第6卷第1期 智能系统学报 Vol.6 No.1 2011年2月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Feb.2011 doi:10.3969/i.i8gn.1673-4785.2011.01.001 视错觉现象的分类和研究进展 刘宏12，李哲媛2，许超12 (1.北京大学信息科学技术学院，北京100871；2.北京大学机器感知与智能教育部重点实验室，北京100871) 摘要：视错觉指的是人或动物观察物体时，基于知觉经验或不当参照等形成的与客观事实不一致的特定感知.它 能从独特的角度显示出视觉系统的认知功能和机理，因此研究错觉原理，建立合适的数学模型和计算机模拟模型， 对心理学、生理学和计算机视觉等领域的发展有着重要的意义，在收集整理大量错觉图片的基础上，视错觉可按不 同的现象和成因分为轮廓错觉、运动错觉、细胞群错觉、扭曲错觉、尺寸错觉和不可能图形等6类，其中典型错觉图片 被选以介绍其成因和生理、心理、计算机领域的研究现状，阐述不同视错觉发生在视觉不同认知层次上，且拥有和正 常视觉相同的神经基础，最后概述了视错觉现象的应用意义和前景， 关键词：视错觉；心理学：生理学：计算机视觉：认知科学 中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：16734785(2011)01-0001-12 The categories and research advances of visual illusions LIU Hong'2,LI Zheyuan'2,XU Chao'2 (1.School of Electronics Engineering and Computer Science,Peking University,Beijing 100871,China;2.Machine Perception and Intelligence,Key Laboratory of Education Ministry,Peking University,Beijing 100871,China) Abstract:When humans or animals observe things,visual/optical illusions can occur since the perceptions are sometimes inconsistent with reality and are caused by the observers'experiences or improper references.Visual il- lusions can expose the cognitive functions and mechanisms of the human vision system from a unique perspective. Therefore,they help people to understand vision principles,to establish appropriate mathematical models and com- puter simulation models,and significantly promote the development of many research fields such as psychology, physiology,and computer vision.In this study,due to various phenomenon or causes,620 illusory pictures were analyzed and divided into 6 categories:contour illusions,motion illusions,cell-population illusions,distorted illu- sions,size illusions,and impossible objects/3-D illusions.Additionally,the causes and research status of typical illusions were presented.Furthermore,the conclusion was drawn that different illusions occur in different cognitive levels of the vision system and have the same neural basis as normal vision.Finally,the applications and research future were described. Keywords:visual illusions;psychology;physiology;computer vision;cognitive science 人类研究视错觉的历史可以追溯到公元前4世 型，核心思想是整体大于局部之和)理论逐渐传播， 纪亚里土多德(Aristotle)观察瀑布时记录的运动后 相关研究才逐渐发展.该领域初期多采用行为实验 效(after-effect),柏拉图(Plato)也曾指明人类永远 等传统心理学方法获得推论，随着生物实验技术水 不可能完全避开错觉去认识一切真相.后来几千年 平的提高和20世纪60年代，S.Coren和J.S.Girgus 里，视错觉一直处于曲解的位置上，直至19世纪末 在几何错觉研究中引人系统论方法，其重心逐渐转 德国E.Mach发现侧抑制现象时还未获得足够重 向神经生物学和计算机领域，设计实验发现相关神 视121.随着20世纪初德国格式塔(Cestalt,意为完 经基础来提出和论证心理学说，模拟符合人类视觉 机制的数理算法，以促进认知心理学、神经生理学和 收稿日期：2010-06-13. 计算机视觉领域的发展. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60675025,60875050)：国家 目前视错觉的心理学解释有格式塔理论(Ge “863"计划资助项目(2006AA04Z247);广东省自然科学基 金资助项目(9151806001000025)；深圳市科技计划及基础 staltism)、生态视觉理论(ecology theory)、建构主义 研究计划资助项目(JG200903160369A). (constructivism)、亮度对比假说、视野学说、常性误 通信作者：李哲援.E-mail:zheyuanlic@cis.pku.edu.cm