10、空间形态与运动处理心理物理模型中的非线性研究

空间形态与运动处理心理物理模型中的非线性研究

1. 引言

1.1 经典心理物理学与动物生理学

人类视觉心理物理学虽存在局限，但在理解人类视觉方面，对人类视觉的实证研究无可替代。它旨在对视觉系统进行整体功能描述，而非对构成视觉系统的物理元素进行结构描述。从费希纳开始，经典心理物理方法的发展是为了使心理体验的某些方面能够用定量科学方法研究。实验者研究刺激与受试者行为反应之间的关系，而非比较刺激与产生的感觉。

系统方法的相关特征如下：
1. 系统分析有功能层面和结构（硬件）层面两个清晰的分析层次。
2. 系统方法以数学模型的形式对系统进行功能识别，理想情况下可预测系统对任何给定输入的输出，但实际中往往只在有限输入条件下有效。
3. 一般不能通过比较系统的输入和输出来获得系统的结构识别。
4. 系统作为一个整体可能表现出其组成元素所不具备的规律性行为。
5. 将系统作为一个整体处理时，其行为可以用相对简单的数学方法在定性和定量层面进行理解和描述，而分别处理每个元素时描述会很复杂。
6. 科学技术中，同一数学模型可描述不同物理系统的行为，这种数学类比是重要的“知识倍增器”，视觉研究中系统科学的应用就是对“类比转移”过程的充分利用。

1.2 线性系统分析与非线性系统的广阔世界

系统分析的第一步是比较输出信号和输入信号。若输出和输入关系满足叠加要求，即输入 (I_A(t)) 产生输出 (O_A(t))，输入 (I_B(t)) 产生输出 (O_B(t))，则输入 ([I_A(t) + I_B(t)]) 产生输出 ([O_A(t) + O_B(t)])，且时间不变性成立（对 (I_A (t