Gerando estímulos controlados estritamente para experiências de reconhecimento de figura

Resumo

Este protocolo descreve um método para um experimento que examina se gráfico específico e propriedades não-gráfico (recursos) são relevantes para o reconhecimento das figuras. O método usa um banco de dados que armazena vários valores de recurso das respectivas figuras chamadas (ponto6 , linha n ) figuras.

Resumo

Este protocolo introduz um método para gerar estímulos estritamente controlados e objectivamente definidos para experiências de reconhecimento de figura. Um (6, n) figura consiste de segmentos de linha n que são medidos entre n pares de pontos situados nos vértices de um hexágono regular invisível. As propriedades estruturais (constantes do gráfico) e características superficiais (não-gráfico invariantes) de cada (6, n) figura com n valores variando de 1 a 6 são calculados e armazenados em um banco de dados. Usando esse banco de dados, experimentadores podem extrair sistematicamente figuras apropriadas dependendo da finalidade do experimento. Além disso, se o banco de dados não contiver as informações necessárias, novos valores de recurso podem às vezes ser calculados ad-hoc da formação de uma figura específica (6, n). Deixe-nos chame um par de espelho-refletido das figuras um axissimétrico par (Ax). Um par de Ax de figuras é conhecido por ser mais difícil de discernir do que um par não-idênticos na decisão se as formas de um determinado par são girados-para-ser-idêntico (Idr). O objetivo do presente experimento é examinar se a mesmice dos comprimentos de linha entre dois números em um par faz com que a discriminação do par a ser tão difícil quanto a de um par de machado. Figuras mutuamente isomórficos compartilham propriedades estruturais comuns, apesar das diferenças de forma. Pares de machado e Idr pares são casos especiais de pares isomórficos. Além disso, um par de Ax e par der Id compartilham a maioria dos valores de característica superficial, exceto a direção relativa de um local para outro local através de um eixo de simetria é o oposto de um par de machado. Três tipos de mutuamente isomórficos (6, 4) figura pares foram gerados: Idr; Machado; e não-idênticos, não-axissimétrico, isomórficos pares (Nd). Pares de ND ainda foram classificados em três subcategorias de acordo com os valores da característica superficial do grau das diferenças de comprimento de linha.

Introdução

Este documento descreve um método para gerar figuras estritamente controlada e objectivamente definidos de estímulo para os estudos sobre o reconhecimento de números aleatórios. Os estímulos são chamados (ponto6 , linha n ) ou (6, n) figuras. Um (6, n) figura consiste de segmentos de linha n que são medidos entre n pares de pontos situados nos vértices de um hexágono regular invisível. A Figura 1 mostra um exemplo de um (6, 4) figura que é especificado por quatro pares de etiquetas para os vértices de um hexágono regular invisível. Os rótulos de designar os segmentos de linha da figura (ver Figura 1). Deixe-nos chame esta especificação das figuras um formato de especificação de linha.

Anteriormente, o autor calculou as propriedades estruturais de gráfico teórico de (6, n) figuras (chamadas de características invariantes, ou mais especificamente gráfico invariantes¹) e propriedades não-invariante (chamadas características superficiais) para figuras com n = 1 a 6 e armazenados os valores de recurso em um banco de dados. Características invariantes refletem o estrutural (mais precisamente, topológico) Propriedades e características superficiais refletem as propriedades não-topológico e principalmente a métrica de uma determinada figura.

Um número de registro no banco de dados identifica exclusivamente uma figura em formato de especificação da linha. Portanto, uma busca exaustiva para valores específicos de valores característica invariável e/ou superficial no banco de dados permite a recuperação dos números de registro para os números que satisfazem as condições das conjunto de (6, n) totais. Os valores recuperados podem servir como estímulos para um experimento. Cada registro no banco de dados contém variáveis que incluem o conjunto isomórfico ao qual pertence a figura; vário gráfico invariantes, tais como o número de ciclos, circunferência, ponto cobrindo o número, o número de pontos críticos, o raio, o número de pontos centrais, número de componentes, grau máximo, número de pontos de grau máximo, número de pontos isolados, e número de pontos de extremidade; valores de recurso não-gráfico, tais como o número de intersecções e zig-zags de contornos definidos por vértices e interseções; e superficial característica valores, tais como locais das características invariantes e (no caso em que existem locais no plural) as direções formadas por locais no plural. Por exemplo, um ciclo indica uma sequência fechada de segmentos de linha, um grau de um ponto é o número de incidente de segmentos de linha com esse ponto, um ponto isolado é um ponto com um grau de 0 e um ponto de extremidade é um ponto com um grau de 1. Utilizando os números de valores do banco de dados, todos (6, n) característica invariável de n = 1 a 6 pode ser classificada nos números de conjuntos isomorfos mostrados no apêndice 1¹. Consulte a Figura 2 para obter um exemplo da informação armazenada em cada registro.

Observe que os números que pertencem a cada conjunto isomórfico são topologicamente equivalentes, apesar das diferenças de forma. Vários estudos têm afirmado que estruturas topológicas são percebidas antes Propriedades mais específicas de dado figuras^2,3,4,5. Alterando sistematicamente figuras de estímulo, o autor alegou que as detecções e comparações de características invariantes precedem as detecções e comparações de características superficiais⁶. O presente experimento é uma tentativa de esclarecer se a característica superficial do comprimento da linha é fundamental no reconhecimento dos pares de figura sob a condição de que os valores de característica invariável são todos equivalentes entre os pares de figura (ou seja, mutuamente isomórfico).

Os tipos de figuras de estímulo que são usados em experiências é criticamente importante para entender a pesquisa de reconhecimento. Existem dois tipos de figuras de estímulo: aqueles que são gerados aleatoriamente e aqueles que são gerados, ad-hoc, com a finalidade de um estudo. Para reduzir confunde associado a fatores não estão sob controle experimental, o uso de números gerados aleatoriamente é geralmente considerado como mais conveniente. Existem vários tipos de números aleatórios, por exemplo, histogramas aleatória⁷ e matrizes aleatórias⁸, mas os números aleatórios mais frequentemente usados em pesquisas de reconhecimento visual em psicologia são polígonos aleatório⁹. Uma regra geral para fazer polígonos aleatórios é conectar locais distribuídos aleatoriamente de n pontos em uma área quadrada com segmentos de linha, de modo que o perímetro do segmento de linha é mais convexo e então cor dentro do perímetro. Um índice objetivo usado com frequência para polígonos aleatórios é o número de flections do perímetro de um polígono, que representa a complexidade das^11,10,figura¹². Como o interior da figura é colorido, propriedades estruturais em relação a seu perímetro limitam-se ao número de flections. Além disso, com excepção do número de flections, nenhuma informação é dada sobre todo o conjunto de polígonos aleatórios ou a relação entre polígonos aleatórios distintos.

As figuras em axissimétricos pares (Ax) das figuras são conhecidas por serem mais difíceis de discriminar do que pares não-idênticos em uma tarefa de decidir se um determinado par de números é girado-para-ser-idêntico (Idr)^{13,14, 15}. as duas figuras em um par der Id e aqueles em um par de Machado são mutuamente isomórficos e têm correspondentes segmentos de linha que têm o mesmo comprimento. No entanto, se mesmice dos comprimentos de linha entre as duas figuras em um par de aumentos desconhece-se a dificuldade de discriminação de um par não idênticos, em comparação com o de um par de machado. Neste experimento, desempenho de discriminação participante foi comparado entre pares de machado e não-idênticos, não-axissimétrico pares (Nd). As diferenças nos comprimentos de linha foram experimentalmente controladas entre as duas figuras. Devido a precedência de detectar diferenças de valor invariável recurso antes de diferenças de valor superficial característica durante o reconhecimento de figura⁵, os pares de figura Nd foram criados para ser isomórfico mutuamente, para que as diferenças de comprimento de linha não seria confundidos com diferenças de valor invariável recurso.

Pares de figura experimento 1 no autor-usado (6, 5) para examinar a hipótese de que a falta de diferenças de comprimento de linha influenciou o nível de dificuldade de discriminação das figuras em pares de Ax¹⁵. Os resultados demonstraram que as latências eram mais curtas para pares de 0 (Viz, nenhuma diferença no comprimento total da linha entre figuras emparelhadas) Nd comparados com aqueles para pares de Machado, que indicaram que a hipótese era insuportável. Argumentou-se que as diferenças de valor de característica superficial ao controle experimental são mais propensos a estar presente em números complexos, e os participantes podem fazer uso destes. Curiosamente, vários estudos afirmam que a presença de um ciclo é detectado preattentively^16,17. Por outro lado, Julesz afirmou que a presença de um ponto de extremidade foi detectada numa fase precoce da segregação das figuras de fundo¹⁸.

Para resolver isso, mais simples (6, 4) figura pares foram escolhidos para examinar a hipótese. Fora nove conjuntos isomorfos (6, 4) de figuras, os números que pertencia a dois conjuntos isomorfos foram usados como estímulos. Os dois conjuntos de figuras compartilhou facilmente detectáveis características invariável de (um) EndPoint (s) e um ciclo (ou seja, um triângulo) em comum. Veja as figuras de exemplo de nove conjuntos isomorfos na Figura 3. Além disso, consulte a coluna de p = 6 e q = 4 em 1 do apêndice¹.

Foram gerados três tipos básicos de par: Idr, machado e Nd pares. O comprimento total da linha de um ciclo (mais especificamente, um triângulo) foi equalizada entre as duas figuras em cada par para todos os tipos de par. Usando essa restrição, respectivos triângulos de um par de figura tornou-se ou mutuamente idênticos ou Ax em forma. Pares de ND foram subcategorized mais de acordo com as diferenças nos comprimentos de endlines entre as duas figuras em cada par, com a unidade de comprimento definido como o lado de um hexágono regular invisível. Isto rendeu Nd 0, Nd 0,27, Nd 0,73e pares de Nd 1 (ou seja, as linha comprimento diferenças variou entre 0 e 1). Como a presença de uma interseção de segmentos de linha é conhecida por ser preattentively detectados¹⁹, figuras com linha cruzada segmentos foram excluídos os estímulos. Consulte os exemplos de identificaçãor, Machado, Nd 0Nd 0,73e pares de 1 Nd na Figura 4. Para evitar as expectativas tendenciosas dos participantes, o número de Idr pares ('mesmos') foi criado para ser o mesmo que a soma do Ax ('diferente') e Nd ('diferentes') pares.

Protocolo

O experimento foi aprovado pelo Comitê ética Hakuoh University, Japão.

1. experimental Setup

Nota: O ambiente experimental consiste em um monitor de LCD e uma caixa de botão de resposta conectado a um computador (PC para experiências). Cada participante decide se um apresentado par de números é o 'mesmo' ou 'diferente' pressionando um dos dois botões em uma caixa de resposta. Há três botões na caixa de 'Enter', 'F6' e 'F5', da esquerda para a direita. Pressionando o botão Enter , a tela atual continua para a próxima tela. O botão F6 é para respostas usando o dedo indicador e o botão F5 é para respostas usando o dedo médio da mão direita do participante. A geração de pares de figura é feita em um computador diferente (PC para preparação de estímulo). Esta configuração permite o exame das várias hipóteses que dizem respeito a criticidade de uma certa característica no reconhecimento das figuras de forma bastante objetiva.

1. Insira um disquete na unidade de disquete está ligada ao PC para preparação de estímulo. Inicie o programa de geração de par no PC para preparação de estímulo.
2. Entrada de um número aleatório, usando o teclado, como um valor inicial para a função de geração de número aleatório usado no programa. Entrada de 1 ou 2 usando o teclado como um especificador de digital.
   Nota: Especificador de Digital = 1 designa o dedo indicador para decisões 'mesmos' e o dedo médio para decisões 'diferentes' (estado digital 1) no primeiro bloco de ensaios e vice-versa (digital estado 2) no segundo bloco. Especificador de Digital = 2 designa o estado digital 2 no primeiro bloco e estado digital 1 no segundo bloco. Este procedimento contrabalança a velocidade de resposta por dedos diferentes.

2. instruções dentro do programa de geração de par

1. Aberto um estímulo definido arquivo (PRBLM2. DAT) como um novo arquivo na unidade de disquete. Além disso, abra o arquivo de banco de dados de (6, 4) figuras na unidade principal.
2. Sequencialmente, examinar cada registro do arquivo de banco de dados do registro número 1 de 1.365 para determinar se o registro que tem o valor de variável 28 (ou seja, o número de intersecções da linha segmentos, ver Figura 2) é 0.
   Nota: para o número total de (6, n) números, ver 15.1 corolário (a)¹.
   1. Se o valor não for-0, descartar o registro e vá para o próximo registro, mais examinar se o valor da variável 1 (ou seja, o conjunto isomórfico) é de 2 ou 5.
   2. Se o valor for 2 nem 5, descartar o registro e vá para o próximo registro, acumular mais o número de registro como uma figura do candidato em uma piscina de 2 isomórfico ou piscina 5 isomórficos.
   3. Exaustivamente combine cada registro com outros registros, incluindo ele mesmo, de números de candidatos que pertencem ao pool 2 isomórficos.
   4. Converta cada par de números recordes em seus formatos de especificação de linha em todos os pares de candidato.
   5. Examinar se uma figura é emparelhada com ele mesmo e se for, classificar o par como um par der Id com uma etiqueta que indica a sua distância angular 0 ° e acumulá-lo em uma piscina de pares der Id.
   6. Outra coisa, adicione um número inteiro de 1 a 5 para cada número de etiqueta de vértice em formato de especificação da linha de uma figura com módulo 6 resíduos. Se o valor for 0, convertê-lo para 6. Em seguida, padronize o formato. Em seguida, compare o formato padronizado da figura com o formato de especificação de linha da outra figura do par.
      Nota: Um especificação formato da linha de um (6, 4) figura é composto por quatro sequências de pares de rótulos de ponto. Expressa-se em conformidade com o rótulo à esquerda que é sempre menor do que o rótulo certo dentro de um par e o rótulo à esquerda de um par anterior é sempre menor do que ou igual ao rótulo à esquerda dos pares a seguir.
   7. Se os dois formatos coincidirem com inteiro eu, classificar o par como um par der Id com um tag de sua distância angular eu (ou seja, unidade de 60 ° no sentido anti-horário) e se acumulam na piscina de pares der Id.
   8. Outra coisa, sequencialmente examine se o par é um par de machado com um dos eixos de simetria, sendo 0°, 30°, 60°, 90°, 120° ou 150° no sentido anti-horário em relação à horizontal para a direita.
      Nota: A transformação de Ax de uma figura sobre um eixo de simetria 0° permutes rótulos de ponto de 1 para 2 para 5, 6, 3 para 4 e vice-versa; cerca de 30°, 1 por 1, 2 para 6, 3, 5, 4 por 4 e vice-versa; cerca de 60°, 1 para 2, 3 para 6, 4 para 5 e vice-versa; cerca de 90°, 1 para 3, 2 para 2, 4, 6, 5 por 5 e vice-versa; cerca de 120°, 1 para 2 para 3, 4, 5 para 6 e vice-versa; e a cerca de 150°, 1 para 5, 2, 4, 3 para 3, 6 por 6 e vice-versa (Figura 5).
   9. Se o formato de especificação de linha de um algarismo após a transformação de Machado sobre o eixo de simetria j° coincide com o formato da outra figura do par, em seguida, classificar o par como um par de machado com um tag do eixo de simetria j° e acumulá-lo em um pool de pares de machado.
   10. Outra coisa, classifica o par como um par de Nd. Em seguida, calcule os números de linhas incidentes no respectivos vértices em formatos de especificação da linha das duas figuras de um par de Nd (Figura 6).
   11. Se o número de linhas de incidente é um em cada extremidade de um segmento de linha de uma figura, determine o segmento como um endline de uma figura. Em seguida, determinar as três restantes segmentos de linha, como aqueles que constituem um ciclo (ou seja, um triângulo).
   12. Calcule os comprimentos de linha total dos ciclos de duas figuras de um par de Nd. Se os comprimentos totais dos ciclos entre os dois valores forem diferentes, descarte os pares.
   13. Outra coisa, calcule a diferença entre os comprimentos de linha dos endlines entre duas figuras. Se a diferença de comprimento é 0, classificar o par como um par de Nd com um tag de 0 e acumulá-lo na piscina de pares de Nd.
   14. Outra coisa, se a diferença de comprimento é 0,27, classificar o par como um Nd com um tag de 0,27 e acumulá-lo na piscina de pares de Nd.
   15. Outra coisa, se a diferença de comprimento é 0,73, classificar o par como um par de Nd com um tag de 0,73 e acumulá-lo na piscina de pares de Nd.
   16. Outra coisa, classificar o par como um par de Nd com um tag de 1 e acumulá-lo com um tag de 1 na piscina de pares de Nd.
   17. Repetir as etapas do protocolo 2.2.3 para 2.2.16 para os números de candidatos que pertencem a isomórfico conjunto 5.
   18. Feche o arquivo de banco de dados.
3. Preparação de um estímulo para um participante
   1. Amostra aleatoriamente três pares de piscinar Id, dois pares do pool do Nd e um par do pool do Ax com tags como pares de prática.
   2. Concatenar Idr, Nd e pares de prática do machado e randomize sua ordem de apresentação para o primeiro bloco de ensaios de prática.
   3. Aleatoriamente da amostra 80 pares da piscinar Id, 40 pares do pool do Nd e 40 pares do pool do Ax com tags como testar pares.
   4. Concatenar IdrNd e Ax testar pares e randomize sua ordem de apresentação para o primeiro bloco de testes.
   5. Reiterar as etapas do protocolo 2.3.1 para 2.3.4 para a preparação prática e teste testes no segundo bloco de ensaios.
   6. Escrever um número de apresentação, estado digital, tipo de par com uma tag, número de segmentos de linha e quatro pares de rótulos de vértice em formato de especificação da linha da figura à esquerda e direita figura de cada tentativa para a unidade de disquete sequencialmente e simultaneamente eco esses valores na tela.
   7. Reitere o passo 2.3.6 do primeiro julgamento de prática no primeiro bloco para os últimos testes no segundo bloco.
   8. Feche a unidade de disquete.

3. instruções por um experimentador e a execução de um experimento por um participante

1. Pergunte a cada participante para fornecer o termo de consentimento informado para participar na experiência.
2. Instruções por um experimentador
   1. Instrua cada participante para decidir se um apresentado par de números é idêntico em forma, independentemente de suas orientações ('mesmo') ou não ('diferentes') mais rapidamente e com precisão como possível e mostrar exemplo pares de figura.
3. Especificações antes do experimento por um experimentador
   1. Inicie o programa de apresentação do estímulo no PC para experimentos.
   2. Na tela de menu, clique em tarefa de decisão de identidade .
   3. Clique em informações do participante, em seguida, entrada do nome, sexo e idade e clique final da especificação na tela de informações.
   4. Clique em dados de estímulo de leitura na tela do menu, clique PRBLM2. DAT arquivo na unidade de disquete e clique em abrir na tela de especificação de arquivo.
4. Execução do experimento
   1. Como um experimentador, um participante na frente do monitor do assento e ponha sua cabeça no chinrest e medir uma distância de 60 cm da testa para o monitor.
   2. Como um experimentador, inicie um experimento clicando em execução na tela de menu.
   3. Como um experimentador, se a tela de instruções mostra o estado digital 1, instrua um participante para a tecla F6 (resposta com o dedo indicador) para decisões 'mesmas' e pressione a tecla F5 (resposta com o dedo médio) para decisões 'diferentes'. Se a tela de instruções mostra o estado digital 2, instrua o pressione F6 para decisões 'diferentes' e F5 para decisões 'mesmas'.
   4. Como um participante, depois de totalmente memorizar o estado digital do bloco, pressione Enter na caixa de resposta.
   5. Como participante, em resposta ao prompt 'Pronto' na tela, pressione Enter para iniciar um julgamento.
   6. Como um participante, mediante a apresentação de um par de pares de prática na tela de estímulo, pressione a tecla F6 ou F5 assim que é tomada uma decisão.
      Nota: Os seis vértices de um hexágono regular invisível são estilizados como pequenos círculos preenchidos com diâmetros de 0,4 cm cujos centros são transferidos a 0,2 cm para fora das localizações dos vértices em uma tela de estímulo. Os seis vértices de um (6, 4) figura são projetados em uma área retangular de 6,6 x 7,6 cm. Duas figuras de um par estão localizadas em posições paralelas horizontalmente com uma distância entre centros de 9,4 cm.
   7. (Anteriormente) configurar o programa de apresentação de estímulo para exibir 'a decisão foi errônea' na tela de mensagem de retorno com um sinal sonoro em uma prática experimental, se uma resposta é um erro. Se uma resposta é correta, exiba 'a decisão foi correta' na tela.
   8. Como um participante, quando confirmar uma mensagem de feedback, pressione Enter para prosseguir para a próxima tela 'prompt'.
   9. (Como o programa de apresentação estímulo), reitere os passos 3.4.4 para 3.4.7 no final dos ensaios de prática no bloco.
   10. Quando todos os ensaios de prática estão completos, exiba 'Início dos julgamentos de teste' na tela.
   11. Repetir os passos 3.4.4 para 3.4.5 no final dos testes em um bloco.
       Nota: As mensagens de feedback são apresentadas apenas durante os ensaios de prática.
   12. Reitere passos 3.4.3 para 3.4.8 para executar a prática e testar experimentações no segundo bloco.
   13. Como o programa de apresentação do estímulo, salve os dados em um arquivo na unidade de disquete.
       Nota: Dados de um participante para cada julgamento consistem de um número serial de teste, o número de segmentos de linha, estado digital, código de tipo de par com uma etiqueta, código do botão pressionado, correção de uma resposta e latência em ms.

Resultados

Como pares de 0,27 Nd foram detectadas apenas nas figuras do conjunto isomórfico 2, a análise subsequente não incluiu os resultados para os pares de 0,27 Nd. A hipótese do presente estudo foi que a mesmice dos comprimentos de linha entre as duas figuras em pares Nd os faria tão difícil discriminar como pares de figura de machado.

Os resultados do experimento são mostrados na Figura 7. Taxas de erro foram significativa...

Discussão

O presente método pode ser usado para preparar um conjunto de figuras de estímulo objetivamente definíveis para experiências de reconhecimento de figura. O aspecto crítico do método são as instruções dentro do programa de geração de par. Usando um (6, n) banco de dados, o programa pode selecionar figuras candidato apropriado de figuras o total (6, n) (passos de protocolo 2.2.1 e 2.2.2). Além disso, o programa às vezes pode calcular valores de recurso de figuras que não são armazenadas ...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
PC para preparação de estímulos	DELL&	nbsp; Unidade USB FD externa Inspiron 15
	Caixa de botão de resposta Logitec	LFD-31UEF
	Takei Kiki	S-15068	item personalizado
PC para experimentos	NEC	Monitor LCD PC-37LB-N 15SN
	NEC	AS172-MC
Descanso de queixo	Takei Kiki	TKK930a
		de geração de pares
	de banco de dados	. Programa	de apresentação de estímulo feito por ele mesmo
	Takei Kiki	para (6, n) Figuras	item personalizado