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场景识别研究是视觉研究领域中的一个重要分支,在认知心理学、生理心理学与计算机视觉等不同学科中都属于非常前沿的课题。以往关于场景识别的研究,主要关注人们快速识别场景的能力,强调前馈信息在快速场景识别中的核心作用,而对于知识经验和预期等自上而下的过程是否能够影响人们对场景的快速识别,则仍存在较多疑问和争议。此外,以往研究还考察了快速场景识别过程中的注意资源分配、特征提取以及空间频率加工的机制等问题。其中,对于后者,以往更多关注不同空间频率信息在加工时间上的先后顺序,对于它们在快速场景识别中的作用还缺少足够的认识。基于以上考虑,本研究旨在探究快速场景识别过程中预期等外界因素的影响,以及不同空间频率信息在快速场景识别过程中的作用。开展本项目研究,可以帮助我们更好地理解视觉系统在处理复杂的自然场景信息时的工作机制。 本研究共包括四个部分的内容:第一部分探究上下文预期对快速场景识别的影响,分别通过双眼竞争范式(实验一)和双任务范式(实验二)考察上下文预期对快速场景识别中主观选择与客观反应绩效的影响;在实验二的基础上,第二部分仍然采用双任务范式,分别探究上下文预期对自然场景中不同空间频率信息的影响(实验三a、实验三b);第三部分采用响应启动范式(实验四、实验五)进一步探讨不同空间频率信息在快速场景识别过程中的相互作用机制;第四部分则结合上述研究的结果,提出相应的神经网络模型,考察不同结构的神经网络模型在场景分类任务中的表现。 本研究主要获得以下结果: (1)上下文预期对快速场景识别中场景信息的主观解读和客观绩效均会产生显著影响; (2)上下文预期在快速场景识别的不同加工阶段都会影响观察者的辨别力,但对反应偏好的影响只出现在较晚的加工阶段; (3)在快速呈现条件下,相比高空间频率场景,观察者对低空间频率场景的加工更好; (4)在复杂任务条件下,注意资源的分配会影响快速场景识别,自然场景识别过程并不能做到完全的自动化加工; (5)在传入、加工和决策过程中,不同空间频率信息并非按照严格的前馈顺序,而会在做出反应决策之前对不同空间频率信息进行整合; (6)与单纯整合了前馈信息的卷积神经网络模型相比,加入反馈过程的卷积-递归神经模型在相同数据集上可以获得更高的自然场景分类准确率。 本研究结果表明,即便是在快速场景识别条件下,上下文预期仍然会影响场景识别过程;不同空间频率信息在快速场景识别中均有重要作用,且按照低频在先高频在后的顺序传递,传递速度较快的低频信息通过反馈过程影响高频信息的处理,最终共同影响对场景的快速识别。