視覺感覺信息微加工過程研究方法.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)計算機(jī)信息科學(xué)。要實現(xiàn)對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部分就是視覺感覺信息加工。但是視覺感覺信息加工過程研究面臨著巨大的困難：即使是一個很簡單的視覺信息加工試驗現(xiàn)象，也往往出現(xiàn)多個相互矛盾的理論假說。 究其原因，我們發(fā)現(xiàn)，自1960年Sperling證明視覺感覺記憶以來，對視覺感覺信息加工的研究(整合

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

3、覺信息“微時間”加工過程的方法。 在這種微加工過程研究方法中，需要視覺刺激的呈現(xiàn)時間以及刺激間隔時間十分短暫，以研究在很短時間內(nèi)，視覺感覺的信息處理機(jī)制。然而，在減少視覺刺激的呈現(xiàn)時間和間隔時間的時候，刺激顯示以及對其計時的精度會大大降低，甚至嚴(yán)重的干擾了視覺感覺信息處理的研究。因此，確保刺激顯示以及對其計時的精度，成為人們必須解決的首要技術(shù)問題。 現(xiàn)今研究表明，計算機(jī)操作系統(tǒng)，監(jiān)視器，以及鼠標(biāo)鍵盤等輸入設(shè)備都影響著實驗

4、精度。研究人員在這些方面進(jìn)行了大量的研究，通過各種方法來提高實驗精度，并提出了一些的測量方法來驗證這些成果。Hamm JP的研究小組致力于解決DOS系統(tǒng)下刺激顯示計時的精度問題，通過設(shè)計專門的顯示驅(qū)動來提高顯示計時的精度。而Forster KI和Forster JC則利用DirectX技術(shù)在Windows系統(tǒng)下提高視覺刺激呈現(xiàn)以及鼠標(biāo)鍵盤的精度。為了減少監(jiān)視器的帶來誤差，研究人員建議提高顯示器的刷新速度。 隨著計算機(jī)軟件和硬件的

5、技術(shù)發(fā)展，試驗誤差正在減少，但是監(jiān)視器所帶來的問題依然存在，無論哪一種顯示器都存在同樣的問題，即顯示內(nèi)容通過串行方式在顯示設(shè)備上輸出，這將帶來的很大的誤差。產(chǎn)生這個問題的原因是，通過串行方式將圖像呈現(xiàn)在監(jiān)視器屏幕上，在計算機(jī)執(zhí)行顯示函數(shù)時，數(shù)據(jù)指針一般并不正好處于對應(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。因此監(jiān)視器不一定同步顯示刺激物。這個誤差在刷新率為100Hz的監(jiān)視器上，最大可達(dá)10ms。

6、 為了解決監(jiān)視器所帶來的問題，在本文利用軟件減少誤差的方案中，通過DirectX來實時獲取對應(yīng)于監(jiān)視器掃描線位置的數(shù)據(jù)指針，實現(xiàn)了單屏顯示，準(zhǔn)確確定刺激在屏幕上出現(xiàn)的時刻，實現(xiàn)了以刺激在屏幕上出現(xiàn)的時刻為計時起點，將視覺刺激顯示的計時精度提高到幾十微秒。 綜上所述，本文首次將“簡化歸納”和“整體統(tǒng)一”思想應(yīng)用到視覺感覺信息加工研究中，并提出了一系列全新的方法，解決了“簡化歸納”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)，實現(xiàn)由計算機(jī)控制使圖像顯示的持續(xù)時間少到1ms左右的技術(shù)。利用微間隔技術(shù)，實現(xiàn)由計算機(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，指的是由計算機(jī)控制，將微過程逐漸變大，并將變大的微過程與變大前的微過程進(jìn)行比較。它是“整體統(tǒng)一”法在視覺感覺信息加工研究中的具體應(yīng)用。 3

8、.實現(xiàn)視覺刺激的單屏顯示。單屏顯示是指，通過DirectX來實時獲取監(jiān)視器掃描線的位置，實現(xiàn)視覺刺激只在監(jiān)視器1個刷新周期內(nèi)顯示。它是微持續(xù)和微間隔技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。 4、實現(xiàn)視覺刺激呈現(xiàn)與計時起點的高度同步。通過DirectX能夠直接訪問硬件的性能，實時獲取監(jiān)視器掃描線的位置，從而確定視覺刺激真正呈現(xiàn)在監(jiān)視器上的時刻，并以此為計時起點，或以此產(chǎn)生觸發(fā)信號，使得視覺刺激呈現(xiàn)與計時起點精確同步，或視覺刺激呈現(xiàn)與外部其他設(shè)備(如數(shù)