Name: generating strictly controlled stimuli for figure recognition experiments
Uploaded: 2019-03-18T14:00:00
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作者感谢来自 Edanz Group (www.edanzediting.com/ac) 的悉尼·科克、MFA 和 Maxine Garcia 博士编辑了这份手稿的草稿。

该实验获得了日本白夫大学伦理委员会的批准。
1. 实验设置
注: 实验环境包括一个 LCD 显示器和一个连接到计算机的响应按钮盒 (用于实验的 PC)。每个参与者通过按响应框上的两个按钮之一来决定呈现的一对数字是 "相同" 还是 "不同"。框上有三个按钮, 分别为 "Enter"、"F6" 和 "F5", 从左到右。通过按enter按钮, 当前屏幕将进入下一个屏幕。F6 ...

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	<li>Harary, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Graph theory. , (1969).</li><li>Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topological+structure+in+visual+perception.">Topological structure in visual perception.</a> Science. 4573 (4573), (1982).</li><li>Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topological+structure+in+the+perception+of+apparent+motion.">Topological structure in the perception of apparent motion.</a> Perception. 14 (2), 197-208 (1985).</li><li>Hecht, H., Bader, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perceiving+topological+structure+of+2-D+patterns).">Perceiving topological structure of 2-D patterns).</a> Acta Psychol. 3 (3), 255 (1998).</li><li>Todd, J. 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M., DiMase, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+intersections+serve+as+basic+features+in+visual+search.">Do intersections serve as basic features in visual search.</a> Perception. 32 (6), 645-656 (2003).</li></ol>

该方法可用于为数字识别实验准备一套客观可定义的刺激图。该方法的关键方面是对生成程序中的指令。使用 (6, n) 数据库, 程序可以从总数 (6, n) 数字 (协议步骤2.2.1 和 2.2.2) 中选择适当的候选数字。此外, 程序有时可以计算未存储在数据库中的图形的要素值, 如计算结束线长度 (协议步骤 2.2.13)。如果研究人员希望使用一对数字作为刺激表示的单位, 该程序可以详尽地组?...

本文介绍了一种用于随机识别研究的严格控制和客观定义的刺激数字生成方法。刺激被称为 (6点, n线) 或 (6, n) 数字。A (6, n) 图形由 n 条线段组成, 这些线段位于位于不可见的正六边形顶点上的n对点之间。图 1显示了一个 (6, 4) 数字的示例, 该图由四个对标签为一个不可见的规则六边形的顶点指定。标签指定图形的线段 (参见图 1)。让我们把这个图形的规格称为线规范格式。
以前, 作者计算了 (6, n) 图 (称为不变特征, 或者更具体地说图形不变 1) 和非不变性质 (称为表面特征) 的图形理论结构属性。n = 1 到6的数字, 并将要素值存储在数据库中。不变特征反映了结构 (更准确地说, 拓扑) 特性, 表面特征反映了给定图形的非拓扑特性和主要是度量特性。
数据库中的记录号唯一标识行规范格式中的图形。因此, 通过在数据库中详尽搜索固定和 (或表面特征值) 的特定值, 可以检索满足 (6, n) 数字总量中的条件的数字的记录编号。检索到的数字可以作为实验的刺激。数据库中的每个记录都包含包含图形所属的同构集的变量;各种图形不变性, 如周期数、周长数、点覆盖数、临界点数、半径、中心点数、分量数、最大度、最大度点数、隔离点数、端点数;非图形特征值, 如交叉点的数量, 以及顶点和交叉点定义的轮廓的锯齿;和表面特征值, 如不变特征的位置和 (在有复数位置的情况下) 由复数位置形成的方向。例如, 循环表示线段的闭合序列, 点的程度是与该点发生的线段数, 孤立点是具有0度的点, 终结点表示具有1度的点。使用数据库的不变特征值, 可以将 n = 1 到6中的所有 (6, n) 数字排序为附录 1 1 所示同构集的数字.有关每个记录中存储信息的示例, 请参见图 2 。
请注意, 尽管形状不同, 但属于每个同构集的图形在拓扑上是等效的。一些研究声称, 拓扑结构是在图 2、3、4、5的更具体性质之前才能感知的。通过系统地改变刺激图, 作者指出, 在对表面特征进行检测和比较之前, 对不变特征的检测和比较是 6。本实验试图澄清, 在不变特征值在图形对 (即相互同构) 之间都是等价的条件下, 线长的表面特征在识别图形对的情况下是否至关重要。
实验中使用的刺激数字类型对于数字识别研究至关重要。有两种类型的刺激数字: 一种是随机生成的, 一类是为研究目的而临时产生的。为了减少与不受实验控制的因素有关的混淆, 使用随机生成的数字通常被认为是比较合适的。随机图有几种类型, 例如随机直方图7和随机矩阵8, 但在心理学视觉识别研究中最常用的随机数字是随机多边形9。制作随机多边形的一般规则是将正方形区域中 n 点的随机分布位置与线段连接, 这样线段的周长大多是凸的, 然后是周长内的颜色。随机多边形的一个常用的目标索引是多边形周长的 flections 数, 它表示图10、11、12 的复杂性。当图形的内部被着色时, 其周边的结构属性仅限于浮形的数量。此外, 除了 flections 的数量外, 没有提供有关整个随机多边形集或不同随机多边形之间关系的信息。
在确定给定的数字对是否旋转到相同 (id) 13, 14, 15. idr 对中的两个图和 ax 对中的数字是相互同构的, 具有相同长度的对应线段。然而, 与 a x 对相比, 两个数字之间的线长是否相同, 是否会增加不相同对的识别难度尚不清楚。在本实验中, 比较了 Ax 对和非相同的非轴对称 (Nd) 对的参与者判别性能。对这两个数字之间的线长差异进行了实验控制。由于在图形识别5过程中, 在表面特征值差异之前检测不变特征值差异的优先性, 因此 nd 图形对被设置为相互同构, 因此线长差异不会被设置为同构。与不变特征值的差异混淆。
实验1在授权使用的 (6, 5) 图对, 以检查假设, 缺乏线长度差异影响的难度水平的数字在 ax对15。结果表明, 与 Ax对相比, nd 0 (即配对数字之间的总行长度) 的延迟时间较短, 这表明该假设是不可支持的。有人认为, 不在实验控制下的表面特征值差异更有可能出现在复杂的数字中, 参与者可能会利用这些差异。有趣的是, 几项研究声称, 一个周期的存在是预先被怀疑检测到的 16,17。相比之下, Julesz 声称, 在将数字与背景18隔离的早期阶段就发现了端点的存在.
为了解决这个问题, 选择了更简单 (6, 4) 的数字对来检验假设。在9组 (6, 4) 数字中, 属于两个同构集的数字被用作刺激。这两组数字共享的两个很容易检测到 (a) 端点和一个周期 (即三角形) 的不变特征。请参见图 3中九个同构集的示例图。此外, 请参阅附录11 中的 p = 6 和q = 4 列。
生成了三种基本对类型: Idr、Ax 和 nd 对。对于所有对类型, 每个对中的两个数字之间的总直线长度 (更具体地说, 是三角形) 是相等的。使用此约束, 图形对的各自三角形在形状上变得相互相同或 Ax。Nd 对根据每个对中两个数字之间的端线长度的差异进行了进一步的分类, 长度单位设置为一个看不见的规则六边形的一侧。这产生了 Nd 0、nd 0.27、Nd 0.27和 nd 1对 (即, 线长差异从0到1不等)。由于已知线段交叉点的存在被预先检测到19, 因此将具有相交线段的图形排除在刺激之外。请参阅图 4中的 idr、ax、nd 0、nd 0.73和 nd 1对的示例。为了避免参与者有偏见的期望, Idr ("相同") 对的数量设置为与 ax ("不同") 和 nd ("不同") 对的总和相同。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:751px;" width="751">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PC for stimulus preparation</td>
			<td style="width:71px;">DELL</td>
			<td style="width:297px;">&#160;Inspiron 15</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">External USB FD unit</td>
			<td>&#160;Logitec</td>
			<td>LFD-31UEF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Response button box</td>
			<td>Takei Kiki</td>
			<td>S-15068</td>
			<td>custom item</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PC for experiments</td>
			<td>NEC&#160;</td>
			<td style="width:297px;">PC-37LB-N 15SN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">LCD monitor</td>
			<td>NEC&#160;</td>
			<td>AS172-MC&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Chin rest</td>
			<td style="width:71px;">Takei Kiki</td>
			<td style="width:297px;">T.K.K.930a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pair generation program</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:297px;">PMELCYLG2</td>
			<td>self-made</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Database file</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:297px;">P4.DAT</td>
			<td>self-made</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Stimulus presentation program&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Takei Kiki</td>
			<td style="width:297px;">Presentation/Response Device for (6, n) Figures</td>
			<td>custom item</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generating strictly controlled stimuli for figure recognition experiments

该协议介绍了一种用于图形识别实验的严格控制和客观定义刺激的方法。A (6, n) 图形由 n 条线段组成, 这些线段位于位于不可见的正六边形顶点上的n对点之间。计算 n 值从1到6的每个 (6, n) 图的结构属性 (图不变性) 和表面特征 (非图不变性) 并存储在数据库中。使用该数据库, 实验者可以根据实验目的系统地提取适当的数字。此外, 如果数据库不包含必要的信息, 有时可以根据特定 (6, n) 数字的形成来临时计算新的要素值。让我们将镜像对数字称为轴对称 (Ax) 对。据悉, 在决定给定对的形状是否旋转到相同 (id) 时, ax 对数字比不相同的对更难区分.本实验的目的是检查一对中两个数字之间的线长的相同是否会导致对的区分与 Ax 对的区分一样困难。同构数字具有共同的结构特性, 尽管形状不同。Ax 对和 Idr对是同构对的特殊情况。此外, Ax 对和 Idr 对共享大部分表面特征值, 但从一个位置到另一个位置的相对方向在对称轴上与 ax 对相反。生成了三种类型的相互同构 (6, 4) 图对: idr;Ax;和不相同的, 非轴对称, 同构 (Nd) 对。根据线长差异程度的表面特征值, 将 Nd 对进一步分为三个亚类。

由于发现 Nd 0.27对只存在于同构集2的数字中, 随后的分析不包括 nd 0.27对的结果。本研究的假设是, nd 对中两个数字之间的线长相同, 会使它们与 Ax 图对一样难以区分。
实验结果如图 7所示。对类型的错误率有显著差异, h = 23.8, p < 0.001。方差分析测试显示, 不同对类型的延迟不同, f (4, 48) = 12.3, p</em...

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Generating Strictly Controlled Stimuli for Figure Recognition Experiments

为图形识别实验生成严格控制的刺激

该协议描述了一种实验方法, 该方法检查特定的图形属性和非图形属性 (特征) 是否与图形的识别相关。该方法使用一个数据库, 该数据库存储称为 (6点、 n行) 数字的各个数字的各种要素值。

This protocol introduces a method for generating strictly controlled and objectively defined stimuli for figure recognition experiments. A (6, n) figure ...

该协议可用于生成严格控制和客观定义的刺激图识别实验。使用 16 图数据库，您可以选择满足结构和表面几何属性规定值的刺激图形。实验环境由液晶显示显示器和连接到计算机的响应按钮盒组成。框上标有 Enter、F6 和 F5 的框有三个按钮。通过按"输入"按钮，当前屏幕将进入连续屏幕。F6 按钮用于使用食指的响应，F5 按钮用于使用中指的响应。为了能够检查与某一特征在识别数字时在识别数字中的关键性有关的各种假设，请将软盘插入连接到计算机的软盘单元中，用于刺激准备，并打开配对生成程序。然后使用键盘输入随机数作为随机数生成函数的初始值，并使用键盘输入一个或两个，作为数字说明符。要为参与者准备一个刺激集，请按顺序将演示文稿号、数字状态、带有标记的对类型、行段数和四对顶点标签以每个试验的左右数字的行规格格式写入软盘单元，同时在屏幕上回显这些值。在获得参与者的书面知情同意后，向参与者展示样本数字对，以告知他们如何尽可能快速准确地决定呈现的一对数字的形状是否相同，无论其方向如何。当参与者准备就绪时，在计算机上启动用于实验的刺激演示程序，然后单击"身份决定任务"和"参与者信息"，输入参与者的姓名、性别和年龄。输入所有信息后，单击"规范结束"和"读取刺激"。然后选择 PRBLM2。在软盘驱动器中的 DAT 文件，然后单击文件规范屏幕上的"打开"。接下来，让学员坐在显示器的前面，将他们的头放在下巴上休息，并确认从参与者的额头到监视器的距离为 60 厘米。然后单击"执行"以开始实验。如果指令屏幕显示数字状态 1，则指示学员在数字相同时用食指按 F6 键，当数字不同时用中指按 F5 键。确定数字状态后，让参与者在响应框上按 Enter 一次，然后再次响应屏幕上的"就绪"提示，开始试用。在刺激屏幕上显示一对练习对后，让参与者在做出决定后按下 F6 或 F5 键。如果响应正确，则决策正确，将显示在反馈消息屏幕上。如果响应不正确，则决策错误将出现在屏幕上。阅读反馈消息后，让参与者按 Enter 继续并响应下一个提示屏幕。当所有练习试验完成后，将显示测试试验的开始。让参与者使用与练习试验相同的响应按钮开始试用。在此代表性实验中，两种类型的错误和延迟率显著不同，但非对称和非相同零对之间的延迟差异除外。误差率和延迟数据都表明，与非对称对相比，非相同 0.73 和一对很容易被区分。然而，非相同零对与非对称对之间几乎不存在的延迟差异，这强烈地表明线长度的相同性使得非对称对更难区分。根据您的研究问题，选择与数据库和临时创建一起进行几何上合适的数字对非常重要。如果适当选择具有特定特征值的图形，可以在图形识别测试期间检查各个要素的临界性。

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