多目标视觉追踪中物体属性加工的眼动研究(1)
摘要 采用多目标视觉追踪任务(MOT)，探讨物体颜色特征对视觉追踪的影响，同时记录被试的眼动情况，探讨追踪过程中颜色特征对眼动模式的影响。结果发现，视觉追踪机制能够对物体的颜色特征进行加工，但加工程度受制于目标物与分心物之间的特征竞争关系。在物体颜色特征条件下，视觉系统采用知觉组织加工策略，以被追踪目标构成的多边形中心为注意中心。在对物体颜色特征的加工中，内源性注意与外源性注意相互影响。
关键词 多目标视觉追踪，物体特征，眼动模式。
分类号 B845
1 引言
对多个运动目标的视觉追踪是现实生活中人们经常遇到的一种视知觉现象，例如在观看体育比赛时，人们需要对某一球队中的某几个运动员的活动同时进行追踪，才能了解比赛进行的情况；在玩电脑游戏时同样需要对屏幕上呈现的多个目标同时进行追踪，因此，对多目标视觉追踪(multiple-object-track-ing，MOT)的研究有助于更加全面地认识视觉信息的加工机制。
多目标追踪是基于客体的注意加工过程，因此，客体的属性特征会对追踪过程产生一定影响，而研究者对于客体的属性特征在视觉追踪中的作用机制持有不同观点。视觉索引理论就明确指出(Pyly-shyn，2001)，视觉索引机制只对物体的空间位置信息进行编码，而不加工物体的属性信息。Scholl(1999，2004)，Pylyshyn(2004)等人基于标准MOT任务的研究都发现，虽然被试能够成功地追踪物体，但对物体的特征属性(如颜色或形状等)是不能进行编码加工的，而对物体的位置和运动方向等空间信息则能够有效地加工。
当然，在某些视觉加工任务中，如在似动、隧道效应等现象中，空间位置信息的确是优先得到加工，而颜色、形状等属性特征则很少发挥作用(He，Pat-rick，& James，1997)。然而，在现实环境下，刺激物往往具有一定的身份信息，如果仅根据目标的空间位置信息，而不对物体的特征信息进行加工，我们怎能知道“谁是谁”呢？因此，客体档案理论(Noles，School，& Mitroff，2005)则认为，当客体被注意到时，关于这个客体的位置、特征、语义等信息都会进入到客体档案中，即使客体特征在运动过程中发生改变，通过客体档案，仍能知觉到连续的物体。Horowitz和Wolfe(2001)研究发现，在物体运动过程中，物体之间的相互遮挡会破坏追踪成绩，当用颜色特征将目标物与分心物区别开时，这种物体间遮挡对追踪成绩的破坏作用消失。Oksama(2004，2007)、Horowitz(2007)等在研究中采用了具有不同身份信息的刺激材料，结果表明，刺激物的身份特征能够得到加工，只是身份信息与位置信息在加工容量方面存在差异。Klieger，Wolfe(2004)以及Mak-ovski等(2009)研究也发现，物体的颜色特征可用来加强注意追踪，尤其用颜色特征将目标物和分心物区别开时，这种优势更加突出。
显然，物体的时空特性在动态变化环境下具有较强的不确定性，而属性信息则相对稳定，它会在一定程度上对目标的保持和错误后恢复有所帮助。在追踪过程中，观察者不仅要对目标物体进行追踪，还要抑制分心物对目标物的干扰。因此，相对于空间信息的作用来说，属性信息对视觉追踪的影响比较复杂。尽管研究者在追踪任务中突出了物体的属性特征，但各自的研究方法不尽相同；在不同的物体特征条件下所得到的研究结论也不完全一致；以及在不同的属性特征条件下，注意是如何在目标之间、目标和分心物之间分配等问题研究较少。为此，本研究假设视觉追踪机制能够对物体的属性特征进行加工。为较好地控制刺激物在不同特征水平上的加工难度，本研究采用颜色作为物体的特征信息，拟深入探讨物体属性特征对视觉追踪的影响机制，以及视觉注意在物体不同属性特征加工条件下的分配特点。由于人类信息来源的80%都是通过眼睛获得的，眼睛运动模式能够为视觉加工提供大量直接信息，有助于人们了解视觉追踪的注意分配情况，而视觉追踪的大量研究都是借助于行为反应数据，而很少通过眼动信息来了解追踪的注意加工机制。因此，本研究也拟通过眼动信息来探讨追踪过程中的眼动基本模式以及特征变化对眼动模式的影响，为视觉追踪的注意加工机制提供生理学上的证据。
2 研究方法
2.1 被试
16名大学生参加实验，其中男生5名，女生11名，年龄19--24岁，视力(或矫正视力)正常，色觉正常，均为右利手。
2.2 实验仪器与材料
眼动数据通过SMI High-speed型眼动仪记录，屏幕距被试约65cm，所有刺激物呈现在屏幕中央25.99°×19.64°的矩形内。
本实验使用MOT范式(Pylyshyn，1988)，刺激物为10个圆点(0.7°视角)，呈现在黑色背景上，用闪烁方式标记为目标。刺激物的起始位置和运动方向是随机的，运动轨迹为直线，平均运动速度为5.6°/s。
2.3 实验设计与程序
本实验采用3×3的被试内设计。屏幕上呈现10个刺激物，其中5个为目标物，5个为分心物。自变量一是目标物颜色特征的呈现条件，有3个水平(见表1)。刺激物的颜色特征是在数量固定的条件下呈现，即在每种实验条件下，刺激物的颜色只有两种，即颜色A和颜色B，其中5个物体的颜色一致，且都为颜色A，另外5个物体的颜色一致，且都为颜色B。具体来说，目标颜色呈现条件1是：目标物中颜色A的物体数量为1个，颜色B的物体数量为4个，与之对应，分心物中颜色A的物体数量为4个，颜色B的物体数量为1个；目标颜色呈现条件2是：目标物中颜色A的物体数量为2个，颜色B的物体数量为3个，与之对应，分心物中颜色A的物体数量为3个，颜色B的物体数量为2个；目标颜色呈现条件3是：目标物中颜色A的物体数量为5个，颜色B的物体数量为0，与之对应，分心物中颜色A的物体数量为0，颜色B的物体数量为5个。此外，还单独设置了所有刺激物颜色都一样的条件，以便全面分析物体颜色特征对视觉追踪的影响。 (张滨熠 丁锦红)
关键词 多目标视觉追踪，物体特征，眼动模式。
分类号 B845
1 引言
对多个运动目标的视觉追踪是现实生活中人们经常遇到的一种视知觉现象，例如在观看体育比赛时，人们需要对某一球队中的某几个运动员的活动同时进行追踪，才能了解比赛进行的情况；在玩电脑游戏时同样需要对屏幕上呈现的多个目标同时进行追踪，因此，对多目标视觉追踪(multiple-object-track-ing，MOT)的研究有助于更加全面地认识视觉信息的加工机制。
多目标追踪是基于客体的注意加工过程，因此，客体的属性特征会对追踪过程产生一定影响，而研究者对于客体的属性特征在视觉追踪中的作用机制持有不同观点。视觉索引理论就明确指出(Pyly-shyn，2001)，视觉索引机制只对物体的空间位置信息进行编码，而不加工物体的属性信息。Scholl(1999，2004)，Pylyshyn(2004)等人基于标准MOT任务的研究都发现，虽然被试能够成功地追踪物体，但对物体的特征属性(如颜色或形状等)是不能进行编码加工的，而对物体的位置和运动方向等空间信息则能够有效地加工。
当然，在某些视觉加工任务中，如在似动、隧道效应等现象中，空间位置信息的确是优先得到加工，而颜色、形状等属性特征则很少发挥作用(He，Pat-rick，& James，1997)。然而，在现实环境下，刺激物往往具有一定的身份信息，如果仅根据目标的空间位置信息，而不对物体的特征信息进行加工，我们怎能知道“谁是谁”呢？因此，客体档案理论(Noles，School，& Mitroff，2005)则认为，当客体被注意到时，关于这个客体的位置、特征、语义等信息都会进入到客体档案中，即使客体特征在运动过程中发生改变，通过客体档案，仍能知觉到连续的物体。Horowitz和Wolfe(2001)研究发现，在物体运动过程中，物体之间的相互遮挡会破坏追踪成绩，当用颜色特征将目标物与分心物区别开时，这种物体间遮挡对追踪成绩的破坏作用消失。Oksama(2004，2007)、Horowitz(2007)等在研究中采用了具有不同身份信息的刺激材料，结果表明，刺激物的身份特征能够得到加工，只是身份信息与位置信息在加工容量方面存在差异。Klieger，Wolfe(2004)以及Mak-ovski等(2009)研究也发现，物体的颜色特征可用来加强注意追踪，尤其用颜色特征将目标物和分心物区别开时，这种优势更加突出。
显然，物体的时空特性在动态变化环境下具有较强的不确定性，而属性信息则相对稳定，它会在一定程度上对目标的保持和错误后恢复有所帮助。在追踪过程中，观察者不仅要对目标物体进行追踪，还要抑制分心物对目标物的干扰。因此，相对于空间信息的作用来说，属性信息对视觉追踪的影响比较复杂。尽管研究者在追踪任务中突出了物体的属性特征，但各自的研究方法不尽相同；在不同的物体特征条件下所得到的研究结论也不完全一致；以及在不同的属性特征条件下，注意是如何在目标之间、目标和分心物之间分配等问题研究较少。为此，本研究假设视觉追踪机制能够对物体的属性特征进行加工。为较好地控制刺激物在不同特征水平上的加工难度，本研究采用颜色作为物体的特征信息，拟深入探讨物体属性特征对视觉追踪的影响机制，以及视觉注意在物体不同属性特征加工条件下的分配特点。由于人类信息来源的80%都是通过眼睛获得的，眼睛运动模式能够为视觉加工提供大量直接信息，有助于人们了解视觉追踪的注意分配情况，而视觉追踪的大量研究都是借助于行为反应数据，而很少通过眼动信息来了解追踪的注意加工机制。因此，本研究也拟通过眼动信息来探讨追踪过程中的眼动基本模式以及特征变化对眼动模式的影响，为视觉追踪的注意加工机制提供生理学上的证据。
2 研究方法
2.1 被试
16名大学生参加实验，其中男生5名，女生11名，年龄19--24岁，视力(或矫正视力)正常，色觉正常，均为右利手。
2.2 实验仪器与材料
眼动数据通过SMI High-speed型眼动仪记录，屏幕距被试约65cm，所有刺激物呈现在屏幕中央25.99°×19.64°的矩形内。
本实验使用MOT范式(Pylyshyn，1988)，刺激物为10个圆点(0.7°视角)，呈现在黑色背景上，用闪烁方式标记为目标。刺激物的起始位置和运动方向是随机的，运动轨迹为直线，平均运动速度为5.6°/s。
2.3 实验设计与程序
本实验采用3×3的被试内设计。屏幕上呈现10个刺激物，其中5个为目标物，5个为分心物。自变量一是目标物颜色特征的呈现条件，有3个水平(见表1)。刺激物的颜色特征是在数量固定的条件下呈现，即在每种实验条件下，刺激物的颜色只有两种，即颜色A和颜色B，其中5个物体的颜色一致，且都为颜色A，另外5个物体的颜色一致，且都为颜色B。具体来说，目标颜色呈现条件1是：目标物中颜色A的物体数量为1个，颜色B的物体数量为4个，与之对应，分心物中颜色A的物体数量为4个，颜色B的物体数量为1个；目标颜色呈现条件2是：目标物中颜色A的物体数量为2个，颜色B的物体数量为3个，与之对应，分心物中颜色A的物体数量为3个，颜色B的物体数量为2个；目标颜色呈现条件3是：目标物中颜色A的物体数量为5个，颜色B的物体数量为0，与之对应，分心物中颜色A的物体数量为0，颜色B的物体数量为5个。此外，还单独设置了所有刺激物颜色都一样的条件，以便全面分析物体颜色特征对视觉追踪的影响。 (张滨熠 丁锦红)