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深度信息选择对地面感知相对距离的影响
当我们扫描或在不同位置之间转移注意力时，我们的视觉空间似乎不会改变。这种稳定性的出现意味着深度信息的选择过程对视觉空间的构建并不重要。但我们提出了相反的证据。我们关注的是中等距离的空间感知，这取决于地面深度信息的整合。我们提出了一个选择假设，即整合过程受深度信息选择位置的影响。具体地说，当一个人只从远地表而不是从近地面到远地面依次采集深度信息时，整合过程不准确地表示地面。为了测试这一点，观察者在全提示环境中的三种情况下使矢状杆的深度/长度（测试）与横向杆（参考）的宽度匹配，这迫使视觉系统从地面的不同部分进行采样 。在这些条件下，将横向参照杆(1)放置在与测试杆相邻，(2)放置在远地面，(3)放置在近地面。我们发现，在条件(1)和(2)中，矢状杆被认为比条件3更短。这一发现支持选择假说，因为只有条件3才能导致更准确的地表整合/表征，并且相对距离/深度知觉的误差更小。此外，我们还发现，在没有地面深度信息的黑暗中，这三种条件下的表现都是相似的，这表明结果不能归因于不对称的视觉扫描，而是差异信息的选择。
空间感知的地面理论认为，由于地面的生态意义（Gibson，1950， 1979），地面在中距离范围内对物体的定位起着突出的作用（Gibson，1950，1979； Sedgwick，1986）。自从提出以来，地面理论获得了各个实验室的经验支持。例如，已经表明，在地面上的物体的感知距离会受到地表结构的影响 (Feria, Braunstein, amp; Andersen, 2003; He, Wu, Ooi, Yarbrough, amp; Wu, 2004; Sinai, Ooi, amp; He, 1998; B. Wu, He, amp; Ooi, 2007; B. Wu, Ooi, amp; He, 2004)。均匀的地面与物体的倾斜角相结合，可以使对象可靠地定位(Ooi, Wu, amp; He, 2001, 2006; Philbeck amp; Loomis, 1997; J. Wu, He, amp; Ooi, 2005)。当物体位于地面上方时，视觉系统可以使用物体相对于地面的相对距离信息来定位物体(Madison, Thompson, Kersten, Shirley, amp; Smits, 2001; Meng amp; Sedgwick, 2001; Ni, Braunstein, amp; Andersen, 2004; Ooi amp; He, 2006; J. Wu, He, amp; Ooi, 2004)。此外，在不同类型的大面积条件下(例如，类似地面和类似天花板的表面) ，视觉系统的表现被测量的研究揭示了地表使用偏差 (Bian, Braunstein, amp; Andersen, 2005, 2006; McCarley amp; He, 2000, 2001)。
视觉系统如何表现空间感知的地面？一种可能的方式是基于顺序表面整合过程(SSIP；他等人，2004年；OOIamp;He，2007；B.Wu等人，2004年)。SSIP假设认为视觉系统依赖于地面上的外部深度线索和视觉系统的固有偏差来形成被表征的地面，并从近到远构建地面表征。在全线索视觉环境中，SSIP通过利用近地表面上的可靠深度线索（例如，双目视差和运动视差信息）开始其操作，以形成近地面的精确表示。 然后，SSIP将近地面表示作为模板，将其与以纹理梯度为主要深度信息的较远的地面块相结合。 因此，随着过程从近到远的扩展，SSIP能够构建准确的全局地表表征。（如果刺激条件对SSIP不是最优的，并且取决于可用信息的类型，视觉系统可以依赖SSIP或其他过程来形成全局地表表示。但是，表征的表面将不太精确。）在地面不可见的观察条件下(例如，在完全黑暗中)，视觉系统的固有偏差被视为地面。我们以前的研究已经表明，固有偏差的形式是一个从地面向上弯曲的隐式曲面（Ooi et al.，2001，2006；J.Wu，He，amp;Ooi，2006）。 随着距离的增加，表面的局部倾斜也增加。但是出于我们目前的目的，我们将假设固有偏差的形状近似为具有恒定倾斜度的平面。在具有有限可靠近景提示的简化提示环境中，视觉系统增加了对代表地面的固有偏差的依赖，导致地面表示不准确（Sinai等，1998; B.Wu等，2007； B.Wu等人，2004）。
在本文中，为了进一步了解视觉系统是如何构建地面表示的，我们重点讨论了选择过程对SSIP的影响。这一选择假说认为，与许多其他感知过程一样，SSIP也受到对地表深度信息采样的选择过程的影响。证实这一假设将意味着地面代表以及我们的空间感知受到采样地面深度信息的位置的影响。乍一看，这个假设似乎有点违反直觉，因为它与普遍的观点不一致，即我们的感知空间是由不依赖注意选择过程的自动过程形成的。 因此，只有少数研究解决了关注距离是否受注意力影响的问题（Gogel＆Tietz，1977）。
在这项研究中，我们测试了一个选择假设的预测，即杆状目标在地面上的感知相对距离 / 深度取决于视觉系统如何选择地面上可用的深度信息。 我们利用了透视缩短现象，与横向距离(宽度)相比，矢状距离在深度方面(相对距离 / 深度)被低估了。
我们的第一个实验测试了选择过程是否会影响全提示环境中地面上目标的感知缩短（图1）。在L形条件下（图1A），要求观察者在视觉上将L形靶的矢状长度（L）与其横向宽度（W）匹配。 预期观察者会要求L形目标的长度更长，以匹配其宽度。 也就是说，匹配的L形目标的长宽比（W / L）会小于1 。 此外，我们之前的研究已经表明，l 形目标的透镜缩短受到支撑目标的可见地表范围的影响。 例如，与不受限制的视野相比，当视野被限制在围绕远L形目标的较小地面表面积时，透视缩短的幅度更大。
当仅采样远距离目标及其附近的有限视觉信息（不包括近地表信息）时，将阻止SSIP形成用于与远地表集成的近地表征形式的准确模板。 因此，远处地面的表征在很大程度上受到视觉系统固有偏差的影响。 继而，地表的整体表征具有倾斜误差，并且节距增加。从以上所述，可以预测在接近参考条件下，在刺激显示中会发现更少的透视缩短（图1B）； 也就是说，与L形条件（图1A）相比，参考目标和测试目标之间的匹配率（W / L）更大。 在此，观察者必须使测试目标的矢状长度/深度与位于近地面上的参考目标的横向宽度匹配（此显示器通过在空间上分离其四肢来修改L形目标）。 由于观察者现在可以扫描近参考目标和测试目标之间的地面以执行匹配任务，因此预测缩短效果会较小。结果，SSIP将能够利用近地表面上可靠的近深度提示来形成更准确的地表表示。
实验1和2中的四个刺激条件
图1.显示条件示意图（顶视图）。 在面板A–C中，观察者将测试目标的弧矢长度与参考目标的横向宽度进行匹配。 在面板D中，它们与测试目标和参考目标的横向宽度均匹配。
通过将参考目标放置在远地面上超出测试目标的位置，在远参考条件（图1C）中的刺激显示颠倒了近参考条件（图1B）的刺激设计。 这样，尽管观察者可以在匹配任务期间扫描较大面积的地面以查看测试目标和远参考目标，但是他/她将主要集中在测试和参考目标之间的地面区域上。 对近地表面的关注会减少，从而阻止对可靠的近深度线索进行充分采样以形成准确的全局地表表示形式。 因此，选择假设预测远参考条件（图1C）的匹配率（W / L）要比近参考条件（图1B）小。
在实验1中，假设在地面的特定区域上扫描和采样深度信息的特定操作会影响地面表示的准确性，因此会影响缩短效果。 此假设的有效性要求，无论参考目标位于近地面还是远地面，扫描过程对深度感知的影响都应相同。 为了评估这种相同的扫描过程假设，我们的第二个实验在黑暗中测试了相同的三个显示条件，在黑暗中看不见地面。黑暗中的地面表示仅由固有偏差引起，该固有偏差可以近似为其远端高于地板的倾斜表面（Ooi等人，2001，2006）。 在黑暗中的缩短效果取决于固有偏差，而不取决于地面信息（不可见）。 因此，这可以预测在所有三个刺激条件下的缩短都将是相同的-除非随扫描距离而变化的扫描过程也会影响缩短效果。
尽管进行了上述分析和预测，仍然可以认为我们偏爱的经验结果有另一种解释。 可以简单地估计接近参考条件下的（横向）参考目标要比远参考和L形条件下的参考目标更长。 因此，对于实验1和2，为了研究随观察距离而增加对参考目标的横向宽度的过高估计的可能性，我们在控制条件下测试了我们的观察者，在该条件下，测试目标和参考目标具有相同的（ 横向）方向（图1D）。
实验1全提示环境
方法
参加者。11名无经验的观察者在知情同意下，正常或矫正视力（至少20/20）参加了实验。其中有7位平均眼高为157.9厘米的观察者通过单眼观察方案进行了测试。随后的双眼观察协议是由3位参加单眼观察协议的观察者和4位没有参加单眼观察协议的观察者进行的。他们的平均眼高为159.0厘米。
显示和测试现场。实验是在一块大而均匀的水平草地上进行的，从该草地到最近的树木或建筑物的观察距离距离观察者至少20 m。谨慎的短木棍标记了观察者的起始位置。在这四个条件下，横向参考目标均为白色PVC管（直径为1英寸），固定长度在试验试验中为44厘米，在捕获试验中为30厘米。可变长度的测试目标由两根白色PVC管组成，一根1英寸直径的管子插入了1.2英寸直径的管子中。这样一来，试管就可以使管子相互滑动以获得所需的长度。将所有条件下的测试目标（包括处于L形条件下的L形目标的矢状肢）设置为距观察者三个测试距离（5、6或7 m）之一。尽管L型条件下的横向参考目标的距离随测试距离而变化，但在其余三个条件下，其横向目标保持固定在选定的观察距离上（图1）。
任务和程序。观察者使用双目和单眼（优势眼）观察方案执行匹配任务。在进行试验之前，观察者应使他/她的背对着测试场景站立，以允许实验者设置刺激。设定好后，实验者从刺激物走几米远，指示观察者转身比较测试目标的矢状长度和参考目标的宽度。为了匹配长度和宽度，观察者指示实验者将测试目标的长度调整为与感知的长度成比例的长度，例如，将目标的长度减少五分之一。然后，他/她将他/她转回测试场景，以允许实验者进行调整，此后，实验者再次指示观察者转身做出另一个判断。重复该过程（通常约3至5次），直到观察者判断长度和宽度相等。表演没有反馈给观察者。平均而言，每个试验大约需要2-3分钟。
我们在单眼观察方案中进行了两次试验。第一块测试了L形条件（图1A），以研究观察者是否可以根据视网膜图像大小匹配目标的长度和宽度。使用该视网膜图像尺寸响应标准，告诉观察者想象一下拍摄L形目标的照片，并根据照片上的感知大小，匹配长度和宽度。目标距离的测试顺序是随机的。
第二个程序段测试了图1中的所有四个条件，并在第一个测试程序段中断15分钟后运行。观察者现在使用物理尺寸响应标准执行任务（Loomis＆Philbeck，1999； Loomis等，2002； Ooi等，2006； Sedgwick，1986； B。Wu等，2004）。告诉观察者想象他/她已经走到测试目标并直接低头看着它，以便与物理长度和宽度相匹配。目标距离和条件的测试顺序是随机的。
图1中的四个条件也用双目观察方案进行了测试，使用与上述类似的过程以及物理尺寸响应标准。但是，仅测试了一个目标距离（6 m）。
在每个测试块之前，观察者根据指定的响应标准练习匹配任务5-10分钟。在实验之前，观察者被告知参考目标的长度不是恒定的。每个区块由五分之四的测试试验（参考目标为44厘米）和五分之一的捕获试验（参考目标为30厘米）组成。仅分析来自测试试验的数据。每个目标距离均测试两次。
图2.在全线索环境下进行的实验1的平均结果。填充符号和开放符号分别描述了单目和双目观察的平均数据。(A)在图1A-1C的情况下，平均匹配比(横向杆的宽度/矢状杆的长度)被绘制为矢状杆距离的函数。这条虚线预测了如果观察者的判断仅仅基于视网膜图像大小就会获得的匹配率。(B)在2.5米的观察距离下，横向测试杆相对于横向参照杆(44厘米)的平均匹配阔度。(C)面板A中数据的校正匹配比率。详情见内文。
结果
单眼观看。图2A中的填充三角形、正方形和圆形分别使用物理尺寸响应标准绘制了图1A、1B和1C中三种刺激条件的平均匹配率(W/L)。总体而言，匹配比率小于1，这表明相对于目标的横向宽度，目标的矢状面长度被低估了。匹配率随着测试目标距离的增加而减小[F（2,12）=77.458，Plt;.00001;重复测量的双向方差分析]，表明对矢状面长度的相对低估随着距离的增加而增加。三种条件的比较显示，近参考条件下的匹配率大于远参考条件[显示条件主效应F(1,6) =36.016, p lt; .001;交互效应(距离times;显示)F(2,12) =0.214, p =.810、重复测量的双向方差分析]和L型条件[显示条件的主效应 F(1,6) =72.11, plt;.0005、交互效应(距离times;显示)F(2,12) =1.539,p=.254、重复测量的双向方差分析]。
图2B绘制了控制条件（图1D）的数据，该数据测试了远距离目标的横向宽度相对于近距离目标的宽度被高估的可能性。与此相一致，平均数据显示出匹配宽度随距离减小的趋势。但是，采用重复测量的单向方差分析无法揭示距离的显着影响[F（3,18）=1.826，p=.179]。不过，要考虑到远距离参考和L形条件下（图2A）参考目标的高估对匹配比率（第二个因素）的残余贡献，我们首先计算了9.5 m的测试目标的匹配宽度与参考目标的宽度（44 cm）之比（图2B）。然后，我们将远匹配条件中的每个匹配比率除以计算出的比率，并将结果绘制为图2C中的实心圆。我们还计算了图2B中5、6和7微米目标距离处的比率。我们将L形条件下的匹配比率除以每个相应测试目标距离处的计算比率（图2A）。校正后的匹配率在图2C中绘制为实心三角
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