The Influence of Visual Monocular Cues on Haptic Recognition of Two-dimensional Images

触觉是人类重要的感觉通道之一。触觉识别二维图像对于盲人获取平面图像信息尤其重要，但是触觉识别二维图像却非常困难。目前，在将三维物体转换为平面二维可触摸的图像时，所基于转换原则仍然是基于视觉呈现的原理，二维图像所表现出的视觉单眼线索（如透视、遮挡、镂空和细节纹理）可能会干扰对这种二维图像的触觉识别。其中，透视是二维图像中最常见的视觉单眼线索特征，若是将同一物体旋转不同角度，在平面上画出两幅角度不同的二维图像，势必会涉及透视信息的变化。经过大量的知觉学习，我们的视觉系统可以快速、高效地加工透视等视觉单眼线索，形成物体表象系统(涉及物体的大小、形状和纹理)与空间表象系统(涉及物体的空间关系、透视和视角)，准确地识别二维图像所表达的三维立体信息，但是触知觉系统是否可以准确地加工二维图像所表达的三维立体信息，触觉系统在识别二维图像时是否会受到物体表象系统和空间表象系统的影响，以及视觉单眼线索在触觉识别二维图像中发挥什么样的作用，目前仍未有系统的研究。本研究围绕上述问题，采用两个研究考察视觉单眼线索以及物体表象和空间表象在触觉识别二维图像中的作用及其认知机制。 研究一拟采用日常物体的线条图，全面系统地考察影响触觉识别二维图像的因素，其中知觉因素包括四个视觉单眼线索特征（透视、镂空、遮挡和细节纹理）和线条复杂度，语义因素包括形状诊断性、形象一致性和语义类别，个体差异因素包括操作经验、视觉经验。结果发现，对于蒙眼明眼人，四个视觉单眼线索中，只有透视与总体的触觉识别绩效呈显著负相关，但是在动物类别的二维图像中，透视可以促进蒙眼明眼人的触觉识别绩效；与明眼人不同，盲人的识别绩效与透视、纹理、遮挡都呈显著负相关，回归分析显示透视会阻碍盲人的识别。形状诊断性和形象一致性对明眼人触觉识别二维图像有显著的预测作用，盲人由于缺乏视觉经验，较难对图像的形象一致性进行评估。研究二在研究一的基础上，试图通过采用与个体生活经验和知识无关的几何物体，以及严格控制的触觉识别行为实验，进一步考察 4 个视觉单眼线索（透视、遮挡、镂空和细节纹理）以及物体表象能力和空间表象能力在触觉识别二维图像中的作用。研究结果发现二维图像的透视、细节纹理和遮挡会阻碍二维图像的触觉识别，但是这类负面影响仅在二维图像-二维图像中发现，表明视觉因素会影响触觉识别二维图像，物体表象能力和空间表象能力并不会影响触觉识别二维图像。 结合已有研究, 本研究试图提出“双表象加工模型”来解释触摸二维图像时二维到三维空间信息转换的认知机制。该模型认为触觉识别二维图像依赖于物体表象和空间表象两个表象系统的整合。两种表象系统的信息最终进行整合,在物体表象和空间表象成功匹配的基础上建立二维图像与三维空间之间的映射,通达长时记忆中的三维物体表征。 本研究通过考察视觉单眼线索在触觉识别二维图像中的作用及其认知机制，试图揭示触觉识别二维图像的认知机制，加深对触知觉机制的进一步认识，也有助于在应用领域为盲人触觉图像交互界面和终端的二维图像设计提供理论指导

Cognitive mechanisms of 2D-to-3D spatial information transformationin haptic recognition of 2D images

可触摸的触觉二维图像是视觉障碍人群获取图像信息的重要方式。目前大多数触觉二维图像都是直接由视觉二维图像转化为的可触摸线条图。在视觉二维图像中,通常运用透视和视角等视觉原理将三维空间关系转换为二维平面关系。视觉系统经过长期大量知觉学习,习得了这种二维到三维的映射关系。但是触觉识别二维图像时,触觉系统如何建立二维平面与三维空间的映射,目前尚有待进一步的研究。影响触觉识别二维图像中二维-三维空间信息转换的视觉因素主要有透视、视角、遮挡、纹理梯度和镂空,直接将视觉二维图像转化为的触觉二维图像时,图像中包含的上述视觉因素通常会干扰触觉识别。结合已有研究,试图提出&ldquo;双表象加工模型&rdquo;来解释触摸二维图像时二维到三维空间信息转换的认知机制。该模型认为触觉识别二维图像依赖于两个表象系统的整合,即物体表象系统(涉及物体的大小、形状和纹理)与空间表象系统(涉及物体的空间关系、透视和视角)。两种表象系统的信息最终进行整合,在物体表象和空间表象成功匹配的基础上建立二维图像与三维空间之间的映射,通达长时记忆中的三维物体表征。双表象加工模型将有助于我们深入认识触知觉的认知机制,也将为触觉二维图像的设计提供理论依据。</p