线索的。这应该是单眼和双眼深度知觉能力相互独立的一个原因。 4.4 实验误差的来源 疲劳效应有可能引起本实验的误差。在实验中，被试通常需要很仔细地寻找视觉线索，以使深度知觉更准确，多做几组后，被试就会感到疲劳。导致在后面的实验中没那么认真，敷衍了事。可以在实验中间让被试适当闭眼休息，缓解疲劳。在立柱移动的时候，仪器发出很大的连续的声响。这让被试可以根据主试在按按键的时候仪器发出的声响的时间来判断立柱移动的距离，从而影响实验结果的准确性。调节距离时被试和主试使用的是同一个调节器，这样转换比较麻烦，而且被试也可以根据主试把调节器拿过去的时间的长短判断立柱移动的距离。因为在单眼深度知觉的时候，被试往往根据立柱轮廓的清晰程度或者亮度来判断立柱所处的位置，所以实验室内光线的明暗也会影响实验结果。 4.5 深度知觉的应用 深度知觉在日常生活中应用很广，深度知觉仪可广泛用于飞行员、炮手、运动员、汽车驾驶员及其他和深度知觉作业有关的工作人员的测试或选拔。深度知觉的研究在医学应用方面很广泛。如一些儿童生来有深度知觉方面的缺陷，比如间歇性外斜视儿童患者，其近距离立体视良好,中、远距离立体视不良，及早手术后会有较大改善，分别检查不同距离的立体视就是考察的重要指标。[6]通过对优势眼的研究发现，优势眼与非优势眼深度知觉存在差异，这种差异主要是受后天社会 实践活动 劳动教育实践活动方案劳动教育实践活动方案二年级上册综合实践活动教案综合实践活动教学工作计划综合实践活动课教学计划 的影响，[7]这种现象，用双眼视差和视轴辐合当然是无法解释的，所以还需要更多的实验进行进一步探索。 5 结论 5.1 双眼产生的深度知觉的能力显著优于单眼的能力。 5.2 不同个体之间的单、双眼深度知觉具有显著差异。 参 考 文 献 [1]伍正良.机动车驾驶员视觉功能与行车安全.中华劳动卫生职业病杂志,1991,9(4):242 [2]尚波.立体视锐度测定及其对机动车驾驶员的重要性.眼外伤与职业眼病杂志. 1994,16(3):188 [3]罗良筹,潘泓,张素珍.立体视觉与工伤事故的分析.中华劳动卫生职业病杂志.1995,13(1):36 [4]宋祖军,李恒.球类运动对大学生深度知觉的影响.吉首大学学报（自然科学版）2011,32(3):126-128 [5]杨治良,王新法编著.心理实验指导手册.上海:华东师范大学出版社,2010年1月:95-97 [6]吴万森,姚清如,陈健芷,鲍谧清,尹慧茹.优势眼与深度知觉.心理科学通讯.1993.06:33-36 [7]胡聪,黄欣,刘桂香,李慧,杨先,韩兵.正常和间歇性外斜视儿童立体视的研究.中华眼科杂志.2002,38(2):452-456. 继续阅读