視覺搜索 眾里尋他千百度

有這樣兩項任務，第一項是在圖1中找出形狀像“Q”的符號 。第二項是在圖2中找出形狀像“O”的符號 。

實驗結果顯示，上面兩項任務中我們能更快地從一堆”“O”里找到”“Q”，比在一堆”“Q”里面找”“O”的速度要快。這是因為我們容易看到有的，不容易注意到無的。

從冰箱中找到牛奶，在辦公桌上找到車鑰匙，在停車場搜尋到自己的汽車，安檢人員通過機器檢查旅客的行李物品，醫生從病人的X光片中發現些許異常……在這些再平常不過的行為中，隱藏著一個并不平常的秘密——視覺搜索。我們每天都會接觸大量的視覺信息，為了避免信息超載，人們往往會優先選擇對完成當前任務具有重要作用的視覺信息。人們對視覺信息的選擇加工常常表現為視覺搜索活動。視覺搜索活動無處不在，每個人所從事的每一項活動都離不開視覺搜索的參與。

何為視覺搜索

所謂視覺搜索，是指人類和動物根據當前任務的需要，依靠視覺有目的地在情境中進行搜索，以找到某個目標物的過程。

同很多其他學科發展的歷史一樣，視覺搜索的確切起源已難以追溯。100多年前，英國著名動物學家愛德華·普爾頓就對與動物捕食相關的視覺搜索活動進行了研究。對于動物來說，視覺搜索尤為重要，因為它們的生存在很大程度上依賴于如何獲取食物和避免天敵的侵害，這些活動都有賴于視覺搜索。

“二戰”期間，美國海軍希望能夠開發出一套行之有效的方法，以便在海上定位敵艦或找到己方失蹤人員。他們秘密組織了一批研究人員（主要是數學家）對視覺搜索的規律進行研究；如今，視覺搜索的研究者中，除了數學家（運籌學家）、工效學家和生物學家外，還包括心理學家、視覺科學家和神經科學家等。

近年來，隨著計算機視覺和圖像處理技術的發展，科學家們開始嘗試將人類的視覺搜索功能賦予機器，并制作完成了一些具有視覺搜索功能的設備，以服務于現實生活。例如，一些高端汽車裝配了能夠自動探測行人的智能系統，以實現自動駕駛功能。計算機輔助的視覺檢測技術，如面孔檢測、自動化的食品檢測和醫學圖像檢測技術等新興技術，也已悄然興起。

視覺搜索的高效性

現實生活中的視覺搜索活動往往是相當高效的。用鑰匙打開房門，口渴時隨手拿起桌上的茶杯，發動汽車……這些動作的完成，都需要一定的視覺搜索活動；由于搜索活動如此高效，以至于我們幾乎意識不到搜索行為的存在。

不僅簡單任務中的視覺搜索如此高效，在一些較復雜任務中的視覺搜索也是相當高效的。例如，當我們要泡一杯茶時，需要先在廚房找到茶杯，然后再搜索到茶葉，找到飲水機，最后將熱水倒入已裝了茶葉的杯中。對我們來說，這一系列搜索行為幾乎是自動完成的，即使是在不太熟悉的環境中，我們也能順利且迅速地完成上述活動。

雖然視覺搜索活動對人類來說輕而易舉并且十分高效，科學家們也模仿人類的視覺搜索能力發明了一些具有類似功能的設備；但對于今天的科學家和工程師來說，對人類視覺搜索的高效性進行完整模擬仍然面臨著諸多挑戰。

2006年，美國宇航局“星塵號”探測器的返回艙在猶他州沙漠成功著陸，它帶回了由飛船上的塵埃采集器成功捕獲到的彗星塵埃樣本。這是人類首次獲取彗星物質和星際塵埃樣品，對它的分析研究可能會把人類對彗星以及整個太陽系歷史的認識向前推進一大步?？茖W家將這些塵埃樣品進行掃描，總共得到了約35萬張數碼顯微照片。這些塵埃十分微小，直徑比一根頭發絲還細。辨別搜索任務之艱巨，工作量之大，可想而知。伯克利空間實驗室最初打算使用計算機視覺探測來完成這個任務；但事實證明，這是不可能完成的任務：一方面，計算機算法的生成需要有關于圖像各成分的所有數據，而這對于第一次接觸彗星物質圖像的人類來說是不可能達成的；另一方面，圖像中不僅僅有彗星塵埃，還包含很多不規則的無關物質，它們極易與彗星塵?；煜?，以致讓人難以辨識。為此，美國航空航天局的專家們把這些數碼顯微照片提供給網絡志愿者，以便讓他們幫忙來共同尋找這些彗星塵埃。

視覺搜索為何如此高效

總的來說，我們主要利用兩類信息來實現高效的視覺搜索活動，這兩類信息分別為自下而上的信息和自上而下的信息。

物體的突然出現或消失，或者具有鮮艷的顏色等獨特之處，或者處于運動狀態等，這些都屬于自下而上的信息。人們在沒有明確任務的前提下，場景中具有這些信息的物體容易被最先搜索到。例如，當我們在教室上課時，突然從窗外飛進來的一只小鳥，就極易被我們發現；同樣，我們也能輕易地從人群中搜索到手拿一束紅玫瑰的人，能夠很容易地從停車場中搜索到行駛的車輛。許多商店會在門口等顯眼的地方安裝電子滾動屏幕，也是為了吸引潛在的消費者。

自上而下的信息主要包括場景的情境提示以及我們頭腦中的知識經驗等。

生活經驗使我們非常熟知各物體之間的空間位置關系。例如，茶杯放在廚房的櫥柜里，茶葉放在桌子上或抽屜里，飲水機放在某個靠墻的位置，等等。與此同時，我們也知道哪些物體往往會共同存在。例如，茶杯和茶壺常常一起出現，刀叉和盤子往往被放在一起，筆和書本往往出現在一起，等等。因此，當需要某件物品時，我們通常能夠非常迅速地從復雜場景中找到它。這種由于熟悉場景布局而產生的對視覺搜索的促進作用，在心理學上被稱為情境提示效應。

在真實場景中，情境提示效應對我們的視覺搜索具有重要作用。根據情境提示效應所利用信息的類型，人們將情境提示效應分為空間情境提示效應、客體情境提示效應和時間情境提示效應。

當我們在書房中尋找一支筆時，首先會去書桌上找，而不是去地上或書桌下尋找。這是因為，日常生活經驗告訴我們，筆往往會出現在書桌上，而很少出現在地上或書桌下。這種由于各物品擺放的空間位置反復呈現，從而產生對我們搜索速度的促進作用，被稱為空間情境提示效應。在日常生活中，我們經常會利用物體間的這種空間關系服務于我們的視覺搜索活動。

類似地，當我們搜索鼠標時，一般會先從場景中搜索電腦，因為電腦相比鼠標，體積更大更容易被看到，而且電腦往往會和鼠標一起出現，只要找到電腦，一般來說，在它周圍就能發現鼠標。這就是客體情境提示效應。

在籃球、足球和排球等團體運動中，球員的運動模式雖然沒有嚴格的規則，但也不是完全隨機無規律可循的。技術水平較高的球員往往能夠較為準確地感知到其他球員的運動模式，并據此做出恰當的應對反應，取得理想成績。人類能夠根據事物的發展狀況推斷出事物的發展趨勢，這在很大程度是由于學習或經驗使得我們知道了一項運動或事物在時間上是如何發展進行的，這就是時間情境提示效應。它也能指導我們日常生活中的搜索行為。

實際上，在真實場景中所進行的搜索活動，很多情況下往往是三種情境提示效應同時發揮作用，共同促進我們的視覺搜索活動順利進行。例如，當我們駕車行駛到一個繁忙的十字路口時，我們需要根據交通信號燈的顏色以及行人和另外幾條道路上的車輛狀況，做出繼續行駛還是停車等待的決定。此時，上述三種情境提示都會發揮作用?？臻g情境提示效應指導我們直接去注意交通信號燈，而不是道路兩旁的建筑物；客體情境提示效應告訴我們，在人行道上的主要是行人，而不太可能有車輛，主干道上則會有各種車輛；時間情境提示效應會使我們正確估計其他車輛以及行人在時間上相對于我們自己會怎樣運動。

情境提示效應除指導我們去哪里搜索目標之外，還能根據任務要求提示我們從真實場景中搜索什么。例如，當我們在大街上遇到一位多年沒聯系過的朋友時，應該根據什么來推斷其經濟狀況呢？這種場景下，我們主要通過看他的服飾進行判斷。在另一種場景下，比如第一次去某人家里，剛進門時我們會通過觀察客廳的裝修情況以及房內物品等來評估。此時，主人的衣著就居于次要地位了。

當然，除了情境提示效應能指導我們在真實場景中首先去看什么、到哪里看之外，我們頭腦中的知識經驗以及對物體的熟悉性等，對幫助我們順利完成視覺搜索也是非常重要的。

例如，當研究人員要求觀察者從一盤國際象棋棋局里搜索到某個特定棋子時，象棋高手要比新手的速度更快。這是因為，有關國際象棋的知識能促進人們根據棋局更快地搜索到目標。而且搜索我們比較熟悉的物體，要比搜索一個完全陌生的物體要迅速。

高效視覺搜索有啥用

視覺搜索無處不在，而且其在現實生活中又是非常高效的。因此，我們應充分利用視覺搜索的這種高效性服務于我們的工作與生活。

首先，視覺搜索高效性的一些規律可用來指導相關行業的視覺信息設計，如網頁設計、室內設計商品陳列等。

一方面，我們容易先去注意情境中色彩比較鮮艷或正在運動著的物體。因此，在制作網頁時，我們需要把重要的信息用鮮艷的顏色標出，還可以把題目等設置成滾動形式。在另外一些場合，則需要我們利用這一特點來杜絕某些現象，比如當駕車行駛在一條繁華的道路上時，我們要提醒自己專注于道路狀況和交通信號燈等信息，而不要被道路兩旁建筑物上的大型顯示屏的內容所分神。

另一方面，當某物體出現在其慣常的位置或場景中時，我們能比較快地認出它。因此，若想保證下次使用時能迅速找到該物品，我們就應當使用完后及時將其放回原處；同時，我們也應養成將物品分類管理的好習慣。

其次，視覺搜索的相關規律也可用于一些專業技能的培訓方面，如醫院放射科醫師、駕駛員、安檢人員等的專業技能培訓，這些都包含有關提高視覺搜索效率的訓練。

【責任編輯】趙 菲