论文部分内容阅读
立体视觉是一种通过双眼融合来辨识物体远近和空间分布的高级认知功能，它在近几十年中，一直是人类双眼视觉等领域中最热门的研究问题之一。立体视觉的研究旨在揭示双眼融合过程中的机制及其相关问题，以重建场景中的三维信息。而立体匹配是三维重建过程中最重要和最难的环节，也是立体视觉中的核心问题。
在真实场景中，由于前面不透明物体的遮挡，导致位于后面的一些区域只能被一只眼所看见，这些区域就是单眼性区域。与双眼性区域不同的是，由于单眼性区域中的物体无法在双眼视网膜图像上找到可以匹配的对应物体，因而传统的视差理论无法对其深度进行估算，这对立体匹配机制带来了巨大挑战。在单眼性区域中，Panum极限情况指的是位于前面的不透明物体恰好完全遮挡住位于后面的物体，以至于对于一只眼来说，它只能看到一个物体。它是一种比较简单但很具有代表性的基本构型，因而成为研究单眼性区域深度起源问题的基础和突破口。
在Panum极限情况中，被试所知觉到的物体的深度是源于双重融合还是唯一性融合，是立体视觉领域中长期存在广泛争议的重要主题。而且，这两种融合方式的匹配机制和影响双眼融合的因素，始终都是研究者重点关注的问题。本文围绕以上争议和目前存在的问题，首先证实了被试的深度知觉结果为双重融合，进而考察了双重融合的匹配机制。在此基础上，进一步考察了影响被试的深度知觉结果发生双重融合的因素及其神经机制。具体来说，主要进行了以下三个方面的研究工作：
研究一围绕这两种融合方式的匹配机制，四个实验均使用折线型Panum刺激构型，并在实验过程中，采用固定注视点和快速呈现刺激的方式，首先证实了Panum极限情况中的深度知觉结果为双重融合。在此基础上，进一步证明了双重融合的匹配机制为快速交替匹配，而不是以往研究中所认为的同时匹配。这揭示了双重融合和唯一性融合在匹配机制上的本质区别与联系，对建立更优化的立体匹配算法，提供了新的理论依据。
研究二围绕影响被试的深度知觉结果发生双重融合的因素，使用双重融合的反应时和持续时间作为因变量，系统考察了垂直视差梯度、线索冲突和知觉学习对双重融合的影响，以及这些因素之间的内在联系。研究结果发现，这三个因素的主效应都显著。随着垂直视差梯度和线索冲突水平的不断提高，以及知觉学习的逐渐增加，双重融合的反应时逐渐缩短，持续时间逐渐加长。这表明在Panum极限情况中，除了视差外，这三个因素都是影响被试的深度知觉结果的重要因素。
研究三围绕影响被试的深度知觉结果的两个重要因素—垂直视差梯度和线索冲突，考察了被试在Panum极限情况的深度知觉过程中，这两个因素对脑电ERP成分和空间复杂性的影响。首先，采用事件相关电位(ERPs)技术，考察了大脑加工垂直视差梯度和线索冲突的时间进程。研究结果发现，在刺激呈现后的500毫秒内，视差垂直梯度仅与相对较早的N170成分相关，而线索冲突与相对较早的N170成分和相对较晚的N270成分都相关，这揭示了大脑对这两个因素加工的时间进程不同。其次，进一步采用能够反映脑区之间的整体功能连接水平的Omega复杂性做指标，考察了脑电信号在枕区和额区的空间复杂性及在左右枕区的偏侧化效应。结果发现，EEGOmega复杂性可以反映由不同水平的垂直视差梯度和线索冲突所诱发的神经活动，且与ERP成分存在较强的关联性。
综上所述，本文以双重融合和唯一性融合的匹配机制为切入点，围绕影响双重融合的重要因素及神经机制，展开了逐步深入的研究。本研究在实验方法与结论上均具有一定的创新性，完善了单眼性区域形成立体视觉的机制研究的理论基础，并为计算机视觉等领域建立更完善的双眼视觉计算模型提供了科学依据。
在真实场景中，由于前面不透明物体的遮挡，导致位于后面的一些区域只能被一只眼所看见，这些区域就是单眼性区域。与双眼性区域不同的是，由于单眼性区域中的物体无法在双眼视网膜图像上找到可以匹配的对应物体，因而传统的视差理论无法对其深度进行估算，这对立体匹配机制带来了巨大挑战。在单眼性区域中，Panum极限情况指的是位于前面的不透明物体恰好完全遮挡住位于后面的物体，以至于对于一只眼来说，它只能看到一个物体。它是一种比较简单但很具有代表性的基本构型，因而成为研究单眼性区域深度起源问题的基础和突破口。
在Panum极限情况中，被试所知觉到的物体的深度是源于双重融合还是唯一性融合，是立体视觉领域中长期存在广泛争议的重要主题。而且，这两种融合方式的匹配机制和影响双眼融合的因素，始终都是研究者重点关注的问题。本文围绕以上争议和目前存在的问题，首先证实了被试的深度知觉结果为双重融合，进而考察了双重融合的匹配机制。在此基础上，进一步考察了影响被试的深度知觉结果发生双重融合的因素及其神经机制。具体来说，主要进行了以下三个方面的研究工作：
研究一围绕这两种融合方式的匹配机制，四个实验均使用折线型Panum刺激构型，并在实验过程中，采用固定注视点和快速呈现刺激的方式，首先证实了Panum极限情况中的深度知觉结果为双重融合。在此基础上，进一步证明了双重融合的匹配机制为快速交替匹配，而不是以往研究中所认为的同时匹配。这揭示了双重融合和唯一性融合在匹配机制上的本质区别与联系，对建立更优化的立体匹配算法，提供了新的理论依据。
研究二围绕影响被试的深度知觉结果发生双重融合的因素，使用双重融合的反应时和持续时间作为因变量，系统考察了垂直视差梯度、线索冲突和知觉学习对双重融合的影响，以及这些因素之间的内在联系。研究结果发现，这三个因素的主效应都显著。随着垂直视差梯度和线索冲突水平的不断提高，以及知觉学习的逐渐增加，双重融合的反应时逐渐缩短，持续时间逐渐加长。这表明在Panum极限情况中，除了视差外，这三个因素都是影响被试的深度知觉结果的重要因素。
研究三围绕影响被试的深度知觉结果的两个重要因素—垂直视差梯度和线索冲突，考察了被试在Panum极限情况的深度知觉过程中，这两个因素对脑电ERP成分和空间复杂性的影响。首先，采用事件相关电位(ERPs)技术，考察了大脑加工垂直视差梯度和线索冲突的时间进程。研究结果发现，在刺激呈现后的500毫秒内，视差垂直梯度仅与相对较早的N170成分相关，而线索冲突与相对较早的N170成分和相对较晚的N270成分都相关，这揭示了大脑对这两个因素加工的时间进程不同。其次，进一步采用能够反映脑区之间的整体功能连接水平的Omega复杂性做指标，考察了脑电信号在枕区和额区的空间复杂性及在左右枕区的偏侧化效应。结果发现，EEGOmega复杂性可以反映由不同水平的垂直视差梯度和线索冲突所诱发的神经活动，且与ERP成分存在较强的关联性。
综上所述，本文以双重融合和唯一性融合的匹配机制为切入点，围绕影响双重融合的重要因素及神经机制，展开了逐步深入的研究。本研究在实验方法与结论上均具有一定的创新性，完善了单眼性区域形成立体视觉的机制研究的理论基础，并为计算机视觉等领域建立更完善的双眼视觉计算模型提供了科学依据。