方法論記事

図認識実験のための刺激を生成する厳重に

DOI：

10.3791/59149

⸱

2019年3月18日

1Faculty of Education, Hakuoh University

この記事について

サマリー

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

このプロトコルでは、特定のグラフおよび非グラフ プロパティ (機能) の数字の認識に関連しているかどうかを調べる実験の方法について説明します。メソッドは、それぞれの数字と呼ばれる (6ポイント、 n線) のさまざまな機能の値を格納するデータベースを使用しての数字。

要約

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

このプロトコルは、厳密に制御され、客観的に定義した図認識実験刺激を生成する方法を紹介します。(6, n) 図はn組の目に見えない正六角形の頂点に位置するポイント間のスパンがn線セグメントから構成されます。構造プロパティ (グラフの不変量) と表面的な機能 (非グラフ不変量) 各 (6 n) のn値が 1 から 6 までと図が計算され、データベースに格納されています。実験者は、このデータベースを使用して、実験の目的に応じて適切な数字を体系的に抽出できます。さらに、データベースに必要な情報が含まれていない場合新しい機能値が時々 計算されるアドホック特定 (6 n) 図の形成から。軸対称 (Ax) ペア数字のミラー反射式ペアと呼ぶこと。数字の Ax ペアは、特定のペアの図形が回転-に-する-同じ (Idr) であるかどうかの意思決定の非同一ペアよりも差別するより困難になる知られています。本実験の目的は、ペアの 2 つの数字の間の行の長さの同一性は、Ax のペアのことほど難しくするペアの差別を発生かどうかを調べることです。互いに同型の数字は、形状の違いはあるものの共通構造プロパティを共有します。斧組と Idrペアは、同型のペアの特殊なケースです。さらに、Ax ペアと Idrペア共有ほとんどの表面的な機能値対称の軸間で別の場所に 1 つの場所からの相対的な方向は反対を除いて Ax ペア。互いに同型 (6, 4) の 3 種類の図のペアが生成された: Idr;斧;同一でない、非軸対称、同型 (Nd) のペア。Nd ペアはさらにラインの長さ違いの程度の表面的な機能の値に従って 3 つのサブカテゴリに分類されました。

概要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本稿では、ランダムな数字の認識に関する研究の厳密に制御された、客観的に定義した刺激図形を生成するためのメソッドについて説明します。刺激と呼びます (6ポイント、 n行) または (6 n) の数字。(6, n) 図はn組の目に見えない正六角形の頂点に位置するポイント間のスパンがn線セグメントから構成されます。(6, 4) の例図図 1ショーは、目に見えない正六角形の頂点のラベルの 4 つのペアによって指定されます。ラベルは図の線分を指定する (図 1参照)。この仕様の数字の行仕様形式と呼ぶこと。

以前、著者の計算 (6 n) のグラフ理論的構造特性 (不変特徴またはより具体的にグラフの不変性1と呼ばれる) の数字との非不変プロパティ (表面的な機能と呼ばれる)nの数字 1 に 6 を = し、フィーチャーの値をデータベースに格納します。不変特徴構造を反映 (より正確に、トポロジカル) プロパティと表面的な機能は、与えられた図の非位相と大抵メトリック プロパティを反映します。

データベース内のレコード番号線仕様の形式で図を識別します。そのため、徹底的な検索データベースの不変および/または表面的な機能の値の具体的な値を合計 (6 n) のセットから条件を満たす数値のレコード番号の取得を可能に。取得した数字は、実験のための刺激として使用できます。データベース内の各レコードは、同型のセットを含む変数を含む図が属しています。様々 なグラフのサイクル、円周、ポイント カバー、臨界点、半径、中心点の数、コンポーネント、最大次数、最大限度のポイント数、孤立点の数の数の数の数の数などの不変性とエンドポイントの数、交差点の数と頂点との交差によって定義された輪郭のギザギザなど、非グラフ機能値表面的な機能の不変特徴と (複数の場所がある場合) での場所など、複数の場所で形成された方向値します。たとえば、サイクルは、閉じた一連の線セグメントを示します、ポイントの程度はその点にライン セグメント事件数、孤立点は 0 度の点とエンドポイントは、1 度の点。Nから不変特徴データベース、すべて6( n) の値の数字を使用して = 1 ~ 6 付録 11に示す同型のセット数に分類されます。各レコードに格納されている情報の例については図 2を参照してください。

各同型セットに属している数字は形の相違にもかかわらずトポロジー的に等しいことに注意してください。いくつかの研究より特定のプロパティの前に位相構造が知覚されることを主張している図2,3,4,5を与えられました。体系的に刺激の数字を変更すること、によっては、著者は、検出と表面的な機能6の比較検出および不変特徴量の比較の前と主張しました。本実験は行の長さの表面的な機能が不変な特徴量が図のペア間すべて同等である条件下で図ペアの認識に重要かどうかを明らかにする試み (すなわち、相互に同型)。

実験で使用される図形の種類が認識の研究を理解する重要です。刺激図形の 2 つの種類があります: アドホック研究を目的として生成される、ランダムに生成されます。減らすために混同する実験の制御下にない要因に関連付けられている、ランダムに生成された数字を使用は一般的により適当であると考えられています。ランダムな数字、たとえば、ランダムなヒストグラム7とランダム行列8のいくつかの種類がありますが、視覚認知心理学の研究で最も頻繁に使用されるランダムな数値がランダムなポリゴン9。ランダムな多角形を作るための一般的なルールは、線分線分の境界は凸主、ように正方形の領域内のnポイントのランダムに分散した場所を接続し、色境界の内側です。ランダムな多角形の頻繁に使用される客観的な指標は、図10、11,12の複雑さを表す多角形の周囲の flections の数です。図の内側の色ですとその境界に関する構造的性質は flections の数に制限されます。さらに、この flections の数を除いては、ランダムな多角形の全体のセットまたは異なるランダムなポリゴンとの関係について情報を指定しません。

指定した数字のペアが回転-に-する-同じ (Idr)13,14,であるかどうかを決定するタスクの非同一のペアよりも差別するより困難になる数字の軸対称 (Ax) ペアで数字が知られています。15.rと、Id の組み合わせで 2 つの数字と Ax ペアで互いに同型、長さが同じ対応する線分。ただし、かどうか 2 つの行の長さの同一性の数値ペア増加 Ax ペアと比較して非同一ペアの判別の難易度は不明。この実験では参加者差別パフォーマンスでは Ax 組と同一でない、非軸対称 (Nd) ペアが比較しました。行の長さの違いは、2 つの数字の間実験的制御されました。図認識5時表面的な機能の値差の前に不変な特徴値の相違点を検出の優先順位のため Nd 図ペアが互いに同型ラインの長さの違いはないだろう、設定されました。不変特徴値の違いと混同。

Ax ペア15の数字の判別の難易度のレベルをラインの長さ違いの欠如に影響仮説を調べる実験 1、著者使用 (6, 5) 図ペア。結果は実証の Nd 0 (すなわち、ペア数字間の総ライン長に違いはありません) ペアの Ax のペアは、仮説が難関であったことを示してに比べ待ち時間が短かった。実験の制御下にない表面的な機能の値の違いがもっと複雑な図形に存在する可能性があります、参加者になると論じたこれらの使用します。興味深いことに、いくつかの研究は、サイクルの存在が preattentively 検出された16,17であることを主張しています。対照的に、Julesz は、エンドポイントのプレゼンスが背景18から数字の分離の初期段階で検出されたことを主張しました。

これに対処する簡単 (6, 4) 仮説を検査する図のペアが選ばれました。9 同型データセット (6, 4) の数字は、2 つの同型セットに属していた数字が刺激として使用されました。両方のセットの共有 (、) のエンドポイントとサイクルの不変特徴を容易に検出できる (すなわち、三角形) の共通点。図 3に 9 つの同型セットの例の数字を参照してください。さらに、 pの列を表示 = 6, q = 付録 114。

3 つの基本的なペアの型は生成された: Idr、斧および Nd のペア。サイクルの合計行の長さ (より具体的には、三角形) あらゆるペアの各ペアの 2 つの数字の間均一だった。この制約を使用して、図のペアのそれぞれの三角形になったか相互に同一または図形での斧。Nd ペアがさらに目に見えない正六角形の側として設定された長さの単位で、各ペアの 2 つの数字の endlines の長さの違いによると 2;。これは Nd 0、Nd 0.27、Nd 0.73と第1ペア (すなわちは行の長さ違いが 0 から 1 の範囲) を得られました。Preattentively する線分の交差の存在が知られている19, 交差する線のセグメントは、刺激から除外されたとの数字が検出されました。IdrAx、Nd 0、Nd 0.73、および図4 Nd 1ペアの例を参照してください。参加者は、Idr数の偏りのある期待を避けるために ('同じ') のペアは、Ax ('異なる') の合計と同じ、Nd ('異なる') ペアに設定されました。

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プロトコル

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実験は、日本白鴎大学倫理委員会で承認されました。

1. 実験装置

実験環境は液晶モニターとコンピューター (実験用 PC) に接続して応答ボタン ボックスで構成されています。各参加者は、[応答] ボックスの 2 つのボタンのいずれかを押すことによって、数字の提示のペアが、'同じ' または '異なる' かどうかを決定します。'を入力' というラベルの付いたボックス、'f6 キー'、'F5' 左から右に 3 つのボタンがあります。Enterボタンを押すと、現在の画面が次の画面に進みます。F6 ボタン人差し指を使用して応答をF5 ボタンの参加者の右手の中指を使用して応答します。図組の世代は、別のコンピューター (刺激の準備のための PC) で行われます。このセットアップにより、かなり客観的に数字の認識の特定の機能の重要性にかかわる様々 な仮説の検討です。

  1. 刺激の準備のため PC に接続されているフロッピー ディスク ユニットにフロッピー ディスクを挿入します。刺激の準備のための PC 上のペア生成プログラムを開始します。
  2. プログラムで使用される、乱数生成関数を初期値として、キーボードを使用して、ランダムな番号を入力します。1または2デジタル指定子として、キーボードを使用してのいずれかを入力します。
    注: デジタル指定子 = '同じ' 決定に人差し指と中指試験と逆 (デジタル状態 2) 2 番目のブロックの最初のブロックで '異なる' 決定 (デジタル状態 1) に 1 を指定します。デジタル指定子 = 2 デジタル状態最初のブロックの 2 と 2 番目のブロックのデジタル状態 1 を指定します。この手順は、別の指での応答速度を相殺します。

2. ペア生成プログラム内の命令

  1. オープン刺激設定ファイル (PRBLM2。DAT) フロッピー ディスク装置上に新しいファイルとして。さらに、(6, 4) のデータベース ファイルを開くメイン ユニットの数字します。
  2. レコード番号 1 を 1,365 を決定するかどうか、レコードからの値を持つデータベース ファイルの各レコードを順番に調べる変数 28 (ラインの交差部分のすなわち、数セグメントは、図 2を参照) 0 です。
    注: (6 n) の合計の番号の数字は、当然 15.1 (、) の1を参照してください。
    1. 値が非 0 の場合レコードが破棄し次のレコードに移動、他 (すなわち、同型セット) 変数 1 の値は 2 または 5 のいずれかどうかを調べます。
    2. 値が 2 も 5 の場合レコードが破棄し次のレコードに移動、他同型 2 プールまたは同型 5 プールで候補数字としてレコード番号を蓄積します。
    3. 余すところなく同型 2 プールに属する候補数字自体を含めて、他のレコードの各レコードを結合します。
    4. すべての候補者のペアで、ライン仕様形式にレコード番号の各ペアを変換します。
    5. フィギュア自体とペアになって かどうかを調べると場合は、0 ° の角度距離を示すタグと Idrペアとしてペアを分類し、Idrペアのプールに蓄積します。
    6. 他に、1 から 5 6 残留剰余を 1 つの図の線仕様形式で各頂点のラベルの番号に整数を追加します。値が 0 の場合は、6 に変換します。その後、フォーマットを標準化します。その後、ペアの他の図の線仕様形式の図の標準化された形式を比較します。
      注: (6, 4) の線仕様形式図はポイント ラベルのペアの 4 つのシーケンスで構成されています。それは、ペアの内側右のラベルとはより小さい常に前のペアの左側のラベルよりも小さいか等しい次のペアの左側のラベルには、常に左のラベルに従って表現されます。
    7. 2 つの形式は、整数は私と一致する場合、角距離私(すなわち、60 ° 反時計回りの単位) のタグ Idrペアとしてペアを分類し、Idrペアのプールに蓄積します。
    8. 他に、順番にペアが 0 °、30 °、60 °、90 °、120 °、150 ° 右向き水平から反時計回りにされている対称の軸の 1 つに Ax ペアかどうかを調べます。
      注: Ax 変換対称性 0 ° の軸を図の 6, 5 の 2, 4, 3 のポイント ラベル 1 を置換して、その逆。約 30 °、1、6、5、3、4、4 の 2 の 1 と逆。約 60 °、2、6、3、5、4、1 と逆。約 90 度、3、2、6、4、5、5 の 2 の 1 と逆。約 120 °、4、3、2、6、5 の 1 と逆。約 150 °、5、4、3、3、6、6 の 2 の 1 と逆 (図 5)。
    9. 対称性j° の軸を斧の変形の後の 1 つの図の線仕様の形式には、ペアの他の図の形式が一致すると、その対称性j° の軸のタグで Ax のペアとしてペアを分類し、それを蓄積Ax のペアのプール。
    10. 他に、Nd のペアとしてペアを分類します。その後、Nd ペア (図 6) の 2 つの図の線仕様の形式でそれぞれの頂点でインシデントの行の数を計算します。
    11. 入射線数が図の線分の両端に 1 つずつの場合は、図の行末としてセグメントを決定します。その後、サイクルを構成するものとして線分を残りの 3 つを決定 (すなわち、三角形)。
    12. Nd のペアの 2 つの図のサイクルの合計行の長さを計算します。2 つの数字の間のサイクルの合計の長さが異なる場合は、ペアを破棄します。
    13. 他に、endlines 2 つの数字の間の線の長さの差を計算します。長さの差が 0 の場合は、0 のタグで Nd ペアとしてペアを分類し、Nd ペアのプールに蓄積します。
    14. 他に、長さ違いの場合 0.27、0.27 のタグで Nd としてペアを分類して Nd ペアのプールに蓄積します。
    15. 他、長さの差が 0.73 に場合、0.73 のタグで Nd ペアとしてペアを分類し、Nd ペアのプールに蓄積します。
    16. 他、1 のタグで Nd ペアとしてペアを分類し、Nd のペアのプールで 1 のタグで蓄積します。
    17. プロトコル手順 2.2.3 から 2.2.16 同型に属する候補数字設定 5 を繰り返します。
    18. データベース ファイルを閉じます。
  3. 参加者の設定刺激の準備
    1. 練習ペアとして Idrプール、Nd プールから 2 つのペア、タグ付き Ax プールからペアの 3 組の手当たりしだいに見本します。
    2. IdrNd を連結し、斧練習ペア練習試験の最初のブロックのプレゼンテーション順をランダムに。
    3. 80 ペア Idrプールから、Nd プールから 40 組とタグのペアをテストとして Ax プールから 40 ペアの手当たりしだいに見本します。
    4. 連結 IdrNd、および Ax ペアをテストし、テスト試験の最初のブロックのためのプレゼンテーションの順序をランダム化します。
    5. 練習の準備のためのプロトコル手順 2.3.1 から 2.3.4 節までを繰り返すし、試験の 2 番目のブロックで試験運用。
    6. 書き込み番号、デジタル状態、タグのペアを入力、線分セグメントの数と頂点の 4 つのペアの左図とフロッピー ディスク ユニットに各試験の右図の線仕様形式のラベルを順番に同時にエコーこれらの値は画面上。
    7. 最初のブロックで最初の模擬裁判から 2 番目のブロックの最後のテスト試験への 2.3.6 ステップを繰り返します。
    8. フロッピー ディスク ユニットを閉じます。

3. 実験者と参加者での実験の実行命令

  1. 各参加者が、実験に参加する書面によるインフォームド コンセントを提供するを問い合わせてください。
  2. 実験者の指示
    1. 数字の提示されたペアが ('同じ') 自分の向きに関係なく図形またはない ('異なる') 早くかつ正確に可能であり、ショーの例として図ペアで同一かどうかを決定する各参加者に指示します。
  3. 実験者が実験の前に仕様
    1. 実験用 PC で刺激プレゼンテーション プログラムを開始します。
    2. メニュー画面上のアイデンティティの決定タスクをクリックします。
    3. 参加者の情報、し、入力名・性別・年齢をクリックし、[情報] 画面仕様の最後をクリックします。
    4. メニュー画面では、[ PRBLM2 を読み刺激データをクリックします。DATフロッピー ディスク ドライブ内のファイルし、ファイル指定画面の [開く] をクリックします。
  4. 実験の実行
    1. 、実験者として座席のモニターの前で参加者とモニターに額からあごと測定距離 60 cm で彼/彼女の頭部を置いた。
    2. 、実験者としてメニュー画面を実行をクリックして実験を開始します。
    3. 、実験者として命令画面 1 のデジタルの状態を示している場合は、'同じ' 決定の F6 キー (人差し指で応答) を押して、F5 キー (中指と応答) '異なる' 決定を押して参加者を指示します。命令の画面は、デジタル状態 2 を示している場合は、'同じ' 決定 '異なる' 決定と f5 キー f6 キーを押す指示します。
    4. 参加者として、ブロックのデジタル状態を完全に暗記した後応答ボックスでEnterキーを押します。
    5. 画面上の '準備' プロンプトへの応答で、参加者として、トライアルを開始するenter キーを押します。
    6. 練習ペア刺激画面上のペアのプレゼンテーション時に、参加者として決定を下すとすぐに f5 キーまたは F6 キーを押します。
      注: 目に見えない正六角形の六つの頂点は中心が刺激画面上の頂点の場所から 0.2 cm 外側をシフト 0.4 cm の直径を持つ小さな塗りつぶされた円で定型化されています。(6, 4) の 6 つの頂点図 6.6 cm × 7.6 cm の長方形の領域に投影されます。ペアの 2 つの数字は、9.4 cm のセンター間距離と水平方向に平行の位置にあります。
    7. (以前の) 応答エラーがある場合は、トライアルの練習にビープ音でフィードバック メッセージ画面で「決定は誤った」を表示する刺激プレゼンテーション プログラムを設定。応答が正しい場合は、画面に「決定は正しい」を表示します。
    8. 参加者、フィードバック メッセージを確認するとき、次の「プロンプト」画面に進むを入力キーを押します。
    9. (刺激プレゼンテーション プログラム) としてブロック内練習試行の終わりによって手順 3.4.4 に 3.4.7 を繰り返します。
    10. すべての練習の試験が完了したら、'テスト試験の開始」画面を表示します。
    11. ブロックのテスト試験の終わりに 3.4.4 3.4.5 手順を繰り返します。
      注: フィード バック メッセージは練習試行中のみ表示されます。
    12. 3.4.3 に 3.4.8 練習を実行し、2 番目のブロックの試験運用の手順を繰り返します。
    13. 刺激プレゼンテーション プログラムとしてフロッピー ディスク装置上のファイルにデータを保存します。
      注: 各裁判の参加者のデータは、試用版のシリアル番号、線分、デジタル状態、タグ、押したボタンのコード、応答、および ms の待機時間の正確さを持つペア型のコードの数で構成されます。

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結果

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同型セット 2 の数字にのみ存在する Nd 0.27ペアが見つかりました、後続の分析した Nd 0.27ペアの結果は含まれません。本研究の仮説は、Nd ペアで 2 つの数字の間の行の長さの同一性と Ax 図ペアとして差別することは困難としてそれらを作ることだった。

実験の結果は図 7のとおりです。エラー率いたペアの型、 Hの間で大幅に異なる 23.8、 p < 0.001 を =。ANOVA テストは、 F (4, 48)、種類のペアで、待機時間が異なっていたことを示した 12.3, p < 0.001 を =。シェッフェのテストは示したこと間の遅延差が見つかりませんでした任意のペアの間を除いて Nd 0と Nd 0.73Nd 0と Nd 1と Nd 1から ...

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ディスカッション

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

現在のメソッドは、図認識実験のため客観的に定義可能な刺激図形のセットを準備する使用できます。メソッドの重要な側面は、ペア生成プログラム内の指示です。(6、 n) を使用して、データベース プログラムは、合計 (6 n) 数字 (プロトコル手順 2.2.1 と 2.2.2) から適切な候補数字を選択できます。さらに、プログラムは時々 行末 (プロトコル手順 2.2.13) の長さの計算の場合と同様に、データベースに格納されていない図形の機能の値を計算できます。研究者が刺激呈示条件の単位としての数字のペアを使用する場合は、プログラムでは、Id のrAx、分類で説明したように余すところなく候補数字のペアを形成し、幾何学的に正当なカテゴリにそれらを並べ替えを組み合わせることができます。さらに Nd ペア (プロトコルの手順 2.2.3\u20122.2.16) の範疇での Nd ペア。追加またはプログラムの指示、(、) を使用してのケースのように比較的単純な (6, 4) を変更するこれらの要因を制御できる研究者が可能性...

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開示事項

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

著者は、利害の衝突を宣言していません。

謝辞

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

シドニー コーク、MFA、および Maxine ガルシア博士、エダンズ ・ グループ (www.edanzediting.com/ac) この原稿の下書きを編集してから、著者のおかげでください。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
刺激準備用PCDELL&nbsp;Inspiron 15
外付け USB FD ユニット ロジテックLFD-31UEF
レスポンスボタンボックス武井機機 S-15068実験
用カスタムアイテムPCNEC PC-37LB-N 15SN
液晶モニターNEC AS172-MC 
チンレスト武井キキT.K.K.930a
ペア生成プログラムPMELCYLG2自作
データベースファイルP4.DAT自作
刺激プレゼンテーションプログラム 武井キキプレゼンテーション/レスポンスデバイス for (6, n) フィギュアカスタムアイテム

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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