人类内在空间参照系对角度知觉的影响

As an important feature of an object, the angle of a shape provides an essential clue for the human shape perception. In previous studies, two conflicting theories were proposed to explain angle perception: combinations of two lines or specialized angle detectors. Our pilot study suggests that humans may use the internal spatial reference frames to calculate angles effectively and efficiently. This theory for the first time provides a new explanation to comprise the conflict of the two theories. In this project, we will investigate the psychological and brain mechanisms of the internal reference frames in angle discrimination processing. The study will use the psychophysical methods combined with the cutting-edge virtual reality technology plus advanced brain imaging techniques and computational models to investigate following four questions: 1) how the internal reference frames affect angle perception; 2) whether the internal reference frames are egocentric or allocentric in angle perception; 3) how perceptual training of angle discrimination interacts with the internal reference frames; 4) how our brain represents internal reference frames in angle perception. The research results will enhance our understanding of internal reference frames in human visual information processing and offer useful guidance in fields of pilot selection, space design and industrial product design.

角度是物体识别的重要特征，为人类知觉形状提供了重要的线索。角度知觉加工一直存在线段知觉整合理论和整体特征匹配理论之间的争论。我们前期的研究表明：人类能利用内在空间参照系快速有效地进行角度计算。我们依此提出了角度知觉的内在参照模型，这一模型首次很好地解释了之前两个理论之间的冲突。在本项目中，申请者计划进一步研究内在参照系在角度知觉加工过程中的心理与脑机制。本研究将利用严格的心理物理学实验和最新的虚拟现实技术，并结合神经影像和计算模型，开展四个方面的研究：1）内在参照系对角度辨别阈限的影响；2）角度知觉的内在空间参照系是以自我为中心还是以环境为中心的；3）内在参照系对角度辨别知觉学习的影响；4）角度知觉内在参照系的脑机制。研究结果在理论上有助于了解多种内在参照系统在人类视觉加工中的作用，系统深入理解人类视觉信息加工的过程；在应用上能够为飞行员选拔、空间设计和工业产品设计提供有益的指导。

本项目研究了人类角度知觉和复杂社会信息的知觉整合。第一部分的研究探索了人类角度知觉的加工。角度是最基本的物体特征之一，角度知觉在物体知觉中起着至关重要的作用。本研究发现人类视觉系统对角度特征的加工分为两个阶段：首先，对角度边界线的方向进行编码，并将其合并为一个角度特征；其次，在一个正交的内部参考系模型中估计角度知觉变化的阈限。本研究提出了一个角度辨别的内部参考系模型，该模型为角度辨别提供了一个新的计算框架，很好的解释了角度阈限的双峰波动现象，弥补了之前理论的不足。第二部分的研究探索了人类社会信息的知觉整合。从复杂社会场景中识别出聚集的人群是人类重要的认知功能。本研究采用了最新的虚拟现实技术，定量化地操作社会场景，利用心理物理实验地测量了人物的距离和朝向对社会群体整合的影响，并推导出一个社会交互场的理论模型。该模型成功解释了在多人复杂社会场景下的社会群组知觉。