線画オブジェクトの認知過程 : 検出・識別・同定・カテゴリー化に関連する形態情報の比較

The

　

faPαnese ／oumat 　of　Rsychonomic 　Science 2Dll

，

VoL

　

3DI

　

NQ

．

1

，

65

−

76

圃

線

画

オ ブ

ジ

ェ

ク ト

の

認

知

過

程

一

_{検 出}

・

識別

。

同定

・ カ_{テ ゴ} リ

ー

化

_に

関連

す

る

形

態

情報

_の

比

較

　

1）

谷

口

_康

祐 ・田

山

忠

行

北 海 道 大 学

Recognition

　

processing

　

in

　

Iine

−

drawing

　

object

；

The

　

comparison

　_of 　

available

　

object

　

variables

　

among

　

detection

_，

　　

discrimination

，　

identification

　

and

　

categorization

　

decisions

Kosuke

　

TANIGucHI

　and 　

Tadayuki

　

TAYAMA

Hokhatdo 　

University

＊

　 　Object　recQgnition 　involves　perceptual　

declsions

，

　such 　as　

detection

，

　

discrimination

，

　identi行

一

cation 　and 　categorization

．

　 We 　

investigated

　which 　stimulus

冒

properties 　are 　

involved

　

in

　these

decisions

　using 　stimuli 　frorn　

Snodgrass

　and 　Vanderwart _（1980_）modified 　by　random

−

noise

．

　Each

experiment 　examined 　a　

different

　perceptual　

decision

．

　 In　Experiment 　1

，

0bservers 　performed 　a

detection　task

，

　and 　detection　thresholds　were 　measured

．

　In　Experiments 　

2，

3and

　

4，

　

discriminatior1

，

identification

　and 　categorization 　tasks　were 　performed

，

　respectively

，

　and 　the　accuracy 　and 　

RTs

were 　measured

．

　The　cQrrelations 　between 　measurements _（Le

．

，

　the　detection　thresholds

，

　accuracy and 　RTs _）arld　oblect 　variables

，

　such 　as　the　number 　of　pixels

，

　the　

degree

　of　circularity 　and 　visual

cQmplexity

，

　

indicated

　that　

detection

　

is

　correlated 　with 　the　perception 　of　the　

local

　edge

．

　

Discrimi−

nation 　

decisions

　

involved

　the　comparison 　of　salient 　parts　of　thc　objects

，

　and 　identi且catiQn 　apd categorization 　

decisions

　

involved

　a　wide 　range 　of　visual　processing _〔

i．

e

．

，

　the　perception　of　the　local

edge

，

　visual 　compLexity 　and 　image　agreement ）

，

Key

　words ：object 　recognition

，

　perceptual　

dccisions

，

　oblect 　variables

，

　

form

　pcrception

　「百聞は

一

見 に し か ず 」 とい う 諺 が 意 味 す る よ うに

，

わ れわれの視 覚シ ス テム は

，

外 界の オ ブ ジェ ク ト （対 象 ） を 驚 くほど速 く

，

］三確に認 識 すること がで きる （

Thorpe，

Fize，

＆

Marlot，

1996）。

一

般に

，

オブ ジ

ェ

ク ト認知には

，

検 出

，

識 別

，

同 定

，

カテ ゴ リ

ー

化とい っ た決 定 段 階が考 え ら れて い る

。

検 出と は オ ブ ジェ ク トを見っ _{け る}こ とで あり

，

識 別は そ れ が同じ か否か を判別 するこ とで あ る。 同 定は オ ブ ジェ ク ト が何で ある か を認 識 する こ と であ り

，

カ テ ゴ り

一

化は そ れ を_特定の カ テ ゴ リ

ー

に_分類する ＊ _Department

　of　Psychology

，

　Hokkaido 　

Univer−

　sity

，

　

N10

　

W7 ，

　

Kita−ku ，

　

Sapporo，

　

Hokkaido

　

060−

　0810

，

Japan

l〕_{本 論 文 をまとめ るに あた り}

_，

_{北海道 大 学の}

Steve

　

Janssen

氏に貴 重なコ メ ン トをいた だ き ま し た

。

こ 　の_場を お借りしてお礼申し上 げます。 こ とで あ る

。

し か しな が ら

，

これ らの決定 段階 にお け る 情 報 処 理の内 容は

，

そ れ ぞ れ どの よ うに違 うのか

，

その 貝体 的 詳 細にっ いて は十 分 明ら かに されて いない

。

　 従 来のオ ブ ジ

ェ

ク ト認 知 の _研究で は

，

オ ブ ジ

ェ

ク トの 認 知 的 処 理におい て

，

最 初に オ ブ ジェ ク トを抽 出 する段 階 を 仮 定 し

，

そ の後に オ ブ ジェ ク トを 再 認する段 階を仮 定す る階 層 的構造が考え ら れ て いる （例え ば

Rubin，

1958；Driver ＆ Baylis

，

1996）

。

し か しな が ら

，

近 年

，

こ の_考え に反す る実験結果が い くっ か _報告さ れて い る_。

Grill

−Spector

＆

Kanwisher

（

2005

）は

，

さ ま ざ ま な背景

や視 点を持っ グレ

ー

スケ

ー

ル の オ ブジェ ク ト画 像を 17 ms か ら

167

　ms の_間で_{提 示}す るこ とに よ

っ

て

，

検出課 題や カ テ ゴ リ

ー

課 題に比べ て

，

同 定 課 題に おけ る正 答 率

は低く な り （た だ し

167

　ms の 条 件を除く）， 反応時 間は

長 くなる こと を示 した

。

こ の結 果か ら

．

彼 女 ら は

，

検 出

とカ テ ゴ リ

ー

化に は強い関 連があっ て

，

これ らの判 断に は同 程度の時 間が必 要 と さ れ る が

，

同 定の判 断に は よ り 多くの時間が か か る と結 論づけた。 　Grill

−

Spector ら の研究は

，

オ ブ ジェ ク ト認知の処理 過程の段階を 比較 し た代 表 的な研究 といえ る が

，

彼 女ら の結 論に反 する結 果 もい くっ か報 告さ れて い る

。

例え ば， オ ブ ジ

ェ

ク トの ヒ位の カ テ ゴ リ

ー

が同じ場合 （例え ば

，

イヌと ネコ _）に は カテ ゴ リ

ー

化の反 応 時 間が長 くな る （Bowers ＆

Jones，

　2008 _）

，

あ る い は

，

オ ブ ジェ ク ト を 倒立さ せて提示し た場合に は カテ ゴ リ

ー

化に要 する時 間 は検 出に要 する時 間よ りも長 くな る _（Mach

，

　Gauthier

，

Sadr，

＆

Palmeri，2008

）な どの_報告が あ る。

　

Liu，

　

Harris，

＆

Kanwisher

_（

2002

_）は

，

　 MEG を_用い て

顔に関 する カ テ ゴ リ

ー

化と

1

司定の神 経 反 応の違いを_分析 し た。 顔を提示 して か ら

100ms

後（

MlOO

＞には， 顔を 正 し くカ テ ゴ リ

ー

判 断で きた と きの み に振 幅が出 現 し た が

，

170

　_{ms 後 （}

M170

_{＞に は}

，

カテゴ _リ

ー

_と同定の_判断の 両方に関連し た振幅が出現する こ と が 見いだ さ れ た。 ま た

，

M100 で は顔のパ

ー

_{ツ に強 く反 応 する の に対 し}

，

M170

で は顔の構 造 と強く 関連 して いるこ と が示 さ れ た。 こ の結 果は

，

顔の処理 が 二段 階に分か れてお り

，

最 初は顔のパ

ー

ツ_情報に依存し たカテゴ _リ

ー

_{化が行わ れ} ， そ れに続い て

，

個々 の顔の全 体的構造に依存 し た同 定が 行 わ れること を 示 唆 するものである

。

　この よ うに

，

オ ブジェ ク ト認知に お け る決定 段階の違 いを示 す 研 究がい くっか報 告されて い るが

，

これ らの研 究の_多く は反 応時間な ど か ら同定やカテゴ リ

ー

化の違い を示 し た もの で ある。 そ のた め

，

同 定と カテ ゴ リ

ー

化の 処理の_{順 番}が焦点と なっ ていて_， 決定 段 階の具 体 的な処 理内 容の違い につ い て は

，

十分に示さ れて い ない。 本研 究で はこれ らの違い に着 目 し

，

検 出

，

識 別

，

同 定

，

カ テ ゴ リ

ー

化とい っ た各々 の 決定 段階の 判 断に関 与 すると 考 え ら れる形 態 情 報の違いを相互 に比較する。 　オ ブジェ ク ト認 知には

，

形 態

，

色

，

テ ク ス チ ャ

ー

な ど

，

さ ま ざ ま な視覚的 情 報が用い ら れて い る

。

な かで も 「形 態」 は

，

オ ブ ジェ クト認 知にとっ て

，

最 も重 要な情 報と 考え ら れ る（

Marr ，1982

）

。

　

Attneave

_〔

1954

_）は

，

ランダ ム_{な 形 態}の輪 郭 上で最 も特 徴 的な点が どこ であ る か を示 すよ う観察者に求め たところ

，

それ が 曲 率 極 値 （輪 郭 上 の曲 率が極 値と なる点

，

すな わ ち輪 郭上 の凹 凸 ）に集 中 す る こ と を 見いだ し た。 ま た

，

彼は

，

曲 率 極 値 を 直 線で っ な いだ ネコ の線 画が

，

き わ めて容 易に認 知で き ること を示し た。 この よ う に曲 率 極 値が形 態 上

，

最 も情 報 を 持 っ とい う見 解は

，

実 験 的 観 点か ら も （例え ば

De

　

Winter

＆

Wagemans ，2008a

）， 理論的 観 点 か ら も （例えば Resnikoff

，

1989）

，

攴 持されて い る。 ま た

，

曲 率 極 値の 中で は

，

負の _{曲 率 極 値 （凹}型）の ほ うが 正 の曲 率 極 値 （凸 型 ）よ り重 要であるこ とが 指 摘されて い る （例えば

Cohen ，

　

Barenholtz，

　

Singh，

＆ Feldman

，

2005 _；Van

−

dekerckhQve

，

　Panis

，

＆ Wagemans

，

2007 ）

。

ジ オ ン_{構 造}

記 述モ デル _（Biederman

，1987

_〕で は

，

プ ライマ ル

・

ス

ケッ チの 形 成によ

っ

てオ ブジ

ェ

ク ト認 知が行 われ る と仮

定 するが

，

Biederrnan ＆

Cooper

（1991）は

，

こ の プ ラ イ

マ ル

・

スケ ッ チ を 形 成 す る う えで負の曲 率 極 値 が 重 要で

あ る と 主張 して い る。 他 方

，

Koenderink ＆ van 　Doorn

（1982｝は

，

線 画 を 3次 元に拡 張 して考え る と

，

変 曲 点 （曲 率の_{符 号}が変 化す る点

，

曲 率 値

＝

0 の_{点 ）}が凹 凸を分 離する放 物 線と なるた め

，

数 学 的 記 述の うえで も

，

再 認 の うえで も重要な_{部 位}で あ る と して い る。 　以上の よ うに

，

オ ブジェ ク ト認 知におい て は

，

形 態 情 報の 中で も特に曲 率 極 値や変 曲 点が重 要で あ る こ と が示 さ れ てい る。 しか し な が ら， こ れ まで の研 究で は， オ ブ ジェ ク ト認知の処理過程にお ける さま ざ ま な決 定 段 階と 曲 率 極 値や変 曲 点の 関 連は明 確に示さ れ て い な い

。

また 曲 率極 値や変 曲 点以外の _{形 態}的特徴との _{関 連}にっ いて も 十 分 調べ ら れて い ない。 そこ で

，

本 研 究で は

，

様々 な決 定 段階に お け る判 断の_結果が， オブジェ ク トの曲率極 値 と変曲点の数の ほか

，

オ ブジェ ク ト画 像の ピクセ ル の数 に関 係 する値

，

円形 度 とい っ た画 像 処 理 技 法 を用いて変 数 化し た数値

，

ま た主 観的な形態的特徴との_関連にっ い て調べ る

。

な お

，

本 研 究で は

，

曲 率 極 値や変 曲 点を含め て

，

オ ブジェ ク ト画 像の形 態 的 特 徴を示 し た変 数を総 称 して形態変 数と呼ぶことにする。 本 実 験で は

，

オ ブジェ ク トの線 画に ランダム ノイ ズを重ね て形 態の 見やすさを 統 制し た条 件 下で

，

検 出 （実1験

1

）

，

識別 （実 験

2

）

，

同 定 （実 験 3）

，

そ して カテ ゴ リ

ー

化 （実 験 4）の_{各 課 題}を行 う

。

それらの各 実 験の結 果 と形 態 変 数の 関 連 を相 互に比 較す ることに よ

っ

て

，

オ ブジ

ェ

ク ト認 知 過程の全体 的な 構 造 を 明 らかにする こと を試み た。 実験

1

（

検出

課題

）

　オ ブ ジェ ク ト の検 出は

，

オ ブ ジェ ク ト認 知の処 理 過 程 の _中で最も初期の _段階で な さ れて い る と考え ら れ る （例 え ば Grill

−Specter

　et　al

．

，

2005 ）。 実 験 1で は

，

提 示 刺 激 に オ ブジェ ク トが含ま れて い た か否か を判 断さ せる こと に よ っ て

，

オ ブ ジェ ク ト の検 出 閾 を測 定 する

。

こ こ で求 め る検 出 閾は

，

後述 す る実 験

2

の_{識 別}課 題 や実験

3

の_同 定 課 題 実 験

4

の カテゴ _リ

ー

_{課 題}において

，

刺 激 検 出の 条件を同程 度にす る う えで も重要で あ る

。

実 験

1

で は オ ブ ジェ ク トを 含 む夕

一

ゲッ ト刺 激 と ラン ダム ノ イ ズ から

谷口

・

田 山：_{線 画}オ ブジ

ェ

ク トの_{認 知 過 程} 67 （

1

） （

2

）

ぴ

Line−drawings

₇₀

％ （

3

） 　 　

50

％

Experiment

　

1

（

4

）

30

％ （5）

Threshold

＋

10

_％

Experiment

　

2，3，4

Figure　1

．

　 Example 　of　stimuli 　used 　in　the　experiments 　with 　

degrees

　of　modincation

．

　

The

　

images

　

in

　the

　丘rst　column （

1

）are　

line−drawings

　

taken

　

from

　Snodgrass ＆ Vanderwart 〔1980）

．

　The　images　

in

　columns

　（2）

，

（3＞and _（4_）are 　modined 　three 　different　levels　of　oblect 　information （70％

，

50％ and 　30％

，

　respectively ）

．

　

For

　the　

images

　used 　

in

　

Experiments

　2

，

3and

　4 _（column 　

5

_｝

，

　the　threshold　was 　first

　established 　and 　then　

10

_％ of　object 　

information

　was 　added

．

な る デ ィ ス ト ラ ク タ

ー

刺 激を同じ位 置に連 続 して 瞬 間 提 示し

，

ど ち ら に 夕

一

ゲッ ト刺 激が含ま れ ていた かを 判 断 さ せ た。 その 判 断に基づ い て

，

オ ブジ

ェ

ク トの 形 態 率 （％）を変 化さ せて検 出 閾を求め た。 また

，

この 検 出 閾が オ ブ ジェ ク トの どの よ うな形 態 変 数と関 連 して い る かに つ いて も 併 せて調べ る

。

方 　法 　 観 察 者 　 正 常な視 力ま たは矯 正 視 力を持っ 学 生 5名 （男 性 5名

，

平 均 年 齢 23

．

60 歳 ）が観 察 者と して実 験に 参加し た。 　 刺 激 　Snodgrass ＆ Vanderwart （1980 ）が示 し た 4 っ の カ テ ゴ リ

ー

（動 物

，

食物

，

道具， 乗物）か ら

，

各々

4

種 類

，

計

16

種類の オ ブジェ ク ト の線 画を朿1」激と して 用い た （小 鳥

，

ネ コ

，

ニ ワ ト リ

，

イ ヌ

，

リンゴ

，

バ _{ナ ナ}

，

ニ ンジ ン

，

トマ ト

，

カ ッ プ

，

イ ス

，

ス プ

ー

ン

，

カ サ

，

飛 行機

，

自転 車

，

バ ス

，

_{自動 車 ）。} タ

ー

ゲ ッ ト刺 激は

，

それ ぞれの線 画 を 以 下の方 法で加工 して提 示さ れ た

。

各 線 画 の 背 景の 白ピ ク セ ル の 部分は

，

白黒 50％の ラ ンダム ノ イ ズ と し

，

オ ブジェ ク トを構 成する黒 ピク セ ル の部 分 は

，一

定の比 率 分だけラン ダム な位 置で その ま ま残 し

，

残 り は 白 黒 50％の ラ ンダム ノイズ と し た （Figure　l_参 照 ）。 黒 ピ クセ ル の 部 分と して そ の ま ま残し た比 率を

，

こ こで は形 態 率 （％）と呼ぶ こ とにす る。 マ スク刺激とデ ィ ス ト ラ クタ

ー

刺 激は

，

ともに 白黒 50％の ラ ン _ダム ノ イ ズで あっ た

。

いず れの刺 激 も

200x200

ピクセ ル で構 成 さ れ

，

その大き さ は視 角に して 4

．

33　deg　×　4

．

33　deg で あっ た。 白ピクセ ル の輝 度は

60

　cd ／m2

，

黒ピクセ ル の 輝 度は

Ocd

／m2

，

背 景の輝 度は

30

　cd／m2 とし た

。

　 装置　刺 激 と反 応はパ

ー

ソ ナ ル 。 コ ン ビ J

一

タ

（Apple 社 製

，

　Power 　Mac 　

G4

）に よっ て制 御さ れ た。 刺

激 は20 イ ン チ

CRT

デ ィ ス プ レ イ （Totoku 社 製

，

CV921X

）上に提 示さ れ た。 観 察 距 離は

70cm

で あり， 顔 面 固 定 器を 用い て こ の距 離を固 定し た

。

実 験は簡 易 暗 室内で行っ た_。 　 手 続 き　 刺 激は画 面 中 央に以 下の手 順で提 示 し た。 最 初に _{注 視 点 （}↓ ）を 1

_，

000ms 提 示 し た

。

そ の後

，

夕

一

ゲッ ト刺 激 （ま た は ディ ス トラク タ

ー

刺 激）を

200ms ，

そ の直 後に マ _ス ク刺 激を 50ms 提 示 し た

。

ブラ ン ク画 面を

500ms

挟ん だ後に

，

デ ィ ス ト ラ ク タ

ー

刺激 （ま た は夕

一

ゲ ッ ト刺激 ） を200ms 提 示

，

その_{直 後}にマ ス ク 刺 激を 50ms 提 示 した

。

そ の後は観 察 者が反 応 するま で ブラ ンク画 面を提示 した （

Figure

　

2

参_照） 。 観察 者は タ

ー

ゲッ ト刺 激が 1番 目か 2番 目の いずれに提 示され たか を 判 断 し

，

対 応 するボ タ ンを押す こ と が求め ら れ た。 観 察者が 2回 連続して タ

ー

ゲッ ト刺 激を 正 しく選 択 で きた場 合に は

，

形 態 率 を1ス テ ッ プ減ら し

，

1回で も 間 違っ た反 応 を した場 合には

，

形 態 率 を

1

ス テ ッ プ増や す とい う変 形上 ド法によ っ て閾 値を求め た

。

こ の方 法に よ ると

71

％ 閾に収 束 するこ と が知 ら れて い _{る 〔}

Levitt，

1971

）。

1

つ の タ

ー

ゲッ ト刺 激に対 して

，

形態率の増 減の タ

ー

ン _が

8

_回に なる ま で

，

試 行は連 続 して行わ れ，

8

回

Figure

　

2．

　

Procedures

　used 　

in

　the　experiments

．

　Object　name 　or　categDry 　name 　were 　presented　only 　irl

　

identification

　and 　categorization 　task

，

　 In　detection　task

，

　one 　of　two　stimuli _（20r 　5_）was 　the　target

　stimulus 　and 　the　other 　was 　random

−

noise 　

distracter

．

　 　 　 　Table　l

Correlation　coeMcients 　between 　object 　variables 　and 　thresholds _（

detectiQn

_）or　accuracy （discrimination

，

identification

　and 　categorization _｝

for

　each 　_perceptual 　decision

Object

　variable

Detection

Discrimination

Identification Categorization

PixelsColumrl ＆

Row

／

Pixels

Slant

／

Pixels

Cluster

_／Pixels M 十 m

−

IDCComplexity

ImageAgree

一．

45†

一．

72

＊＊

一．

12

− ．

50＊ 　

．

06

− ．

15

− ．

21

− ．

13

− ．

06

　

．

31

一．

29

− ．

36t 　

．

00 　

，

07

− ．

09

− ．

02 　

．

24 　

．

42＊ 　

．

19

　

．

04

　

，

02

− ．

35＊＊

一，

28＊

一．

17

　

．

06

　

．

42＊ ＊ 　

．

59

＊ ＊ ＊ 　

．

25† 　

．

34

＊

一，

17

一．

06

− ．

01

− ．

33

＊

一．

01

　

．

04 　

．

18 　

．

15

　

．

40＊＊ 　

．

21

− ，

37＊＊

Note

．

　Detection：

N ＝16

_；Discrimination _：

N ＝28

_；

Identification

_：

N

覊

56

_；

Categorization

_：N ＝ 48

，

ti ）＜

．

1

，

＊

i

）＜

．

05

，

＊＊

1

）＜

．

01

，

＊＊＊

1

）＜

．

001

目の 夕

一

ンで その 夕

一

ゲ ッ ト刺 激に対す る試 行を終了 し た。 最 初か ら4回 目の タ

ー

ンまで は形 態 率の ス テ ッ プの 大き さ を

3

％ と し

，

そ れ 以 後 は 1％ と し た

。

5

回 目 か ら

8

回 目までの タ

ー

ン_時の_{形 態 率}を平 均 し

，

そ れ を検 出 閾と した

。

なお

，

各オ ブ ジェ クト刺 激の 試 行開始時の 形態率 は 60％か ら70％の問で ラ ンダムに設 定され

，

すべ て の 刺 激の ノ イズ （ディ ス トラク タ

ー

刺 激とマ ス ク刺激 も含 む）は試 行ご とに作 り 直され た。 16 種 類の オ ブジェ ク ト は ランダム_順に タ

ー

ゲッ ト刺激 とさ れ

，

その閾 値 を求め た が

，

各観察 者は 4種 類の オ ブジェ ク ト の閾 値が求ま る ごとに若 干の休 憩を挟ん だ。 　 形 態 変 数 　 本 研 究の デ

ー

タ分 析で は

，

線由

i

刺 激に含 ま れ る さ ま ざ ま な 形 態 変 数 が

，

実 験

1

で得 ら れ る検出 閾

，

実 験2 か ら実 験4 で得ら れ る正 答 率

，

反 応 時 間 とどのよ う な関連 を有す る か を相 関 分 析に よ っ て 検 討す る （Table　1_{参 照 ）}

。

_{形 態 変 数}の具 体 的な数値は， 主に元 図 の_{線 画}刺激の コ ン ピ

ュー

タ解 析によっ て得ら れて い る。 こ こ で は

，

それ らの形 態 変 数が ど の よ うな もので ある か にっ いて ま とめて記 述 する。 　は じ めに

，

最 も基本 的な形 態 変 数 と して

，

元 図の線 画

谷口

。

田 山 ：_{線 画}オ ブジz ク トの 認知過程 69 で オブ ジェ ク ト の輪 郭 を 構 成 する黒ピ クセル の総 数 を求 め た

。

これを以下で は黒ピ クセ ル数 _（

Pixels

_）と呼ぶ_。 次 に

，

輪 郭の _{水 平 線 分}と垂直 線 分の_{影 響}を調べ るた め

，

黒 ピク セ ル の中で も縦 または横に黒 ピ ク セ ルが

3

っ セ ッ ト で並 んで い る 数　_（

Column

＆Row ）を求め た。 こ の 値と

黒 ピ ク セ ル _{数 （}Pixels_）の _{比 率 （}Column ＆Row ／Pixels） を形 態 変 数と した

。

また

，

輪 郭の斜め線 分の影 響 を調べ

るた め_{， 右斜}め_{上 方向}または， 右斜め下方 向に 3っ の 黒 ピクセ ル がセ ッ ト で並んで いる数（

Slant

）を求め た。 こ の値と黒 ビ

．

ク セル _{数 （}Pixels_｝の比率（Slant／Pixels）を形 態 変 数 と し た

。

次に

，

オ ブジェ ク ト画 像の黒ピクセル の

密 集 度の影 響 を 調べ る ため

，

各 黒ピクセ ル の周 辺に存 在

す る 黒 ピ クセ ル の_数を 数 え

，

全 黒 ピ クセ ル にお けるそ れ

らの値の_{総 和 （}

Cluster

＞を 求め た。 こ の値と黒ピ ク セ ル

数 （Pixels）の 比 率

CCIuster

／

Pixels

）を 形 態変 数と し た

。

　 次に

，

オ ブ ジ

ェ

ク ト認 知の_{先 行 研 究}において重 要と見

な さ れ

，

また本 研 究で分 析の対 象と し た曲 率 極 値や変 曲

■

M

＋

華

m

一

嬲 貸

1

Figure　

3．

　 Positions　of　curvature 　extrema 　and

　infiections

、

　

The

　squares 　indicate　curvature

　of　 positive　 extrinla _〔M 十_）

，

　 the　 diamQnds

　

indicate

　curvature 　of　negative 　extrima _（m

−

_）

　and 　

the

　cirdcs 　

indicate

　

inflections

_（

1

_）

．

点な どの形 態 変 数に っ い て述べ _る。 これらの変 数の 値 は

，

本 研 究で用い たの と 同じ刺激に対 して先 行 研 究で既 に調べ ら れて い るた め

，

本 研 究で は そ れ らの値を用いて 相 関 分 析 を 行 う。 本 研 究で は

，

De　Winter ＆Wagemans ｛2008a ）が示 し たい くつ かの _{特 徴 点}の _中か ら

，

特 徴 的で ある と知 覚さ れ た点の_{位 置}と曲 率 極 値の_{位 置}が

一

致し た 数を形 態 変 数と した （正の曲 率 極 値を M ＋

，

負の 曲 率 極 値を m

−

_{， 変 曲点}を1と す る；Figure　3 参照）z） 。 こ の形 態変数を用い ることにより

，

凸 型と 凹 型 ま た は， 変曲点 と の関 連を調べ る ことが で きる

。

　つ づいて

，

円 形 度 （

DC

〕とい う形 態 変 数に っ い て説明 する

。

こ の数 値 を得る た めに は

，

まずオ ブ ジz クト画 像 を分 割するため に細 線 化を行い

，

ラベ _{リン グ を行 う}：1〕 。 その後

，

同 じラベ _{ル を 持っ た部 分 を}パ

ー

_{ツ とし}

，

_{そ の} t・

“

一

ッ の 円 形度4

’

／ を 求め

，

各パ

ー

ツ の 円 形度の 平均を そ の オブ ジs ク ト画 像の _{円 形 度（}

DC

_）と し た。 こ の 形 態 変 数によっ て

，

分 割さ れ た オ ブ ジェ ク ト のバ

ー

ツ の丸さ と の関 係を 調べ _るこ と がで き る

，

，

　最後に，

Snodgrass

＆

Vanderwart

（

1980

）が示 し た

，

線 画に対する主観 的な複 雑 性（Complexity ）およびオ ブ ジェ ク トに対 する イメ

ー

ジの

一

致 度 （

ImageAgree

）を 形 態変数 と し た。 こ の形 態変数を用い ることによ り

，

高 次 2）_{彼ら は}

_，

_{先 行研究 〔}

Wagemans ，



De

_Winter

_，



Op

_de

　

Beeck，

　

Ploeger，

　

Beckers，

＆

Vanroose，2008

_）で示 　 さ れ た曲 率 極 値お よ び変 曲 点に つ い て の デ

ー

タを

　 基に し て

，

こ れ ら の値を求め て い る

。

こ の デ

ー

タ

　は

，

オ ブジェ ク ト の シ ル エ ッ ト の輪郭か ら曲率 極

　 値およ び変 曲 点を求め て い て _，

HP

_（

http

：〃 ppw

．

　

kuleuven．

be

／

1abexppsy

／

johanw

／wag

−

2D

．

htm _）

　で公 開さ れて い る

。

3） 細 線 化とラベ _{リングにっ いて は}

，

_酒井 （

2008

〕が示 　 し たア ル ゴ リズ ム に基づ い て行わ れ た。 細 線 化は

，

　画像上の本 質 的な構造が維持さ れ る よ うに し な が 　 ら

，

画 像の 輪 郭を細 くする処理で ある。 こ の処 理 　 は

，

後の ラベ _{リン グ処 理 をで きるよ う にするた め} 　の もの で あ る

。

ラ ベ リン グ は

，

黒 ピクセ ル の _{連 結} 　部分を追 跡 し

，

ラベ ル を与え る処理で ある。 追 跡 　 はすで に ラベ ルが 与え られて い る黒 ピクセ ル に到 　達する まで行わ れ

，

そ の_{間， 同}じ ラベ ル を与え た。 　 その後

，

ラベ ル を 与 えて い ない黒ピクセ ルが あ る 　か探 索し

，

あ れ ば再び追 跡を行 っ た

。

4〕 円 形 度を_{示 す} F の値は

，

分 析 対 象の形 態 が ど れ だ 　け真 円に近い か を示す もので あ る。 最 も単純 な形 　態で ある真 円 を1 とし

，

1

に近い ほ ど その形 態が単 　純で あ る と み な さ れ る。 　 　 　 4πS 　 　 　 F

＝

　 　 　 （OくF≦1） 　 　 　 　L2 　（

S

は対象形 態の 面積

，

L は対 象形態の周 囲 長で あ 　 る。）

の知覚判 断との_関連を調べ るこ と がで き る。 　 以 下の相 関 分 析で は

，

簡 潔 性 を 考 慮 して相 関が有 意で あっ た形 態 変 数の結 果にっ いての み 記 述 す る （その他の 結果につ い ては_，

Table

　

l

を参 照さ れ たい）。 結果と考 察 　 各オ ブ ジェ ク ト に おけ る5名の 観 察 者の検 出 閾 を平 均し， その値を各オ ブ ジェ ク トの検 出閾と し た。 全オ ブ ジェ ク ト の検出閾の平 均 は 32

、

45％で あ り

，

最 小 値は 「カ サ」の 18

．

20％

，

最 大値は 「ス プ

ー

ン_」の 50

．

40％で あっ た_。 つ づ い て

，

検 出_閾に及ぼ す オ ブジェ ク トの カテ ゴ _リ

ー

の影 響を調べ る た め

，

カ テ ゴ リ

ー

を要 因とする対 応の あ る

1

要 因の_{分 散 分析}を行っ た が_， 主 効果 は有意で な か っ た_。 　次に

，

刺 激の持つ どの よ う な特 徴が検出 判 断 と関 連 し て い る か を 調べ る た め

，

16 種類の オ ブジ ェ ク ト に対す る検 出 閾と そ れに対する さ ま ざ ま な形 態 変 数との相 関に つ いて調べた （

Table

　

1

参照）_。 ま ず

，

オブジェ ク トの 輪 郭を構 成す る黒 ピ クセ ル の_{数 （}Pixels_）と検 出 閾の相 関 係 数 を 求め たところ

，

そ れ らの相 関は有 意 傾 向であっ た （r（14）＝

一．

45，p

＜

．

10

_）。 次に垂直ま た は水平 に

3

つ の 黒 ピ クセ ル が並んで い _るセ ッ ト数の比 率 （Column ＆ROw ／

Pixels

）と検 出 閾の 間に

，

有 意な負の相 関が認め ら れ た 〔r_（14）

；一．

72

，

　

p

く

．

Ol

_）。 ま た

，

黒ピクセ ル の密 集度の比 率 〔

Cluster

／Pixels）と検 出 閾の間に も

，

有 意な負の相 関 が 認 め ら れ た （r（14）＝

一．

50

，

p

〈

．

05_）。 し た がっ て

，

垂直 また は水 平に黒 ピ ク セル が3っ セ ッ ト で並んで い る数 が多く

，

黒 ピクセ ル の 密 集 度が高いオ ブ ジェ ク トほ ど検 出 閾が低か

っ

た とい_{え る。} 　 以 上の結 果は

，

線 画オ ブ ジェ ク ト の検 出には

，

線 画 を 構成 す る 黒 ピ クセ ルが 局 所 的に集 中 して い るこ と が 手 掛 かりと なっ て い ることを示 して い る。 これ ら は

，

視 覚 処 理の_中で も比 較 的 初 期の段 階で処理 さ れ る情 報で あ るこ と か ら

，

検 出の _{判 断}が初 期の段 階で な さ れて い るこ と を 示 唆して い る

。

実 験

2

（識 別 課題） 　実 験

2

で は

，

実験

1

で求め た検 出閾 を基に して

，

オ ブ ジェ ク ト の識 別にっ い て検 討 する。 こ こ で は， 画 面 中央 に オ ブジェ ク トを含ん だ

2

っ の刺 激 を 同 じ位 置に経 時 的に提 示 し

，

これ らの オ ブジェ ク トが同じ か否か とい う 判断を観 察 者に求め る。 こ の 実 験で は

，

実 験 1で用い た 16種 類の オ ブジ

ェ

_クト の 中か ら8種 類の オブ ジェ ク ト を 刺 激と して用いる

。

実 験で は識 別の IE答 率 と反 応 時 間 を測 定し

，

そ れ ら が どの よ う な形態変 数と 関 連 して い る か につ い て調べ る。 方 法 　観 察 者　正 常 な 視 力ま た は矯正視力 を 持つ 学 生 20 名 （男 性 8名

，

女 性 12名；平 均 年 齢 20

．

25歳 ）が観 察 者と して実 験に参 加し た。 いず れの観 察 者 も実 験 1には参 加 して い な か っ た

。

　 刺 激お よ び装 置 　 実 験1で用いた 16 種 類の オ ブ ジェ ク ト の 中か ら各カ テ ゴ リ

ー

2種 類ずっ を選 択し

，

計

8

種 類の オ ブ ジ

ェ

ク ト _（ネコ_， ニ _{ワ ト リ} ， リン ゴ， ニ ンジン

，

カッ プ

，

イス

，

自転車

，

自動 車 ）を刺 激と して用い た

。

これ らは

，

各オ ブ ジ

ェ

クトの検出閾が同 程 度で あ り， か っ _カテ ゴ 「_丿

一

_{内で形態 が偏 ら ないオ ブジ}

ェ

_{ク ト と して選} 択さ れ た。 刺 激の提 示 方 法は

，

観 察 者 間で平 均した各オ ブジェ ク トの検 出 閾に

10

％を加え た形態率で_， 刺 激を 提示 し た こ と を除 く と

，

実験 1と ほ ぼ同様で あ る （Figure　l参 照 ）。 装 置はパ

ー

ソ ナ ル

・

コ ン ピュ

ー

タを 〔

Apple

社製

，

　

Mac

　mini に）変 更し た こ とを除い て

，

実

験 ユと同じで あっ た

。

　 手 続 き　 実 験 1と異な り

，

こ の実 験で は

，

タ

ー

ゲッ ト 刺 激とデ ィ ス トラ ク タ

ー

刺激 の区 別 は な く

，

オブ ジz ク トを 含 む2つ の刺 激 が 提 示された （Figure　2_{参 照 ）} 。 ま た

，

実 験

1

と 同じ よ うにすべ ての 刺 激は試 行ごとに作り 直して提 示さ れ た。 観 察 者に は

，

提 示さ れ る

2

っ の刺激 に含 ま れて い るオ ブ ジェ ク トが同 じか 否かを 判 断 するこ と が求め ら れ た。 同 じ オ ブジェ ク トを 提 示 す る same 試 行が 96試 行

，

異な る オ ブジェ ク トを提 示 する different 試 行が

96

試 行

，

合 計

192

試 行が 行われた

。

な お

，

dif

−

ferent

試 行の _{半 分}で ある48 回の_{試 行}で は同じ カテ ゴ リ

ー

の オ ブ ジェ ク トを

，

残 り48 回の試 行で は異な るカ テ ゴ リ

ー

の オ ブ ジ

ェ

ク トを 組 み 合 わせ て提示 し た

。

192 同の試 行は常に ラ ンダムな順 番で行わ れ た。 観察 者は試 行の半 分が終わっ た時 点で 若 干の休 憩を挟ん だ

。

結 果と考察 　

1

名の観 察 者の デ

ー

タにっ い て は

，

正答率がチ ャ ンス レ ベ ル _（50_％）に達 し な か っ た た め

，

実 験 2に 関 する分 析か ら除 外した_。 こ の デ

ー

タを除い た平 均 正 答率は 67

．

46％

，

平 均 反 応 時 間は

838．

08

　ms であっ た

。

以後の 分 析で は

，

すべ て 正 答 率を角 変 換し た値に基づ い て 分 析 を 行 っ た。 最 初に same 試 行とdifferent試 行に おける 判断の難 度の 違いを検 討す る ため

，

正 答 率と反 応 時 間の それ ぞ れにっ い て平 均 値の差を検 定 し た （t検 定 ）。 その 結果

，

正 答 率と反応 時間の いず れにおい ても有 意 差は認 め ら れ な かっ た_。 これ は

，

same 試 行と

different

試 行で 判 断の 難 度に ほ とんど 違いが な かっ たこ とを 示 して い

谷口

。

田山：線 画オ ブ ジェ ク ト の認 知 過 程

71

　 　 　

Table

　

2

CorrelaUon

　coeencients 　between 　object 　variables 　_and 　RTs 　for　each 　

perceptual

　decision

Object

　variable

Discrirnination

Identification

Categorization

PixelsColtlmn

＆

Row

／

Pixels

Slant

／

Pixels

Cluster

／Pixels

M

十 m

−

IDCComplexity

ImageAgree

　

．

09

− ．

09

− ．

09

− ，

20

− ．

27

−

₃₈＊

一，

29

− ．

27

−．

_、

₀₇

− ．

13

一．

09 　

，

22 　

，

16

　

．

11

　

．

04

− ．

25†

一、

43＊ ＊＊

一、

21

− ．

18

　

，

04

　

．

14 　

．

12 　

．

13 一 〇

6

　

，

06

− ，

04 一 〇5

− ．

33＊

一，

15

　 」

9

Note．

　Discrimination ：N

＝28

_；

Identification

：N

；

56_；Categorization：N

；

48

．

†

_p

_く

．

₁

_，

＊

p

＜

．

05，

＊ ＊ 『

p

＜

．

OOl る。 ま た

，

カテ ゴ リ

ー

_{に よ} っ て判 断に違いがある か否 か を調べ る た め

，

正答率 と 反 応時 間の そ れ ぞ れに関して

，

カ テ ゴ リ

ー

（動 物

，

食 物

，

道 具

，

乗 物 ）を要 因とする対 応のある 1要 因の 分 散 分 析 を 行っ た が

，

いず れに おい て も 主効果 は有意で なか っ た_。 こ の こ と は， カ テ ゴ リ

ー

に よっ て判 断に違いが ない こと を示 して い る。 　 次に1 識 別 判 断の正答 率と形 態 変 数の関 連につ い て述 べ _{る （}

Table

　

l

_{参 照 ）}

。

これ にっ いて は

，2

種類の オ ブ ジ ェ ク トを組み合わ せて提 示し た と きの形 態変数の差の 絶 対 値と 正答 率の相 関 係 数を求め た。 こ の場 合

，

same 試 行の デ

ー

タ は

，

オ ブ ジェ ク ト間の形 態 変 数に差が生 じ ないため

，

分 析 か ら 除外 した。 し た が っ て

，

8種 類の オ ブジ

ェ

ク トか ら2種 類を選 択 する組み合 わせ である28 通 り が相 関 分 析で用い る デ

ー

タ数で あっ た （_8C2 ）

。

そ の 結 果， 垂直ま た は水平に

3

っ の 黒 ピクセ ル が並んで い る セ ッ ト数の比 率 （

Column

＆

Row

／

Ptxels

）と［

’

E

答 率の 関 係 を 調べ _{た とこ ろ}

，

_{そ れ らの 相 関は有意傾 向であ} っ た 〔r（

26

）

＝一．

36，

　

p

＜

．

10

＞。 これ は

，

オ ブ ジェ ク ト間の垂 直

，

水 平 線 分が 関 与して い る が

，

セ ッ ト数の 比 率の差 が小さ い ほ ど正 答 率が高く な るこ と を示 してい る。 ま た

，

オ ブ ジェ ク ト画 像の 円形 度 （DC）と正 答 率の間に も有 意な正 の相 関が認めら れ た _〔r_（26_）＝

．

42

，

p

＜

．

05_）。 これ は

，

識別 の 判断が， 分割さ れ た オ ブ ジJ クト の形 態の単 純さ と関 連 し

，

オ ブジェ ク ト の丸み に差が ある ほ ど正 し く判 断で きることを 示し てい る

。

　 識別 判 断にお け る反 応時間と形 態変 数の関連にっ い て も同 様の分 析を行っ た ところ

，

負の曲 率 極 値 （m

−

｝と有 意な負の相 関が 認 め ら れ た が （r（

26

）

＝一．

38，

p＜

．

05＞

，

他 の _形態 変数との_有意 な相 関は認め ら れ なか っ た （Table

2

参 照 ）。 　こ れ らの結 果は

，

曲 線 的 な特 徴 を持っ たパ

ー

ツを

，

比 較する ことによっ て識別判断 が行わ れて い ること を示 唆 して い る。 実験

3

（同定 課題 ） 　 実 験 3で は

，

実 験 2 と ほ ぼ同 様の方 法を用い て

，

オ ブ ジェ ク ト の同 定にっ い て検 討 する

。

実 験 2 と の違い は

，

あ ら か じめ 夕

一

ゲッ ト と な る オ ブジェ ク トの 名前を視覚 的に提 示し た後で

，

2つ の_刺激が提 示され

，

タ

ー

ゲ ッ ト の オブ ジェ ク トを含ん だ刺 激が ど ち らで あ っ た か を観 察 者に求め た こ と で あ る。 こ の実験に おいて は

，

同 定の正 答 率と反応時 間を測 定 し

，

それら が ど の よ うな形 態 変 数 と関 連 してい る か につ いて調べ _る

。

方 　 法 　観察者　実 験

2

の観 察 者 が

，

実 験 3に おい ても 観察 者 と して参 加 した。 　刺 激 お よ び装 置　 2っ の 刺激が提示され る前に

，

タ

ー

ゲッ トと なる オブジェ ク ト の名 前が視 覚 的に提 示さ れ た こ と が実 験2 と異な る

。

その他は実 験2 と同 様で あ る。 　 手 続き　実験 2 と 異 な り

，

注 視 点を提 示す る前に 1

，

000ms の 間

，

タ

ー

ゲッ トとな る オ ブ ジェ ク トの名 前 が 視 覚 的 に 提 示 さ れ た （

Figure

　

2

_{参 照 ）} 。 た だ し

，

「自 動 車

．

1

を タ

ー

ゲッ トと して示 す 場 合に の み

，

「自 転 車 」 との 混 同を防 ぐた めに 「車 」と提 示された

，

観 察 者に は

，

提 示さ れ る 2っ の _刺激の う ち ど ち ら が タ

ー

ゲ ッ トの オ ブ ジェ ク トを含ん だ刺 激であっ たか判 断 する こ とが求め ら れた

。8

種 類の オ ブ ジ

ェ

ク トか ら

2

種 類選 択 す る組み合 わ せ は

28

通 りで ある （8C2 ）。 その同じ組み合わせで も

，

ど ち ら が タ

ー

ゲ ッ ト に な る か に よ っ て

2

通 り あ り

，

ま た

タ

ー

ゲ ッ トを

1

番 目に提 示 する か2番 目に提 示 する か で 2通 りあ る

。

そ れ ら を全 部 組み合わ せ て

，

実 験は合 計

ll2

試 行か ら な る。

112

回の試行は常にラ ンダムな順番 で行わ れ た。 観 察者は試 行の半分が終わっ た時点で若 干 の休 憩を挟ん だ

。

結 果と考 察 　平 均 正答率は 76

．

79％

，

平均反 応時間は 882

．

88ms

で あっ た。 以後の分 析で は

，

すべて正答 率を角 変 換し た値 に基づいて分析を行っ た_。 カテ ゴ リ

ー

に よっ て判断に違 いが あるか否か を調べ る ため

．

正答 率と反 応 時 間それ ぞ れ に関して

，

カテゴ _リ

ー

_{を要 因とする対 応}の あ る

1

要 因 の分 散分 析を行っ た_。 そ の結 果

，

正答 率（F（3

，

57）

＝

5

．

45

，

p

＜

．

01

_{）と 反 応 時 間 （}

F

_（

3，57

_）

＝10．

4LP

＜

，

001

_）の いず れ におい て も主 効果 が有意で あっ た

。

つ づ いて

，

どの カ テ ゴ 1丿

一

間で有意 な 違いが あ るの か を調べ るた め

，

Ryan 法 を 用いて多 重 比 較 を 行っ たところ

，

正 答 率に関 して は 動 物が他の カテ ゴ リ

ー

よりも有意に低く

，

反応時 間に関 して は動 物が他の カ テ ゴリ

ー

よ り有 意に長かっ た （い ず れ も

p

＜

．

05，

　

Figure

　

4

参 照 ）

。

（

1）

65 60 　 　 　 5 　 　 　 　 0 　 　 　

【

り 　 　 　 　 5

（

磊 」

）

む 田

コ

8

く 45 40

（

2）

　 1200 　 1150 　 1100 　 1050 奮 E1000r9500 「 900 　 850 　 800 　 750

Animel Food TooIVehicle

AnimalFood TooIVehicle

Figure

　4

．

The 　results 　of　accuracy _（1_）and 　RT

　（2）for　each 　category 　

in

　Experimcnt 　

3．

　 Note

　 that　accuracy 　was 　corrected 　

by

　the　angular

　transformatiomnethod

．

　 次に

，

同 定 判 断の正 答 率と形 態 変 数の 関 連につ いて述 べ _{る （}Table　1_{参照 ）}

。

こ の分 析で は

，

実 験 2 と 同 様

，

2 種類のオ ブジェ ク トの形 態変数の差の絶 対値と そ れ ら を 組み合わせ た と きの正 答 率の相 関 係 数を求め た

。

た だ し

，

こ の実 験で は

，

8種 類の オ ブ ジ

ェ

ク トを含ん だ各 刺 激をタ

ー

ゲッ トと す る と

，

残り7種 類は非タ

ー

ゲ ッ ト で ある

。

そ の組み合わ せ は合 計56 通 りで あ り

，

これ が相 関分 析に おいて用い る デ

ー

タ数であっ た_。 その 結果

，

垂 直ま たは水平に 3っ の黒 ピクセ ル が 並ん で い るセ ッ ト

数の_{比 率 （}

Column

＆

Row

／

Pixels

）と 正 答率の _問に有 意

な負の_相関が認め ら れ た （r（54）

；一．

35

，

　p＜

，

01）。 ま た

，

斜め方 向に 3っ 黒 ピ ク セ ル が並ん で い る セ ッ ト数の比 率 （

Slant

／

Pixels

）と正 答 率の間に有 意な負の相関が認め ら れ た 〔r（54）

＝一．

28

，

　

p

＜

．

05 ）。 これ らの結 果は

，

局 所 的 な ピクセ ル の配 置 が 同 定 と関 連 するが

，

そ れ らの数の差 が小さいと正 答 率が高 く な るこ とを示してい る。 負の曲 率 極 値（m

−

_）や 変 曲 点（1）と正 答 率の 間に は有 意な 正 の 相 関 が 認め ら れた （m

−

_，1

の

1

順に r_（

54

_）

＝．

42

_，

　

p

〈

．

Ol

，

K54

）＝

．

59，

p

〈

．

001

）。 これ ら は

，

同定判 断 が負の 曲 率 極 値や変 曲 点と関 連 して い たこと を示して い る。 変 曲 点の 方の相 関 係 数が大き か っ たこ とは

，

それ が特に重 要な手 掛か りと な

っ

て い たこ と を示 唆 する。 円 形 度 （

DC

＞と 正 答 率の問の 相 関は有 意 傾 向で あっ た（r（

54

）

＝．

25，

　

p

〈

．

10

）。 ま た， 主観 的 複 雑 性 （

Complexity

＞と 正答率の 間 に も正の有 意な相 関が認められ た （r_（54_）

＝

＝．

34，p

〈

．

05

）。 これ らの 結果 は

，

形態の 複雑性が同 定 判断 と 関連 して い る こと を示 して い る。 　同定 判 断にお け る反 応 時 間と形 態 変 数の関 連につ い て も 同様の_{分 析}を行っ た ところ， 負の 曲率極 値で有 意傾 向 が 認め られ （r〔54｝

＝一．

25

，

　

p

〈

．

05）

，

変 曲 点で は負の有 意 な相 関が 認 め られた _（r_（54_）

＝一．

43

_，

1

》く

．

001_）。 し か し な が ら

，

他の形 態変数との有 意な相関は 認 め られ な かっ た （Table　2_{参 照 ）}

。

　し た がっ て_， 同定判 断に は_， 比 較 的 初 期に処理 される と考え られる局 所 的 視 覚 情 報に加えて

，

形態の_複雑性と い っ た高 次の視 覚情 報が 関 与して い る こ とが考え ら れ る

。

実 験

4

（カ テ ゴ リ

ー

課 題 ） 　 実 験

4

で は

，

実 験

3

とほ とん ど同じ手 続 きを用い て

，

カテ ゴ リ

ー

化につ い て検 討 する。 実験

3

との違い は， 試 行の 始め に オブジェ ク ト の名 前で は な く

，

カ テ ゴ リ

ー

の 名 前 を 提 示 し た こ とで あ る。 観察 者に は

，

その カテゴ リ

ー

を 含んだ 刺 激 をタ

ー

ゲッ トとして判 断 を 求め た

。

谷口

・

田山：線 画オ ブ ジェ ク ト の認 知 過 程 73 方 　法 　観察者 　正 常な視 力また は矯 正 視 力を持っ学 生 18 名 （男性

10

名

，

女性

8

名；平均 年齢

20．

56

歳 ）が観察 者と して実 験に参 加 した

。

いずれ の観 察 者 もこれ まで の実 験 には参 加 してい な か っ た

。

　刺激お よび装置　デ ィ ス プ レイ を （

Mitsubishi

社 製

，

Diamondtron 　

F

_！at　RDF22H _{）に変 更}し たこ と を除いて 実 験2 と同 じで あっ た

。

　手 続 き　試 行 の始 め に

，

オ ブ ジ

ェ

ク ト の名 前で は な くt タ

ー

ゲ ッ トと な る カテ ゴ リ

ー

の名 前を

1，

000ms

提 示 した こ とを除い て

，

実 験3 と同じ で あ

一

）た （Figure　2 参照）。 観察者に は， 提 示さ れ る 2つ の 刺激の う ち どち らが タ

ー

ゲ ッ トの カテ ゴ リ

ー

を含ん だ刺激で あっ た か判 断する こ と が求め ら れた。 提 示する 2種 類の オ ブジ

ェ

ク トが異な るカ テゴ _リ

ー

_{と な る組み合わ}せ は48 通 り であ る （2×6Cl ×4Cl ）。 ま た タ

ー

ゲッ トを 1番 目に提 示する か 2番 目に提 示 する かで 2通 りあ る。 そ れ ら を組み合わ せて

，

実 験は合 計96 試 行 か らな る。 96回の試 行は常に ラン ダム な順番で行 わ れ た。 結果 と考 察 　1名の 観 察 者は 正答 率が チ ャ ン ス レベ _{ル （}

50

_{％）よ り} 低か っ た ため

，

も う 1名の観 察 者は 90％以 上 が尚 早 反 応で あっ た た め_， 分析か ら除外し た_。 こ れ らの デ

ー

タ を 除い た平 均正答率は 64

．

13％で あ り

，

平均反 応時間は 994

．

OO　ms で あっ た

。

以 後の分 析で は

，

すべ て正答 率を 角 変換し た値に基づ い て分 析を行っ た_。 カテゴ リ

ー

に よ

っ

て判 断に違いが あるか否か を調べ る ため

，

正答 率と 反 応 時 間のそ れぞ れに関 して

，

カテゴ _リ

ー

_{を 要 因 とする} 対 応の あ る 1要 因の_{分散 分析}を 行っ た_。 その結果

，

正 答 率に関して は主 効 果が有 意で あ

っ

た が _（F（3

，

45）

＝

13

．

14

，

p

〈

．

OO1

_）

，

反 応 時 間に 関 して は主 効 果が有 意で な か っ た。 続い て

，

どの カテ ゴ リ

ー

間で正答 率に有意 な 違いが あるかを 調べ _{る た め}

，

Ryan _法を用い て多 重 比 較 を 行っ た ところ

，

乗 物が他の カ テ ゴリ

ー

よ り も有 意に正答 率が 高い こと を示 し た （い_ずれも〆

，

05

，

Figure　5_{参 照 ）} 。 　 次に

，

正 答 率 と形 態 変 数 の 関 連に っ い て 述べ _る （Table　

1

_{参 照 ）}。 こ の 分 析では，実験

2

と同様，

2

種 類の オ ブ ジェ ク ト の形 態 変 数の差の絶 対 値とそれ ら を組み合 わせ た と きの_{止 答 率}の_相関係 数を求めた

。

ただ し

，

こ の 実 験で は， 提 示す る

2

種 類の オ ブジェ ク トが異な る カテ ゴ リ

ー

とな る組み合わせ で ある 48 通りが 相 関 分 析に お け る デ

ー

タ数と な る。 その結 果， 斜め方 向に

3

っ 黒ピ ク セル が 並 んで い るセ ッ ト数の比 率 （Slant／Pixels＞と正 答 率の _間に_有意な負の _{相 関}が認め ら れ た くr（46）；

一．

33，

（

1

） 65 　 60 ？

書

55

1

・・ く 45 40

（

2）

　 1200 　 1150 　 1100 　 1050 盆 ∈ 1000

；

95D 匡 　 90D 　 850 　 80D 　 ア50 AnimalFood TooIVehicte AnimalFood ToolVehicle

Figure

　

5．



The

　results 　of　accuracy _（

1

_）and 　

RT

　〔2）

for

　each 　category 正rl　Experiment 　4

．

　

Note

　that　accuracy 　was 　corrected 　by　the　angular

　transformatiQn　method

．

p

く

．

05

）。 これは

，

斜め方 向の線 分とい う局所 的情報 が 関 連し

，

それ らの数の差が小さい と正 答 率が高 くなる こと を示 し てい る

。

また

，

オ ブ ジェ ク ト画 像の 円 形 度 （DC _）と ILI答 率の_間に も有意 な 正の_{相 関}が 認 め ら れ た _（r（

46

）＝

．

40

，

p

＜

．

01_＞。 これは

，

オ ブ ジェ ク ト の丸 さの違いが関 連 して い るこ と を 示 して い る

。

さ らに

，

イメ

ー

ジの

一一

致度 （

lmageAgree

）と 正答 率の _間に も有 意な負の相 関が認め られた _（r〔46＞

＝一．

3Z

　

P

＜

．

01_＞

。

これは

，

オ ブ ジェ ク ト に 対す る イメ

ー

ジと

一

致す る か否か の違いが関 連して い る こと を示して い る。 　 反 応 時 間と 形態 変 数の 関連にっ いて も 同様の 分 析を 行 っ た ところ

，

円 形 度 （

DC

）と有 意な負の相 関が認め ら れたが （r（46）

＝一．

33，p

く

．

05

）

，

他の形 態 変 数との相関 は 認め られな か っ た （

Table

　2参 照 ）_。 　 これ らの結 果か ら

，

カテ ゴ リ

ー

の判 断で は

，

比 較 的 初 期の情 報と考え ら れ る斜め の線分とよ り高 次の_{情 報}と考 え ら れ る円 形度

，

イメ

ー

ジ の

一

致 度とい っ た多様な情 報 が手 掛か りと なっ てい る こ と が示唆さ れ る

。

総合的考察

　 本研 究で は

，

オ ブ ジェ ク トを 描い た線 画 を用い て実 験 を行い

，

検 出

，

識 別

，

同定

，

カ テ ゴ 1_丿

一

_{化の各 決 定段 階} で どの よ う な情 報が関 連 してい るかにつ いて調べ た。 こ こ で はまず

，

各 決 定 段 階で の判 断が

，

どの よ う な形 態 情 報と関連して い る か にっ い て考 察 する。 検 出の 判 断につ い て は

，

局 所 的なエ _{ッ ジ が重 要な手 掛かりと な}る こと が 示さ れ

，

比 較 的 初 期の視覚 処 理で判断が な さ れて い るこ と が示唆さ れ た。 識別 判 断で は

，

オ ブジェ クト の乖直ま た は水 平 線 分

，

また円 形 度や負の 曲率 極 値とい っ た局 所 的特 徴との_{関 連}が示さ れ

，

オブ ジ

ェ

ク トの_持つ_{特 徴 的}な パ

ー

_{ッの比較に某つ い て識 別が な さ れ ること が示 唆さ れ} た_{。 同}定判断で は_{， 縦 横斜}めを含めた線分

，

負の _曲率極 値， 変曲点， 形 態の複 雑 性との関 連が示さ れ， 初 期に処 理 される局 所 的な視 覚 的 情 報と高 次の視 覚 情 報の両 方を 手 掛か り と し てい る こ と が示唆さ れ た。 カ テ ゴ リ

ー

判断 で は

，

_斜め線 分と

，

形態の複 雑 性

，

イ メ

ー

ジの

一

_{致 度}と の 関 連が示され

，

初 期の視 覚 情 報か ら

，

高 次の視 覚 情 報 に至る幅 広い_情報を手掛か り と す ること が示 唆さ れ た。 た だ し特に高 次の視 覚 情 報との関 連の ほ う が強い こと が 示さ れ た。 　 検 出と識 別とい う2っ の判 断に関 して は

，

カテ ゴ リ

ー

の主 効 果 が 有 意で な か っ た た め

，

そ れ らの判 断で はカテ ゴ リ

ー

の違いがほ と ん ど関与して いな か っ た と考え ら れ る

。

他 方

，

同 定 判 断で は

，

正 答 率と反 応 時 間の両 方で

，

ま たカテゴ リ

ー

判 断で は

，

正答率のみ カ テゴ リ

ー

の_影響 が示され た

。

こ の ことは

，

カ テ ゴ リ

ー

情 報が これ らの判 断に関 与して いたことを示唆して い る。 ただし

，

本 研 究 で用い た

，

各カテ ゴ リ

ー

の オ ブジェ ク ト の種類は

，

実 験

1

で4種 類

，

実 験2から実 験

4

で は

，

2

種 類と少な か

っ

た。 その た め

，

本研 究の結 果か ら は

，

カテ ゴ リ

ー

の影響 につい て 明 確な結 論を下 すこ とは で き ない

。

これにっ い て は さ らに詳 細な検 討が必 要で あ ろ う

。

　 本 研究の_{実 験}で は

，

曲 率 極 値と変曲点が オブ ジェ クト 認 知 と部 分 的に関 連 してい ることが示 さ れた。 検 出と カ テ ゴ リ

ー

の判 断で は そ れ ら との 関 連は認め られ な かっ た が

，

識 別 判 断で は反 応 時 間に関して負の _{曲 率極 値}と

，

同 定 判 断で は正 答 率 および 反 応 時 間の両 方に関 して

，

負の 曲 率 極 値

，

変 曲 点との関 連が示され た

。

従 来の形態知 覚 の_{研 究}で も

，

負の 曲率極 値は

，

特殊な役割を持っ ている

と考え ら れて い る

。

Barenholtz

_，

　Cohen

，

　Feldman

，

_＆

Singh

（

2003

）は

，

この負の 曲 率 極 値の 特 殊な役 割 を 説 明 する 2っ の立場を紹 介して い る。 1っ は負の曲率極 値が 形態 全体をパ

ー

ツに分解するの に影響を与え てい ると す る全体 論（globalist ）で ある。 も う1っ は負の 曲 率 極 値 （m

−

_〉が 正の_{曲 率 極 値 （}M ＋_）よ りも多 くな る ことは輪 郭

L

あり え ないため

，

_負の曲率 極値は本質的に特徴的で あ る と す る局 所 論 （localist）であ る。 本 研 究の結 果は

，

負の 曲 率 極 値の性 質 を 完 全に説 明 するもの で は な い が

，

決 定 段 階に よっ て負の曲率極 値の 役 割が 異 な る とい う可能性 を示 して い る。 す な わ ち 識 別 と同 定の判 断は負の曲 率 極 値 が 手 掛 かりとなっ て いた と考え られる

。

変 曲 点に関 し て は

，

同 定 判 断 との 関 連性が示さ れ た

。

De

　

Winter

_＆ Wagemans （2eO8b ）は

，

変 曲 点が 曲 率 極 値 （M ＋や m

−

）よ り も特 徴 的で あ る と は 知 覚 さ れ ない が

，

隣 接し た変 曲 点の _{関 係 性}が特 徴 的な点に関 連す ること を示 唆し た

。

こ の結 果は

，

変 曲 点が曲 率 極 値と共に提 示される こ とに よ っ て， その特 徴点と しての 働き を強め るこ と を示 唆 して い る。 　 本研究で は

，

オ ブ ジz ク ト認知に お ける各 決 定 段 階の 違いが示さ れ た。 検出の判 断で は

．

局 所的なピクセ ル の

配 列 （Cσ1umn ＆Row _／Pixels_）が 手 掛か り とな っ て い る

こ と が示さ れた

。

識 別

．

同 定に_関して も同 様の形 態 変 数 との _{関 連}が 認 め ら れ

，

ま た カテ ゴリ

ー

化の 半「_」断につ い て も

，

異なる局 所 的ピ ク セ ルの_{配 置 （}SLant_／Pixels_）との関 連が示さ れ た た め， いず れ も検 出と類 似し た初期処理 が 関 与 して い ると考え ら れる。 とこ ろが

，

識 別

，

同 定

，

カ テゴ _リ

ー

_化の_分析で は形 態 変 数間の_絶対 値の差 と正 答 率 の _関係が負の_相関を示し た。 これは形態 変数の差が小さ い ほど正 答 率が高 くな る こ とを 意 味 する が

，

形 態 変 数 間 の_値に よっ て

2

通 りの解釈がで き る。

1

っ は両方と も高 い場 合に は形 態 変 数が促 進 的に作 用 した とい う解 釈で あ り

，

も う

1

っ _は ， 両 方と も低い場 合に は形 態 変 数が抑 制 的に作用 し た とい う解釈で あ る。 し た が っ て

，

実 験

1

の 結 果は

，

検 出が初 期の視 覚 処 理に基づい て お り

，

オ ブ ジェ ク ト認 知の初期 段階の 処理 と関連して い るとい う従 来の考え （例え ばGrill

−

Spector　et　al

．

，

2005 な ど_）を_裏 づ け るもの であっ た が

，

そ の関 連 性にっ い て は さ ら なる 検 討が 必要であ る。 実験

2

の 結 果 は

，

円形 度との関連か ら

，

識 別が同 定 やカ テ ゴリ

ー

化と類 似し た高 次の_{視 覚 処} 理 と 関 連 してい る こ と を 示 した

。

Liu。

　Steinmetz

，

Farley，

　

Smith，

＆

Joseph

（

2008

）は

，

線分の _組み合わせ

を 識 別 させ るより も

，

線 画オ ブ ジェ ク ト そ の ものを識 別 さ せる方が

，

紡錘状 回 中 部の活 性が大きくな ること を示 した。 よっ て

，

識 別が検出よ りも同定やカテゴ リ

ー

_化に 近い判 断で ある と考え ら れる。 実 験3の 同 定と実 験

4

の カテ ゴ _リ

ー

_{化に関 する結 果は}

_，

_{そ れ ぞ れ主 観 的 複 雑 性や} イメ

ー

ジ の 致 度とい っ た高次の知覚情 報との関 連 を示 した

。

これは

，

同 定やカ テゴ iJ

一

_{化 が}オ ブ ジ

ェ

ク ト認 知