认知心理学

    还想知道更多的模式识别理论吗？请看模式识别的拓扑学理论以及计算理论
    3. 模式识别的拓扑学理论
    在上个世纪80年代初，陈霖（1982，1984，1985）根据自己的一系列实验提出了有关模式识别的“视觉拓扑学理论”，认为在视觉处理的早期阶段，人的视觉系统首先检测图形的拓扑性质。拓扑这一概念来自于几何学，在拓扑学里没有不能弯曲的元素，每一个图形的大小、形状都可以改变；但只要不把闭曲面撕裂或割破，他的变换就是拓扑变换，就存在拓扑等价。比如尽管圆和方形、三角形的形状、大小不同，在拓扑变换下，它们都是等价图形。而所谓拓扑性质，是指在拓扑变换下图形保持不变的性质和关系。如连通性、封闭性、洞，都是典型的拓扑性质；而大小、角度、平行性等几何性质则不是拓扑性质。

陈霖（1982）在一个实验中用速示器快速呈现（5毫秒）三对实验图形（见右图），要求被试判断每对图形的异同。按照日常经验，圆盘、三角形和正方形是不同图形，而按照拓扑学观点，由于它们都是实心图形，因而它们在拓扑性质上是等价的；而看起来相似的圆盘与圆环，按其拓扑性质讲则是不等价的。实验结果表明，64.5%的被试报告圆盘和圆环不同，而只有43.5%的被试判断圆盘与方块不同、38.5%的不是认为圆盘与三角形不同。这种拓扑性质等价的图形差异不显著、拓扑性质不等价的图形差异显著的现象说明，视觉模式识别时，拓扑性质至少在知觉早期发挥着重要作用。

4. 模式识别的计算理论
所谓“计算理论”，是认知心理学近年来从符号主义向新联结主义（或说从功能模拟向结构模拟人脑）过渡的发展趋势的一种体现；而所谓“计算”，往往是从记忆的深层结构提取信息组成浅层的某种认知形式（如表象、语言等）或是从初步的表面分析发展为深度的认知（如知觉）所要经历或运用的操作过程和手段。

名称	目的	本原
意象	表象强度	意象中每个点的强度
初始草图	形成有关二维意象的外显重要的信息，主要是强度的变化及其几何分配和结构	零交叉点终点和不连续点边沿片段实线群曲线结构边界
2.5维草图	使可见表面的方向和初步的深度变得外显，使不连续的轮廓线与框架相协调	局部表面方向离观察者的距离深度中的不连续点表层的不连续点方向
3维模型表象	使用包括立体本原（比如，表象一个形象所点的立体空间的本原）和表层本原的有标准尺寸的等级表象来描述协调框架中的形状及其空间结构	按等级排列的三维模型，每一模型都以一些与立体或表层形状本原相联系的条状物或轴线的形状为基础

    David Marr（1982）的视觉计算理论即是这种新联结主义计算观点的杰出代表：
    （1）来自眼睛视网膜的原始感觉信息可以通过利用边缘、轮廓和相似区间等特征加以组织，或说模式识别就是要对外部世界的图像构成有效的符号描述。它的核心问题是要从图像的结构推出外部世界的结构，其中涉及表征和加工两个部分。表征是指能把某些客体或几类信息表达情楚的一种形式化系统，以及说明该系统如何行使其职能的若干规则。加工是指某种操作，它促使事物的转换。视觉从接收图像到认识一个在空间里排列的、完整的物体，需要经过一系列的表征阶段。从一种表征转换为另一种表征，必须借助于某些处理过程（加工过程）。
    （2）模式识别是经过一系列阶段实现的。第一阶段为计算阶段，形成二维要素图。此时视觉系统根据收集到的特征，如边界、线条和斑点，组成对一场景的描述。第二阶段，通过符号处理将线条、点、斑点以不同方式组织起来，对二维要素进行分析，形成2.5维要素图。在最后阶段，产生对一个物体的确认。这种得到知觉表象的具体计算内容请参看图。

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