面孔識別研究中的眼動(dòng)聚光燈擴(kuò)展技術(shù)

引言

面孔加工是社會(huì)動(dòng)物諸如人類的一種基本能力。盡管這個(gè)領(lǐng)域的研究數(shù)量龐大，但這種關(guān)鍵的生物技能中所包含的加工的確切本質(zhì)和特征還是一個(gè)有待討論的問題。由不同作者提出的理論解釋的差異的一個(gè)潛在的原因，可能是由于當(dāng)前學(xué)界對于面孔加工的本質(zhì)存在分歧，即在面孔識別過程中究竟使用整體/構(gòu)形加工模式還是特征加工模式。

最近，McKone將整體/構(gòu)形加工定義為“一種對于面孔內(nèi)部全部特征信息的特殊知覺加工形式”并承認(rèn)“這種面孔加工方式的確切模式還不清楚”?，F(xiàn)在有一些作者也提出了相似的觀點(diǎn)。說明如果面孔識別的加工過程中包含的準(zhǔn)確本質(zhì)并沒有被正式定義，同時(shí)所有替代性解釋沒有適當(dāng)?shù)乇慌懦?，那么特殊的?shí)驗(yàn)情況或被試群體參與整體、構(gòu)形或特征加工的特定任務(wù)的結(jié)果將可能造成加工策略的誤導(dǎo)。為了解決這個(gè)問題，Miellet等運(yùn)用了聚光燈擴(kuò)展技術(shù)來隔離面孔加工過程中眼睛對信息積極的收集。通過隔離視覺信息進(jìn)入面孔系統(tǒng)，以及獲取這些信息的策略，我們至少可以使干擾因素降到最低，使面孔加工起作用。這種方法可能會(huì)促進(jìn)加工信息更好地被理解并提取代表性面孔信息。

面孔識別

面孔會(huì)產(chǎn)生一種既特別又很普遍的視覺刺激，在日常生活中，面孔是人們識別他人身份信息最直觀的標(biāo)志。面孔中包含有大量的信息，通過面孔人們可以對他人的性別、年齡、情緒、社會(huì)地位等很多非語言信息有所了解與判斷。人的一生要處理成千上萬的面孔信息，因此要能夠?qū)γ婵仔畔⑦M(jìn)行迅速、有效的加工，才能更好地適應(yīng)社會(huì)。

面孔識別是一項(xiàng)基本的認(rèn)知能力，即面孔識別有特殊的大腦加工過程，擁有著與非面孔物體不同的識別加工過程，心理學(xué)者們對這一觀點(diǎn)已達(dá)成共識。有研究表明，人類自出生以來就具備了區(qū)分面孔與非面孔物體的能力，具體就體現(xiàn)在嬰兒對面孔刺激的關(guān)注遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了對其他物體的關(guān)注。

聚光燈擴(kuò)展技術(shù)

聚光燈擴(kuò)展（Expanding Spotlight）技術(shù)是面孔識別研究較為新穎的技術(shù)，是Sébastien Mielle等人基于其團(tuán)隊(duì)提出的 Blindspot 技術(shù)和 Spotlight 技術(shù)在早先研究中的局限而提出的一種新型技術(shù)。Expanding Spotlight 是指在中性刺激模版（來自所有實(shí)驗(yàn)刺激）上圍繞點(diǎn)呈現(xiàn)一個(gè)2°的高斯光闌后以1°/25 ms的速度平滑擴(kuò)展光闌面積直至刺激完全顯示。使用 Expanding Spotlight 技術(shù)時(shí)，通常需要操作者指定模版與實(shí)驗(yàn)刺激之間特征的對應(yīng)關(guān)系。我們稱 Expanding Spotlight為聚光燈擴(kuò)展。在結(jié)合Expanding Spotlight技術(shù)對面孔識別的研究中，該技術(shù)將不同面孔集合起來集成中性面孔（average face template），然后通過電腦以類似于電影的方式在模板上顯示由一個(gè)逐漸擴(kuò)展的光闌呈現(xiàn)，如圖1所示。

聚光燈擴(kuò)展技術(shù)在面孔識別相關(guān)研究中的應(yīng)用，將使人類面孔識別過程中所需的信息更加完整地顯現(xiàn)出來，在中性面孔上不同區(qū)域的注視時(shí)間將使得該區(qū)域目標(biāo)面孔信息逐漸增加。這種技術(shù)的運(yùn)用將對人類在面孔識別中所需的信息進(jìn)一步精確到面孔信息某一點(diǎn)的某個(gè)半徑范圍內(nèi)，在探索人類面孔識別過程以及策略的同時(shí)，將為人工智能領(lǐng)域的面部識別模擬提供新的思路和途徑。

面孔識別的研究進(jìn)展

自達(dá)爾文時(shí)代起，人們就開始對面孔的知覺規(guī)律進(jìn)行研究，揭示了表情的跨文化一致性。20世紀(jì)70年代，Ekman 和 Frisen 系統(tǒng)地研究了人臉基本表情的文化普遍性，提出面部表情編碼系統(tǒng)（FACS），用44個(gè)運(yùn)動(dòng)單元來描述人臉表情變化，并從解剖學(xué)角度提出了6種基本的面部表情。20世紀(jì)80年代，Bruce和Young基于大量的行為實(shí)驗(yàn)、日常觀察以及臨床結(jié)果提出了經(jīng)典的面孔識別功能模型。自此，面孔識別成為認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問題之一。

目前，面孔識別的研究主要包括面孔識別中特征和結(jié)構(gòu)信息的作用規(guī)律、本族偏向以及兒童面孔識別發(fā)展規(guī)律等三個(gè)方面。對特征和結(jié)構(gòu)信息的作用規(guī)律的研究形成了面孔識別的整體說、專家系統(tǒng)說、認(rèn)知模型和交互激活競爭模型等主要理論和模型。

面孔識別研究中的一個(gè)重要問題是我們對面孔進(jìn)行識別時(shí)，是如何加工的？是基于面孔的局部的成分特征，還是基于面孔的整體結(jié)構(gòu)。至今，大部分研究結(jié)果支持的是面孔識別是基于面孔的整體結(jié)構(gòu)。在面孔認(rèn)知研究中，目前主要存在三種理論，即特征說、結(jié)構(gòu)說和整體說。

特征說認(rèn)為面孔加工過程主要對特征信息進(jìn)行加工，特征信息是指面孔上相對獨(dú)立的器官，如眼睛、鼻子、嘴巴等。

結(jié)構(gòu)說認(rèn)為面孔加工過程除了特征信息加工之外，更主要是結(jié)構(gòu)信息的加工，結(jié)構(gòu)信息是指面孔上特征之間的空間關(guān)系及版面布局信息。面孔認(rèn)知研究中一直存在著局部和整體加工方式之爭。Leder等人認(rèn)為，面孔主要以局部特征信息進(jìn)行加工，整體面孔只不過是各特征的簡單總和。而且這些特征信息在面孔加工過程中具有不同的相對重要性，從大到小依次為內(nèi)輪廓、外輪廓、眼部、嘴巴和鼻子。很顯然，特征說支持的是面孔的局部加工方式。

Gelder等人把結(jié)構(gòu)加工等同于整體加工。然而，Leder等人則認(rèn)為在面孔加工過程中起關(guān)鍵作用的是特征之間的空間關(guān)系，而不是整體模板。如有人考察了局部結(jié)構(gòu)信息（兩眼間的距離）在正向和倒置面孔中的作用，發(fā)現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)信息在面孔加工中起著關(guān)鍵作用，而無須進(jìn)行整體加工。

隨著ERPs技術(shù)和fMRI技術(shù)在心理學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，結(jié)合面孔識別的眼動(dòng)行為實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，深入探討面孔識別模式背后的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制，將是今后面孔識別模式相關(guān)研究和人工智能領(lǐng)域應(yīng)用中十分關(guān)鍵的一部分。

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作者簡介：高嘉成（1993—），男，漢族，新疆人，助教，碩士研究生，新疆師范大學(xué)心理學(xué)院，研究方向：認(rèn)知與人格發(fā)展研究。