Generación de controlado terminantemente estímulos para experimentos de reconocimiento de figura

Resumen

Este protocolo describe un método para un experimento que analiza si específico gráfico y no gráfico propiedades (características) son relevantes para el reconocimiento de figuras. El método utiliza una base de datos que almacena varios valores de característica de figuras respectivas llamados (punto6 , línea n ) figuras.

Resumen

Este protocolo presenta un método para la generación de estímulos objetivamente definidos y estrictamente controlados para los experimentos de reconocimiento de figura. (6, n) figura consiste en n segmentos de línea que se atraviesan entre los n pares de puntos situados en los vértices de un hexágono regular invisible. Las propiedades estructurales (invariantes grafo) y características superficiales (gráfico no invariantes) de cada uno (6, n) figura con valores de n desde 1 hasta 6 se calculan y se almacenan en una base de datos. Utilizando esta base de datos, los experimentadores sistemáticamente pueden extraer figuras apropiadas según el propósito del experimento. Además, si la base de datos no contiene información, nuevos valores de la función a veces se pueden calcular ad hoc de la formación de una figura específica (6, n). Nos llame a un par reflejado por el espejo de figuras un par de (Ax) axisimétrico. Un par de figuras de Ax es conocido por ser más difícil discriminar que un par no idénticos en la decisión de si las formas de un determinado par son gira-a-ser-idéntico (Idr). El objetivo del presente experimento es determinar si la igualdad de longitudes de línea entre dos figuras en un par provoca la discriminación de la pareja a ser tan difícil como la de un par de Ax. Figuras mutuamente isomorfos comparten propiedades estructurales comunes a pesar de las diferencias en la forma. Pares de AX y Idr son casos especiales de pares isomorfos. Además, un par de Ax y Idr par comparte la mayoría de los valores de característica superficial, excepto la dirección relativa de un lugar a otro lugar a través de un eje de simetría es opuesta por un par de Ax. Tres tipos de mutuamente isomorfo (6, 4) se generaron pares figura: Idr; AX; y no idénticos, no axisimétrica, isomórficos pares (Nd). Pares de ND más se clasificaron en tres subcategorías según los valores de característica superficial del grado de las diferencias de longitud de línea.

Introducción

Este artículo describe un método para generar figuras estímulos objetivamente definidas y estrictamente controlado para estudios sobre el reconocimiento de figuras al azar. Los estímulos se llaman (punto6 , línea n ) o (6, n) figuras. (6, n) figura consiste en n segmentos de línea que se atraviesan entre los n pares de puntos situados en los vértices de un hexágono regular invisible. Figura 1 muestra un ejemplo de a (6, 4) figura se especifica por cuatro pares de etiquetas de los vértices de un hexágono regular invisible. Las etiquetas de designan los segmentos de línea de la figura (ver figura 1). Llamemos de esta especificación de figuras de un formato de especificación de la línea.

Anteriormente, el autor calcula las propiedades estructurales teóricos gráfico de (6, n) figuras (llamados características invariantes, o más específicamente de invariantes de gráfico¹) y no invariante (llamado características superficiales) en figuras con n = 1 a 6 y almacena los valores de la función en una base de datos. Características invariantes reflejan el estructural (más precisamente, topológica) propiedades y características superficiales reflejan las propiedades no topológicas y métricas sobre todo de una figura dada.

Un número de registro en la base de datos identifica una figura en el formato de especificación de la línea. Por lo tanto, una exhaustiva búsqueda para valores específicos de valores de funciones invariantes o superficial en la base de datos permite la recuperación de los números de registro para las figuras que cumplen las condiciones de las cifras totales de (6, n). Las cifras obtenidas pueden servir como estímulo para un experimento. Cada registro en la base de datos contiene variables que incluyen el conjunto isomorfo al que pertenece la figura; varios ver invariantes, como el número de ciclos, circunferencia, punto sobre el número de puntos críticos, radio, número de puntos centrales, número de componentes, máximo grado, número de puntos de grado máximo, número de puntos aislados, y número de puntos finales; valores de funciones no gráfico, como el número de intersecciones y jaggedness de los contornos definidos por los vértices e intersecciones; y característica superficial valores, tales como localizaciones de las características invariantes y (en el caso en el cual hay lugares plurales) las direcciones formadas por lugares plurales. Por ejemplo, un ciclo indica una secuencia cerrada de segmentos de línea, un grado de un punto es el número de incidente de segmentos de línea con la punto, un punto aislado es un punto con un grado de 0 y un punto final es un punto con un grado de 1. Utilizando las cifras de los valores de la base de datos, (6, n) función invariante de n = 1 a 6 puede ser clasificado en el número de conjuntos isomorfos se muestra en el apéndice 1¹. Vea la figura 2 para obtener un ejemplo de la información almacenada en cada registro.

Tenga en cuenta que las figuras que pertenecen a cada conjunto isomorfo son topológicamente equivalentes a pesar de las diferencias en la forma. Varios estudios han afirmado que las estructuras topológicas se perciben antes de propiedades más específicas del dado figuras^2,3,4,5. Cambiando sistemáticamente cifras de estímulo, el autor afirmó que las detecciones y comparaciones de características invariantes preceden las detecciones y las comparaciones de características superficiales⁶. El presente experimento es un intento de aclarar si la característica superficial de la longitud de la línea es fundamental en el reconocimiento de pares figura bajo la condición de que valores de funciones invariantes son todos equivalentes entre los pares de figura (es decir, mutuamente isomorfos).

Los tipos de figuras de estímulos que se utilizan en experimentos es muy importante que figura de reconocimiento por su investigación. Hay dos tipos de figuras de estímulo: aquellos que son generados al azar y aquellos que son generados ad hoc con el propósito de un estudio. Para reducir confunde asociado con factores no bajo control experimental, el uso de figuras generadas al azar se considera generalmente para ser más apropiado. Hay varios tipos de figuras al azar, por ejemplo, histogramas al azar⁷ y⁸de matrices al azar, pero las figuras al azar más utilizadas en la investigación de reconocimiento visual en Psicología son polígonos al azar⁹. Una regla general para hacer polígonos aleatorios es conectar ubicaciones distribuidas al azar de n puntos en un área cuadrada con segmentos de recta de tal manera que el perímetro del segmento de línea en su mayoría es convexo y luego de color dentro del perímetro. Un índice objetivo frecuente para polígonos al azar es el número de flections del perímetro de un polígono, que representa la complejidad de la figura^10,11,12. Como es de color el interior de la figura, propiedades estructurales con respecto a su perímetro se limitan al número de flections. Además, con la excepción del número de flections, ninguna información se da sobre todo el conjunto de polígonos al azar o de la relación entre distintos polígonos al azar.

Las figuras en axisimétrico (Ax) de pares de figuras son conocidas por ser más difícil discriminar que pares no idénticos en una tarea de decidir si un determinado par de figuras es rotado-a-ser-idéntico (Idr)^{13,14, 15}. las dos figuras en un par de Idr y en un par de Ax son mutuamente isomorfos y correspondientes segmentos de línea que tienen la misma longitud. Sin embargo, si igualdad de longitudes de línea entre los dos figuras en un par aumenta la dificultad de discriminación de un par no idénticos en comparación con la de un par de Ax es confusa. En este experimento, el funcionamiento de discriminación participante fue comparado entre Ax pares y no idénticos, no axisimétrico (Nd). Las diferencias de longitudes de línea fueron controladas experimentalmente entre las dos figuras. Debido a la prioridad de detectar diferencias de valor de característica invariable antes de las diferencias de valor de característica superficial durante el reconocimiento de figura⁵, los pares de figura Nd fueron fijados para ser isomorfo mutuamente de modo que las diferencias de longitud de línea no sería confundido con diferencias de valor de característica invariable.

Experimento 1 el autor utilizó (6, 5) figura los pares para examinar la hipótesis de que la falta de diferencias de longitud de línea influido el nivel de dificultad de la discriminación de las figuras en Ax pares¹⁵. Los resultados demostraron que las latencias son más cortas para Nd 0 (es decir, ninguna diferencia en la longitud de la línea total entre figuras emparejadas) pares comparados con los pares de Ax, que indicó que la hipótesis era insostenible. Se argumentó que las diferencias de valor de característica superficial no bajo control experimental son más propensos a estar presente en figuras complejas, y los participantes pueden hacer uso de éstos. Curiosamente, varios estudios han afirmado que la presencia de un ciclo es detectado preattentively^16,17. Por el contrario, Julesz afirmó que se detectó la presencia de un punto final en una etapa temprana de la separación de figuras de fondo¹⁸.

Para abordar esto, simple (6, 4) figura pares fueron elegidos para examinar la hipótesis. De nueve conjuntos isomorfos de (6, 4) las figuras, las figuras que pertenecían a dos grupos isomorfos se utilizaron como estímulos. Ambos conjuntos de figuras comparten características invariantes fácilmente detectables de (una) endpoint(s) y un ciclo (es decir, un triángulo) en común. Ver las figuras de ejemplo de nueve conjuntos isomorfos en la figura 3. Además, ver la columna de p = 6 y q = 4 en¹del Apéndice 1.

Se generaron tres tipos de par básico: Idr, Ax y pares. La longitud total de un ciclo (más específicamente, un triángulo) fue igualado entre las dos figuras en cada par para todo tipo de par. Con esta limitación, se convirtieron respectivos triángulos de un par de figura ya sea mutuamente idéntica o hacha en forma. Pares de ND más se subclasifican según las diferencias en las longitudes de endlines entre las dos figuras en cada par, con la unidad de longitud establecida como el lado de un hexágono regular invisible. Esto rindió Nd 0Nd 0.27, Nd 0,73y pares de 1 Nd (es decir, las línea longitud diferencias oscilaron entre 0 y 1). Como la presencia de una intersección de segmentos de línea se sabe que preattentively detectado¹⁹, figuras con línea intersección de segmentos fueron excluidos de los estímulos. Vea los ejemplos de Idr, Ax, Nd 0Nd 0.73y pares 1 de Nd en la figura 4. Para evitar las expectativas sesgadas de los participantes, el número de Idr pares ('iguales') fue creado para ser igual a la suma de Ax ('diferente') y pares ('diferentes') Nd.

Protocolo

El experimento fue aprobado por el Comité de ética de la Universidad de Hakuoh, Japón.

1. experimental configuración

Nota: El entorno experimental consiste en un monitor LCD y una caja de botón respuesta conectado a un ordenador (PC para experimentos). Cada participante decide si un presentado par de figuras es el 'mismo' o 'diferentes' pulsando uno de los dos botones en un cuadro de respuesta. Hay tres botones en la casilla 'Enter', 'F6' y 'F5' de izquierda a derecha. Pulsando la tecla Enter , la pantalla actual se procede a la siguiente pantalla. El botón de F6 es para respuestas usando el dedo índice y el botón F5 es para respuestas usando el dedo medio de mano de derecha del participante. La generación de pares de la figura se realiza en un equipo diferente (PC para la preparación del estímulo). Esta configuración permite el examen de diferentes hipótesis que se refieren a la importancia de una cierta característica en el reconocimiento de figuras en forma bastante objetiva.

1. Inserte un disquete en la unidad de disco conectada a la PC para la preparación de estímulo. Inicie el programa de generación de par en el PC para la preparación de estímulo.
2. Entrada de un número aleatorio, usando el teclado, como un valor inicial a la función de generación de número aleatorio utilizado en el programa. De entrada ya sea 1 o 2 usando el teclado como un especificador de digital.
   Nota: El especificador Digital = 1 señala con el dedo índice para decisiones 'mismos' y el dedo medio a las decisiones 'diferentes' (digital estado 1) en el primer bloque de ensayos y viceversa (digital estado 2) en el segundo bloque. Especificador de digital = 2 señala digital 2 en el primer bloque y estado digital 1 en el segundo bloque. Este procedimiento contrapesa la velocidad de respuesta con los dedos diferentes.

2. las instrucciones dentro del programa de generación de par

1. Establecido de un estímulo abrir archivo (PRBLM2. DAT) como un nuevo archivo en la unidad de disquete. Además, abra el archivo de base de datos de (6, 4) figuras de la unidad principal.
2. Examinar secuencialmente cada registro del archivo de base de datos del registro número 1 a 1.365 para determinar si el registro que tiene el valor de la variable 28 (es decir, número de intersecciones de la línea segmentos, ver figura 2) es 0.
   Nota: para el número total de (6, n) figuras, ver corolario 15.1 (a)¹.
   1. Si el valor es 0 no, descartar el registro e ir al siguiente registro, que examina si el valor de la variable 1 (es decir, el conjunto isomorfo) es 2 o 5.
   2. Si el valor no es ni 2 ni 5, descartar el registro e ir al siguiente registro, acumulan más el número de registro como candidato en una piscina 2 isomorfo o piscina 5 isomorfo.
   3. Manera exhaustiva combinar cada registro con otros registros, incluyendo a sí mismo, de figuras de candidatos que pertenecen a la piscina 2 isomorfo.
   4. Convertir a cada par de cifras récord en sus formatos de especificación de línea en todos los pares de candidato.
   5. Examinar si una figura está emparejada con sí mismo y si es así, clasificar el par como un par der Id con una etiqueta que indica su distancia angular 0 º y acumular en un conjunto de pares der Id.
   6. Otra cosa, añadir un entero de 1 a 5 a cada número de la etiqueta del vértice en el formato de especificación de línea de una figura con modulo 6 residuos. Si el valor es 0, convertir a 6. Entonces, estandarizar el formato. Luego, comparar el formato normalizado de la figura con el formato de especificación de la línea de la otra figura en el par.
      Nota: Un especificación formato de línea de a (6, 4) figura consta de cuatro secuencias de pares de etiquetas de punto. Se expresa conformidad con la etiqueta de izquierda es siempre más pequeño que la etiqueta derecha dentro de un par y la etiqueta izquierda de una pareja anterior que siempre es menor o igual a la etiqueta izquierda de los siguientes pares.
   7. Si los dos formatos coinciden con enteros , clasificar el par como un par der Id con una etiqueta de su distancia angular (es decir, unidad de 60 ° hacia la izquierda) y acumular en el grupo de pares der Id.
   8. Otro, secuencialmente examine si el par es un par de Ax con uno de los ejes de simetría, siendo 0°, 30°, 60°, 90°, 120° y 150° hacia la izquierda de la horizontal hacia la derecha.
      Nota: La transformación de Ax de una figura alrededor de un eje de simetría 0° permutes etiquetas de punto 1 para 6, 2 de 5, 3 para 4 y viceversa; 30°, 1 para 1, 2 para 6, 3 por 5, 4 por 4 y viceversa; unos 60°, 1 para 2, 3 para 6, 4 5 y viceversa; unos 90°, 1 de 3, 2 para 2, 4 6, 5 por 5 y viceversa; unos 120°, 1 para 4, 2 para 3, 5, 6 y viceversa; y alrededor de 150°, 1 para 5, 2 para 3 para 3, 4, 6 para 6 y viceversa (figura 5).
   9. Si el formato de especificación de línea de una figura después de la transformación de Ax sobre el eje de simetría j° coincide con el formato de la otra figura de la pareja, entonces clasificar el par como un par de Ax con una etiqueta del eje de simetría j° y acumularlo en un conjunto de pares de Ax.
   10. Otra cosa, clasificar el par como un par de Nd. Luego, calcular el número de líneas de incidente en los vértices correspondientes en los formatos de especificación de la línea de las dos figuras de un par de Nd (figura 6).
   11. Si el número de líneas de incidente es uno en los extremos de un segmento de recta de una figura, determinar el segmento como una determinación de una figura. Luego, determine los tres segmentos de línea que constituyen un ciclo (es decir, un triángulo).
   12. Calcular la longitud de la línea total de los ciclos de dos figuras de un par de Nd. Si la longitud total de los ciclos entre las dos figuras diferentes, deseche los pares.
   13. Calcular la diferencia entre longitudes de línea de las endlines entre dos figuras. Si la diferencia de longitud es 0, clasificar a la pareja como un par de Nd con una etiqueta de 0 y acumular en el grupo de pares de Nd.
   14. Otra cosa, si la diferencia de longitud es de 0.27, clasificar el par como un Nd con una etiqueta de 0.27 y acumular en el grupo de pares y.
   15. Otra cosa, si la diferencia de longitud es 0.73, clasificar el par como un par de Nd con una etiqueta de 0,73 y acumular en el grupo de pares y.
   16. Otra cosa, clasificar el par como un par de Nd con una etiqueta de 1 y acumular con una etiqueta de 1 en el grupo de pares de Nd.
   17. Repetir los pasos del protocolo 2.2.3 a 2.2.16 para las figuras de candidatos que pertenecen a isomorfo conjunto 5.
   18. Cierre el archivo de base de datos.
3. Preparación de un estímulo para un participante
   1. Al azar de la muestra tres pares de la piscina der Id, dos pares de la piscina de Nd y un par de la piscina de Ax con etiquetas como pares de práctica.
   2. Concatenar Idr, Nd y pares de práctica-Ax y aleatorizar el orden de presentación para el primer bloque de ensayos de práctica.
   3. Al azar de la muestra 80 pares de la piscina der Id, 40 pares de la piscina de Nd y 40 pares de la piscina de Ax con las etiquetas, como parejas de la prueba.
   4. Concatenar Idr, Nd y Ax prueba pares y aleatorizar el orden de presentación para el primer bloque de ensayos de prueba.
   5. Repetir los pasos del protocolo 2.3.1 a 2.3.4 para la preparación práctica y ensayos de prueba en el segundo bloque de ensayos.
   6. Escriba un número de presentación, estado digital, tipo de par con una etiqueta, número de segmentos de línea y cuatro pares de etiquetas vertex en el formato de especificación de la línea de la figura izquierda y derecha de cada ensayo a la unidad de disquete secuencialmente y al mismo tiempo echo Estos valores en la pantalla.
   7. Repetir paso 2.3.6 de la primera prueba práctica en el primer bloque a los últimos ensayos de la prueba en el segundo bloque.
   8. Cierre la unidad de disquete.

3. instrucción por un experimentador y la ejecución de un experimento por un participante

1. Pregunte a cada participante para proporcionar consentimiento informado para participar en el experimento.
2. Instrucciones por un experimentador
   1. Instruir a cada participante a decidir si un presentado par de figuras es idéntico en forma independientemente de sus orientaciones ('igual') o no ('diferente') tan rápidamente y exactamente como sea posible y mostrar el ejemplo figura pares.
3. Especificaciones antes del experimento por un experimentador
   1. Inicie el programa de presentación de estímulos en el PC para experimentos.
   2. Haga clic en tarea de decisión de identidad en la pantalla de menú.
   3. Haga clic en información de los participantes, luego entrada nombre, sexo y edad y luego haga clic en final de especificación en la pantalla de información.
   4. Haga clic en datos de estímulo de la lectura en la pantalla de menú, haga clic en PRBLM2. DAT archivo en la unidad de disco y haga clic en abrir en la pantalla de especificación de archivo.
4. Ejecución del experimento
   1. Como un experimentador, un participante delante del monitor del asiento y poner su cabeza en la mentonera y mida una distancia de 60 cm de la frente al monitor.
   2. Como un experimentador, iniciar un experimento haciendo clic en ejecución en la pantalla de menú.
   3. Como un experimentador, si la pantalla de instrucciones muestra el estado digital 1, instruir a un participante la tecla F6 (respuesta con el dedo índice) para tomar decisiones 'mismas' y presione la tecla F5 (respuesta con el dedo) para tomar decisiones 'diferentes'. Si la pantalla de instrucciones muestra el estado digital 2, indicar a que Presione F6 para decisiones 'diferentes' y F5 para decisiones 'mismas'.
   4. Como participante, después de memorizar plenamente el estado digital del bloque, presione Enter en el cuadro de respuesta.
   5. Como participante, en respuesta al indicador 'Ready' en la pantalla, presione Enter para iniciar un juicio.
   6. Como participante, en la presentación de un par de pares de práctica en la pantalla de estímulo, pulse la tecla F6 o F5 en cuanto se llega a una decisión.
      Nota: Los seis vértices de un hexágono regular invisible son estilizados como círculos rellenos pequeños con diámetros de 0,4 cm cuyos centros se desplazan 0,2 cm hacia afuera de la ubicación de los vértices en una pantalla de estímulo. Los seis vértices de a (6, 4) figura se proyecta en un área rectangular de 6,6 cm x 7,6 cm. Dos figuras de un par se encuentran en posición horizontal paralela con una distancia entre centros de 9,4 cm.
   7. (Previamente) creó el programa de presentación del estímulo para mostrar 'la decisión fue errónea' en la pantalla de mensaje de retroalimentación con un pitido en una práctica prueba si una respuesta es un error. Si una respuesta es correcta, mostrar 'la decisión fue correcta' en la pantalla.
   8. Como participante, al confirmar un mensaje de respuesta, presione Enter para pasar a la siguiente pantalla 'prompt'.
   9. (Como el programa de presentación estímulo), reiterar los pasos 3.4.4 a 3.4.7 por final de los ensayos de práctica en el bloque.
   10. Cuando haya completado todos los ensayos de práctica, mostrar 'Inicio de los ensayos de prueba' en la pantalla.
   11. Reiterar los pasos 3.4.4 a 3.4.5 final de ensayos de prueba en un bloque.
       Nota: Los mensajes de retroalimentación se presentan solamente durante ensayos de práctica.
   12. Repetir pasos 3.4.3 a 3.4.8 para ejecutar la práctica y ensayos de prueba en el segundo bloque.
   13. Como el programa de presentación del estímulo, guardar los datos en un archivo en la unidad de disquete.
       Nota: Los datos de un participante para cada ensayo consisten de un número serial del ensayo, el número de segmentos de línea, código del tipo de par con una etiqueta, código de la tecla pulsada, corrección de respuesta y latencia en ms el estado digital.

Resultados

Como pares de 0.27 Nd se encontraron que sólo existen en las figuras del conjunto isomorfo 2, el posterior análisis no incluye los resultados por pares de 0.27 Nd. La hipótesis del presente estudio fue que la uniformidad de longitudes de línea entre las dos figuras en parejas y les haría difícil discriminar como pares de figura de Ax.

Los resultados del experimento se muestran en la figura 7. Tasas de error fueron sig...

Discusión

El presente método puede utilizarse para preparar un conjunto de figuras de estímulo objetivamente definible para experimentos de reconocimiento de figura. El aspecto crítico del método son las instrucciones dentro del programa de generación de par. Con a (6, n) base de datos, el programa puede seleccionar figuras candidato adecuado de las cifras del total (6, n) (pasos de protocolo 2.2.1 y 2.2.2). Además, el programa a veces puede calcular valores de funciones de figuras que no están ...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
PC para la preparación de estímulos	DELL	Unidad USB FD externa Inspiron 15
	Logitec	LFD-31UEF
Caja de botones de respuesta	Takei Kiki	S-15068	artículo personalizado
PC para experimentos	NEC	PC-37LB-N 15SN
Monitor LCD	NEC	AS172-MC
Mentonera	Takei Kiki	T.K.K.930a Programa de
generación		de	PMELCYLG2
propio archivo		P4. Programa	de presentación de estímulos
de DAT	Takei Kiki	Dispositivo de Presentación/Respuesta para (6, n) Figuras	artículo personalizado