視覺(jué)感覺(jué)信息微加工過(guò)程研究方法.pdf

1、大腦具有的信息加工能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于計(jì)算機(jī)。如果能夠模擬仿生大腦的信息加工，將極大地促進(jìn)計(jì)算機(jī)信息科學(xué)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦的信息加工的仿生，就必須研究大腦的信息加工規(guī)律。大腦的信息加工主要的一個(gè)部分就是視覺(jué)感覺(jué)信息加工。但是視覺(jué)感覺(jué)信息加工過(guò)程研究面臨著巨大的困難：即使是一個(gè)很簡(jiǎn)單的視覺(jué)信息加工試驗(yàn)現(xiàn)象，也往往出現(xiàn)多個(gè)相互矛盾的理論假說(shuō)。 究其原因，我們發(fā)現(xiàn)，自1960年Sperling證明視覺(jué)感覺(jué)記憶以來(lái)，對(duì)視覺(jué)感覺(jué)信息加工的研究(整合

2、，掩蔽，似動(dòng)，及立體視覺(jué)等等)，涉及的實(shí)際上都是“宏時(shí)間”過(guò)程，即刺激物持續(xù)時(shí)間和加工時(shí)間在幾十毫秒以上的那些加工過(guò)程。而20世紀(jì)以來(lái)指導(dǎo)自然科學(xué)研究，并由此取得豐富成果的“簡(jiǎn)化歸納”思想，在視覺(jué)感覺(jué)信息加工研究體現(xiàn)甚少。 為此，本文將“簡(jiǎn)化歸納”思想移植視覺(jué)感覺(jué)信息加工過(guò)程研究中，并設(shè)想“宏時(shí)間”過(guò)程是由“微時(shí)間”過(guò)程決定的，把“微時(shí)間”過(guò)程研究清楚，找到規(guī)律，就能了解“宏時(shí)間”過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步發(fā)展了一種研究視覺(jué)感

3、覺(jué)信息“微時(shí)間”加工過(guò)程的方法。 在這種微加工過(guò)程研究方法中，需要視覺(jué)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間以及刺激間隔時(shí)間十分短暫，以研究在很短時(shí)間內(nèi)，視覺(jué)感覺(jué)的信息處理機(jī)制。然而，在減少視覺(jué)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間和間隔時(shí)間的時(shí)候，刺激顯示以及對(duì)其計(jì)時(shí)的精度會(huì)大大降低，甚至嚴(yán)重的干擾了視覺(jué)感覺(jué)信息處理的研究。因此，確保刺激顯示以及對(duì)其計(jì)時(shí)的精度，成為人們必須解決的首要技術(shù)問(wèn)題。 現(xiàn)今研究表明，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，監(jiān)視器，以及鼠標(biāo)鍵盤(pán)等輸入設(shè)備都影響著實(shí)驗(yàn)

4、精度。研究人員在這些方面進(jìn)行了大量的研究，通過(guò)各種方法來(lái)提高實(shí)驗(yàn)精度，并提出了一些的測(cè)量方法來(lái)驗(yàn)證這些成果。Hamm JP的研究小組致力于解決DOS系統(tǒng)下刺激顯示計(jì)時(shí)的精度問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)專門(mén)的顯示驅(qū)動(dòng)來(lái)提高顯示計(jì)時(shí)的精度。而Forster KI和Forster JC則利用DirectX技術(shù)在Windows系統(tǒng)下提高視覺(jué)刺激呈現(xiàn)以及鼠標(biāo)鍵盤(pán)的精度。為了減少監(jiān)視器的帶來(lái)誤差，研究人員建議提高顯示器的刷新速度。 隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件的

5、技術(shù)發(fā)展，試驗(yàn)誤差正在減少，但是監(jiān)視器所帶來(lái)的問(wèn)題依然存在，無(wú)論哪一種顯示器都存在同樣的問(wèn)題，即顯示內(nèi)容通過(guò)串行方式在顯示設(shè)備上輸出，這將帶來(lái)的很大的誤差。產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是，通過(guò)串行方式將圖像呈現(xiàn)在監(jiān)視器屏幕上，在計(jì)算機(jī)執(zhí)行顯示函數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)指針一般并不正好處于對(duì)應(yīng)的刺激物顯示的區(qū)域，它們有可能還遠(yuǎn)未到達(dá)該區(qū)域，也有可能已經(jīng)從該區(qū)域離開(kāi)。因此監(jiān)視器不一定同步顯示刺激物。這個(gè)誤差在刷新率為100Hz的監(jiān)視器上，最大可達(dá)10ms。

6、 為了解決監(jiān)視器所帶來(lái)的問(wèn)題，在本文利用軟件減少誤差的方案中，通過(guò)DirectX來(lái)實(shí)時(shí)獲取對(duì)應(yīng)于監(jiān)視器掃描線位置的數(shù)據(jù)指針，實(shí)現(xiàn)了單屏顯示，準(zhǔn)確確定刺激在屏幕上出現(xiàn)的時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)了以刺激在屏幕上出現(xiàn)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將視覺(jué)刺激顯示的計(jì)時(shí)精度提高到幾十微秒。 綜上所述，本文首次將“簡(jiǎn)化歸納”和“整體統(tǒng)一”思想應(yīng)用到視覺(jué)感覺(jué)信息加工研究中，并提出了一系列全新的方法，解決了“簡(jiǎn)化歸納”和“整體統(tǒng)一”在具體應(yīng)用中的相關(guān)難題。主要包括以下內(nèi)

7、容： 1.根據(jù)“簡(jiǎn)化歸納”思想提出刺激顯示的微持續(xù)和微間隔技術(shù)。利用微持續(xù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制使圖像顯示的持續(xù)時(shí)間少到1ms左右的技術(shù)。利用微間隔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制使先后呈現(xiàn)的圖像間的間隔少到4ms左右的技術(shù)。 2.根據(jù)“整體統(tǒng)一”思想提出逐次綜合比較法。逐次綜合比較法，指的是由計(jì)算機(jī)控制，將微過(guò)程逐漸變大，并將變大的微過(guò)程與變大前的微過(guò)程進(jìn)行比較。它是“整體統(tǒng)一”法在視覺(jué)感覺(jué)信息加工研究中的具體應(yīng)用。 3

8、.實(shí)現(xiàn)視覺(jué)刺激的單屏顯示。單屏顯示是指，通過(guò)DirectX來(lái)實(shí)時(shí)獲取監(jiān)視器掃描線的位置，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)刺激只在監(jiān)視器1個(gè)刷新周期內(nèi)顯示。它是微持續(xù)和微間隔技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。 4、實(shí)現(xiàn)視覺(jué)刺激呈現(xiàn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的高度同步。通過(guò)DirectX能夠直接訪問(wèn)硬件的性能，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)視器掃描線的位置，從而確定視覺(jué)刺激真正呈現(xiàn)在監(jiān)視器上的時(shí)刻，并以此為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，或以此產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，使得視覺(jué)刺激呈現(xiàn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)精確同步，或視覺(jué)刺激呈現(xiàn)與外部其他設(shè)備(如數(shù)