知觉认知中几种主要的模式识别理论表征与加工分析

1、知觉认知知中几种种主要的的模式识识别理论论表征及及加工分分析“模式”是指刺刺激的空空间组合合和时间间组合，或说由由若干元元素按一一定关系系集合在在一起组组成的一一种结构构。如视视觉模式式、听觉觉模式、嗅觉模模式等。一个物物体、一一个单词词、一种种语音，甚至一一种特定定芳香都都是模式式。复杂杂的模式式往往由由若干元元素按一一定的关关系组成成的一种种结构。模式识别别就是确确认模式式是什么么，并把把它同其其它模式式区分开开来，或或说把输输入模式式的信息息同长时时记忆中中有关信信息进行行匹配，并辨认认出该刺刺激属于于什么范范畴的过过程。人的模式式识别的的特点（1）对对言语识识别的能能力是人人所特有有的

2、动物也能能进行模模式识别别，如分分辨有害害和无害害刺激、选择伴伴侣、构构筑巢穴穴，但这这些模式式识别都都是低级级的，只只是为了了适应环环境和维维持生存存。人由由于能识识别语言言，因此此可以进进行人的的劳动和和创造。（2）人人的模式式识别具具有复杂杂性人能区分分各种不不同的模模式，从从简单的的线条到到复杂的的物体形形状，从从自然界界的花草草树木、虫鱼鸟鸟兽到人人类自身身，从宏宏观结构构到微观观结构，人类能能识别的的刺激模模式，其其数量是是无法估估量的。人还能在在模式出出现广泛泛变异的的情况下下完成识识别任务务。如邮邮局里分分信的工工作人员员，能识识别千差差万别、形状、大小各各异的文文字。模式识别

3、别过程模式识别别过程包包括分析析、比较较和决策策三个基基本环节节。1分析析：识别别过程的的第一个个阶段是是分析。即把感感觉记忆忆中的信信息分解解成它的的各个组组成部分分，如把把字母AA分解成成左斜线线、右斜斜线和一一条水平平线三个个组成部部分。这这种分析析过程非非常简单单，在这这个过程程中提取取出来的的信息根根感觉记记忆中内内容没有有什么变变化。2比较较：模式式识别的的第二个个阶段。即把分分析阶段段抽取出出来的信信息与长长时记忆忆中已有有的信息息进行比比较，比比较的方方式有两两种串行加加工和平平行加工工。串行加工工（序列列加工）：即输输入的模模式与长长时记忆忆中的编编码一个个接一个个地进行行比

4、较，然后再再确定与与哪一个个编码匹匹配的最最好。这这种加工工是耗费费时间的的。经验验告诉我我们，人人的模式式识别往往往进行行的很快快，因此此，识别别系统把把刺激与与记忆编编码比较较时，可可能采取取了另一一种加工工方式。平行加工工（并行行加工）：是指指许多独独立的比比较同时时进行，就是说说，在模模式识别别中，刺刺激可以以同时地地与许多多内部记记忆编码码进行比比较，而而整个过过程所需需的时间间，差不不多等于于刺激与与单个记记忆编码码进行比比较的时时间。这这种加工工方式是是节省时时间的，如在众众多物体体中识别别自己熟熟悉的一一个物体体往往采采用平行行加工。3决策策：模式式识别的的第三个个阶段。即判定

5、定哪个记记忆编码码同刺激激模式是是最佳的的匹配，决策之之后就达达到了对对模式识识别的完完全识别别。这时时，一般般地可给给刺激“命名”，如看看到“大”这个刺刺激模式式时，给给出它的的发音。模式识识别的简简单模型型可以很很清楚的的说明模模式识别别的过程程。模式识别别过程的的两种加加工在模式识识别过程程中，信信息的流流程不是是单向的的，而是是双向的的。它既既依赖于于外部的的刺激模模式，又又依赖于于记忆系系统中的的信息。即它既既有自下下而上的的加工，又有自自上而下下的加工工。所谓自下下而上的的加工是是指人脑脑直接接接受由感感觉输入入的信息息，经过过编码，产生各各种内部部表征。所谓自自上而下下的加工工是

6、指人人脑根据据已有的的知识结结构，组组织和调调节外部部输入的的信息。人的模模式识别别就是两两种加工工相互作作用的结结果。模模式识别别中自下下而上的的加工，可以用用特征提提取来说说明。在在知觉几几何图形形时，是是一个由由部分到到整体的的过程自自上而下下的加工工，完成成句子中中所缺的的词。人在模式式识别过过程中，两种加加工是相相互联系系相互补补偿的。在模式式识别的的早期阶阶段，自自下而上上的加工工起重要要作用，而在后后期阶段段，自上上而下的的加工起起主要作作用。模式识别别的理论论为了进进一步描描述的模模式识别别，人们们的模式式识别时时使用的的记忆编编码及这这些编码码的使用用等问题题，作了了一些探探

7、讨，提提出了三三种假设设，这三三种假设设是：模模板匹配配假设、原型匹匹配假设设和特征征分析假假设一、模板板匹配说说这种假设设认为，模式识识别是将将一个刺刺激模式式提供的的信息，与长时时记忆中中已经存存储的该该模式的的表征相相匹配。这种表表征叫该该刺激模模式的模模板。当当刺激模模式与模模板完全全匹配或或重叠时时，该刺刺激模式式就被识识别了。这就是是模板假假设的内内容。通通俗地说说，墨半半如同“拷贝”，它与与刺激模模式之间间存在着着一一对对应的关关系，即即对我们们识别的的刺激来来说，都都有一个个用来与与它进行行匹配的的内部拷拷贝。根根据这一一假设，刺激的的感觉形形象经过过第一阶阶段的分分析后，基本

8、上上不变的的被传送送到第二二阶段去去加工。在这个个阶段上上，与长长时记忆忆中的许许多模板板进行匹匹配。通通过比较较，某一一模板可可能与刺刺激感觉觉形象匹匹配的最最好。于于是，决决策过程程把这一一获得最最佳匹配配的模板板选出来来。这时时，模式式也就被被识别了了。比如如说：我我们识别别一个“大”字，根根据模板板假设的的规定，在长时时记忆中中有了一一个拷贝贝（模板板），每每当“上”字作为为一个刺刺激呈现现时，它它的视觉觉形象就就与长时时记忆中中的许多多模板进进行比较较，比较较结果，记忆中中关于“上”字的模模板获得得最好的的匹配，因此，人们就就把这个个模式识识别为“上”。模板匹配配假设比比较容易易在计

9、算算机上加加以实现现，例如如银行使使用的提提款机卡卡、图书书借阅卡卡、饭卡卡等就是是根据模模板匹配配的原理理设计的的。模板匹配配假设过过于朴素素和简单单，难以以解释人人的模式式识别。从这一一假设本本身来看看，它认认为为了了识别每每一个在在形状、大小或或方位上上稍有变变化的模模式，长长时记忆忆中就应应该具备备一个相相应的模模板。从从人识别别模式实实际情况况来看，人能在在模式的的物理属属性广泛泛变化了了的情况况下进行行模式识识别。比比如说，人可以以识别不不同手写写体的字字（汉王王、计算算机、手手机手写写板），当字形形在大小小、方向向、清晰晰度等方方面出现现某些变变异时，识别似似乎困难难。按严严格的

10、模模板匹配配假设，这只有有在头脑脑中事先先存储了了各种模模式的模模板，识识别才能能进行，由于模模式的变变异较大大，因而而建立了了相应的的模板，其数量量必然很很大，依依靠这种种方式来来识别的的模式是是不经济济的。为了克服服模板匹匹配假设设中的这这一缺点点，有人人对模板板匹配假假设提出出了修正正，当刺刺激模式式与模板板不完全全吻合时时，必须须经过一一个预处处理过程程，将输输入的信信息加以以调整，使之“正常化化”，这就就大大减减少了某某一刺激激模式在在头脑中中相应的的模板的的数量。如图：识别一一个不规规则字母母A。修正后的的模板匹匹配假设设遇到了了一个逻逻辑问题题，如果果要纠正正刺激模模式的方方位和

11、大大小，就就必须知知道合适适的方位位是什么么样子的的。这就就等于说说“已经”知道刺刺激相当当于什么么模式了了。这不不是匹配配之前预预处理要要做的事事情，而而恰恰正正是模式式识别本本身要做做的事情情，即它它应该是是模式识识别的结结果，而而不是识识别的过过程。当当然，如如果刺激激模式变变异过大大，如AA变异成成R，此此模式就就会被当当成一种种不相识识的模式式而遭到到拒绝。为了克服服模板匹匹配假设设的局限限性，一一些心理理学家提提出了原原型匹配配假设。二、原型型匹配说说（一）什什么是原原型匹配配假设原型（pprottotyype）是指头头脑中存存储着代代表一组组物体关关键特征征的表征征，即表表示一组

12、组物体基基本成分分的一种种抽象的的形式。如：树树的原型型可能是是树干、树枝和和树叶，狗的原原型可能能是两只只眼睛、四条腿腿、尖的的牙齿、身上有有毛等。因此，在这个个意义上上，原型型不仅是是对一类类刺激的的概括，也是这这类刺激激在头脑脑中的最最优代表表。原型匹配配假设认认为，存存储在长长时记忆忆中的信信息不是是模板，而是原原型。原原型与刺刺激模式式不是一一一对应应的关系系。因此此，模式式识别就就是要确确定一个个物体是是否同原原型相匹匹配，如如果匹配配了，这这个物体体就被识识别出来来了。（二）支支持原型型匹配假假设的实实验19711年，弗弗兰克斯斯（J.J.FFrannks）和布兰兰斯福德德（JD

13、DBraansffordd）用实实验证明明了人的的模式识识别可能能存在着着原型匹匹配的过过程。他他们用一一些稽核核图形构构成的原原型，然然后经过过左右位位置互换换、内外外位置互互换、删删掉一个个几何图图形等形形式改变变原型，这些改改变了的的图形即即为变型型，如图图所示。实验时时，先给给被试呈呈现这些些变型，然后让让他们进进行再认认测验，测验的的项目有有些是被被试看见见过的变变型，另另一些是是被试没没有见过过的新变变型，以以及这些些原型本本身，要要求被试试指出哪哪些项目目是以前前见过的的并评价价自己的的确信度度。结果果发现，尽管被被试以前前没有见见过原型型，但对对它的确确信度评评信度最最高。这这

14、一实验验表明，被试从从一组有有关模式式的经验验中，抽抽取了这这组模式式的原型型，同时时，也可可以看到到，被试试在识别别那些变变型时，利用了了这个原原型，是是把它们们与原型型进行比比较。三、特征征分析假假说（一）什什么是特特征分析析假设特征分析析假设认认为，各各种刺激激在长时时记忆中中的表征征是一张张表，表表上登记记着该种种刺激所所具有的的那些特特征的名名称，这这种表叫叫做“特征表表”。人的的识别系系统在接接受一个个输入刺刺激的信信息后，首先对对它的特特征进行行分析，找出输输入刺激激具有哪哪些特征征，然后后把它们们与长时时记忆中中的各种种特征进进行比较较。一旦旦长时记记忆中的的某种特特征表征征与

15、刺激激特征获获得最佳佳的匹配配，这个个刺激就就被识别别了。（二）“群魔堂堂”模型19599年，塞塞尔弗里里奇（OO.G.Sellfriidgee）提出出了一个个计算机机模型，即群魔魔堂模型型，形象象的说明明了模式式识别的的特征分分析系统统。这个个模型认认为，识识别一个个模式要要通过几几个阶段段或层次次。在每每一个层层次上，都有一一些小鬼鬼，他们们各自担担负着不不同的工工作，起起着不同同的作用用。第一一层小鬼鬼叫图像像鬼，它它的作用用是把外外界信号号登记下下来，第第二层小小鬼叫特特征鬼，它对图图像鬼保保留下来来的映像像进行分分析，找找出他们们的各种种特征，以对字字母的特特征分析析为例，有的特特征

16、鬼负负责分析析垂直线线，有的的负责分分析水平平线，有有的负责责分析角角一个个特征鬼鬼发现了了正在寻寻找的某某一特征征时，它它就喊叫叫起来。或发出出信号，这个特特征鬼分分级的，第三层层小鬼是是认知鬼鬼，认知知鬼相当当于前面面说的特特征鬼，认知鬼鬼的任务务是注意意来自特特征鬼的的信号，寻找由由特征组组成的某某一特定定模式，因此，认知鬼鬼代表一一种模式式，认知知鬼如果果发现许许多作出出反映的的“特征鬼鬼”是源于于自己的的特征，就大声声地叫喊喊；否则则叫喊的的声音就就小，或或者不作作声。例例如：识识别字母母Q时，同时叫叫喊起来来的认知知鬼有QQOR等，其中QQ的喊声声音大。第四层层小鬼交交决策鬼鬼，它

17、要要来自所所有认知知鬼的呼呼声，并并决定谁谁发出的的信号最最多，因因而识别别出环境境种出现现的模式式，还如如上说，由于认认知鬼QQ的呼声声最高，而OR的呼呼声次之之，因而而识别出出环境种种出现的的模式，还如上上说，由由于Q贝贝选中被被认知出出来，群群魔堂型型它似乎乎不够严严肃，但但有它合合理的地地方。（三）特特征分析析的生理理学和心心理学依依据1.特征征分析的的生理学学依据感受受野的研研究感受野（reccepttisee fiieldd）,在在感觉系系统种，能够引引起某一一神经细细胞反映映的受刺刺激的区区域，就就是该神神经细胞胞的感受受野，119288年E.D阿林林瑞恩在在研究皮皮肤感受受中提

18、出出感受野野的概念念。19940年年H.KK Haarfllinee的研究究又发现现，刺激激蛙的视视网膜的的某一特特定区域域时，与与之有联联系的神神经纤维维产生电电反应，于是他他把视网网膜上这这一特定定区域，称为这这个神经经纤维的的感受野野。600年代由由于微电电极技术术的发展展，使这这一领域域的研究究更加深深入，HH.K休休伯尔和和T.NN.威瑟瑟尔在研研究猴的的大脑皮皮层细胞胞的感受受野时，把大脑脑皮层细细胞区分分为简单单细胞、复杂细细胞和超超复杂细细胞，他他的发现现这些细细胞具有有不同的的功能，如有的的对直线线反应，有的对对角反应应，有的的对线条条方向反反应命他他的把这这些具有有特征觉觉察功能能的脑细细胞称为为特征觉觉察器。根据休伯伯尔和威威塞尔的的研究，视觉系系统是个个特征分分析系统统，在视视觉系统统的不同同层次或或水平上上存在着着不同的的特征觉觉察器。它的从从外部输输入的刺刺激中，提取不不同的特特征信息息，实现现对模式式的识别别。2.特征征分析的的心理学学证据认知心理理学的许许多实验验支持了了特征分分析说。（1）NNeissserr（19963-19665）进进行的视视觉扫描描实验，为特征征分析说说提供了了证据，让被试试快速