王海靜（西北師范大學教育學院學前教育系，甘肅蘭州，730070）

王志丹（西北師范大學教育學院心理系，甘肅蘭州，730070）

面部識別的理論概述

王海靜（西北師范大學教育學院學前教育系，甘肅蘭州，730070）

王志丹（西北師范大學教育學院心理系，甘肅蘭州，730070）

目前關于面部識別能力的發(fā)展理論仍處于爭論之中，其中具有代表性的兩種理論分別是面部特有知覺發(fā)展理論和一般認知發(fā)展理論。在此對這兩種理論進行了詳細論述。同時，介紹目前面部識別領域中兩個主要的認知模型，分別是布魯斯—楊的面孔識別認知模型和伯頓與布魯斯的交互激活與競爭模型。未來的研究仍將圍繞著面部知覺的數(shù)量或質量隨著年齡增加是否有變化而進行。

面部識別；整體加工；結構編碼

通過人的面部特征去再認的能力，也就是對于面部區(qū)別性特征的視覺加工能力是人類社會相互作用的基礎。人們對于面部識別能力的發(fā)展一直有著濃厚的興趣，尤其是關于兒童的知覺能力何時才能達到成人水平這個問題更是認知心理學所關注的重點。盡管所有的實驗研究都顯示出在兒童早期的面部識別能力從童年期到青春期一直在持續(xù)地快速發(fā)展，但最近的一些研究得出了新的結論。兒童在實驗環(huán)境中對面部記憶的再認能力會顯著的提高，大約經(jīng)過5年時間也就是在青春期晚期達到成人水平。這不僅僅是記憶現(xiàn)象，在進行知覺面部差異的任務中，5歲兒童和成人幾乎表現(xiàn)出了同樣的水平。在這里我們要說明的問題是為什么這種延遲發(fā)展會在兒童執(zhí)行任務中發(fā)生。從文獻中，我們確定了兩個基本的理論，第一是面部特殊知覺理論，學者們認為一個非常重要的因素是持續(xù)不斷發(fā)展的面部特殊知覺機制；第二是認知的一般發(fā)展理論，認為在兒童早期面部知覺能力就已經(jīng)成熟，在以后任務執(zhí)行中所有的發(fā)展都反應在全面認知機制的提高上，例如視覺注意、外顯記憶能力等等。我們所感興趣的是面部識別的認知機制，這里介紹了兩種理論，分別是布魯斯-楊面孔識別認知模型和交互激活與競爭模型。

一、面部識別的發(fā)展理論

（一）面部特有知覺發(fā)展理論

盡管我們承認嬰兒早期知覺的發(fā)展，但是面部特有知覺發(fā)展理論者認為面部知覺本身的發(fā)展要持續(xù)到兒童期晚期，這是因為對于面部經(jīng)驗的不斷延伸所導致的。面部編碼能力的持續(xù)提高直接源于在知覺任務（如面部識別）中能力的提高以及記憶的提高，例如，對于新面孔提供了更多的有利編碼的因素，或在與干擾物比較時能提取得更準確。

關于面部知覺本質的變化，有三種不同的觀點［1］。一種觀點認為是因為在整體/構造加工過程中的進步（因此被稱作整體加工過程）。關于這種面部識別的“特殊”方式的準確本質還不能全部明了，但是以下兩個方面已經(jīng)被研究者廣泛認可：（a）對于整個面部信息具有很強的知覺整合；（b）當面部空間特征偏離基本的一級結構時，將以“二級”方式進行加工（例如，兩眼，高于鼻子，高于嘴）。另一種理論認為知覺整合和對空間信息的編碼是兩個相互獨立的部分。第三種理論提出針對所有的面部信息包括空間信息具有專門的整合表征系統(tǒng)。重要的是，后兩種理論都贊同整體加工在刺激物倒置時更敏感。

對于成人而言，整體加工與幾個標準范式相聯(lián)系。面部產生不成比例的倒轉時將影響再認記憶［2，3］。如果物體在學習和測驗時都倒置，那么關于這種物體的記憶將比在垂直條件下的記憶要差，但是倒置效應對面部（25%減量）比對其他許多種類的物體的影響更大。權威的假設認為這種現(xiàn)象的發(fā)生是因為整體加工操作只適用于垂直的面部，研究支持了這樣的結論——當使一個人的臉的上半部分和另一個人的臉的下半部分結合在一起時，這種組合的影響將使其知覺為一個“新人”，并且比在不組合的條件下去認出上半部分的臉更困難。在整體—部分效應中的孤立的條件下對于面部部分的記憶（比爾德鼻子與約翰的鼻子）比與原來整個面部有聯(lián)系（比爾德鼻子在比爾的臉上與約翰的鼻子在比爾的臉上）的條件下的記憶更差。在部分與整體這兩個變量間，對于面部的部分（比爾的鼻子）記憶，當在整個面部空間改變（比爾的鼻子在比爾的德臉上而眼睛分的更開）的條件下比在未改變整個面部空間的條件下的記憶更差，這個結論與大多數(shù)其他證實在具有準確空間的垂直面部下具有更好的敏感性的研究相一致。在垂直面部上產生的整體效應在面部倒置、合成臉和其他物體包括房子、車、狗出現(xiàn)時，不論是新手還是內行，都會消失或者減少。

對于兒童而言，一個早期發(fā)展理論認為整體加工最早在10個月左右就出現(xiàn)了。最近的一些研究提出［1］，在兒童早期，整體加工的一些方面就已經(jīng)成熟，但是其余的關于面部經(jīng)驗的擴充方面將持續(xù)發(fā)展直至青春期。并且明確提出關于整體加工的哪些方面將發(fā)展，包括Carey和Diamond的“神秘因素”，及Mondloch et al提出的對于面部特征空間的敏感性。

關于面部特有知覺發(fā)展理論的第二種說法——“面部空間”也將得到發(fā)展，它也被命名為多緯度的空間?？臻g編碼的自然屬性將區(qū)分不同的臉，每一個個體是一個點，且中心是通常的面部。面部空間已經(jīng)用來解釋若干成人面部識別的特性，比如典型與特色臉效應、漫畫諷刺效應、對有吸引力臉的偏好和適應余波［4］。同時，其他種類的效應——比起個體專有種類的識別更差，這經(jīng)常被解釋為面部空間維度被調整以適應最經(jīng)常被看到的面部類型，導致對其他種類的面部困難的產生和混淆錯誤。

關于發(fā)展，大部分面部空間理論的一個關鍵的假設是面部空間的緯度是有經(jīng)驗所決定的，并且在一生中持續(xù)的調整。理論上，提出兒童也許比成人更少的使用緯度，或者兒童的面部空間被少數(shù)家人模式所占據(jù)，所以影響了面部知覺的功能。面部空間維度也對已經(jīng)呈現(xiàn)過的一系列面部的快速反應提出質疑，另一種可能與年齡相關的改變就是兒童的面部空間也許對兒童的面部更適應，而成人的面部空間也許對成人的面部更適應，假設在不同年齡組對于對最近出現(xiàn)每一臉的類型的識別之間存在差別。

關于面部特有知覺發(fā)展理論的第三種說法是對于新穎面部的知覺編碼能力的發(fā)展。Carey提出“兒童早期不會像成人那樣熟練地對新遇到的面部形成表征”。因此，即使兒童早期的整體加工和面部空間編碼和成人相似，在早期兒童身上的衰減也許會在對出現(xiàn)過一次的面部進行編碼這樣困難的任務中出現(xiàn)。

總之，面部特有知覺發(fā)展理論認為5歲兒童和成人在面部識別任務中的提高主要是由于面部知覺系統(tǒng)內部的改變（盡管它不能完全地否認從一般認知發(fā)展那里所得到的支持）。兒童面部知覺能力的發(fā)展可能源于這些改變：整體加工的方面、面部空間和對新穎面部的知覺編碼。

（二）一般認知發(fā)展理論

我們將要提到的第二種理論是一般認知發(fā)展理論。此理論認為4-5歲甚至更早在面部識別任務中的提高是完全由于一般認知因素的發(fā)展［5，6］。以此任務為例，可能包括以下因素：記憶能力；針對任務使用策略的能力；集中于任務且避免分心的能力；縮小在視覺注意上的集中；早期的視覺加工能力以便作出區(qū)別對排列在一起的（標尺敏銳）和一般神經(jīng)過程影響反應的時間（視覺盡早投射到面部識別區(qū)域的速度，神經(jīng)反應速度）。所有的這些因素在整個童年期都會不斷改進，并且大多數(shù)的改進將持續(xù)到青春期。重要的是，一般認知發(fā)展理論主張對于面部的知覺編碼能力完全是由于早期的成熟。在試驗中得出的所有后來的發(fā)展都可以解釋為其他因素的發(fā)展。Crookes和McKone的最新研究支持了這種理論［7］，他們將人臉和狗相匹配，假設如果從5歲到成人期間整體加工過程是發(fā)展的話，那么隨著年齡的增長對于人臉記憶的準確率應該比對狗的記憶增長要快。但是，結果卻表明對人臉的記憶準確率和對狗的記憶的增長速率之間不存在差異，支持了這種增長是一般認知因素發(fā)展的結果。同樣，如果整體加工過程是發(fā)展的話，成人對于人臉的倒置效應與對狗的倒置效應之間的差異應該大于兒童。但是，這種結果也沒有被發(fā)現(xiàn)，而表明了7歲的兒童已經(jīng)表現(xiàn)出了對于人臉的倒置效應，這種效應比對于狗的倒置效應要大的多，同時這種差異沒有隨著年齡的增長而改變。對于人臉的倒置效應也沒有隨著年齡的增長而改變，這種結果也強烈地支持了面部感知整體加工的所有方面在早期就已經(jīng)成熟。

二、面部識別的認知理論模型

認知心理學家提出了很多面孔識別的認知模型，試圖解釋熟悉的面孔是如何被識別的，陌生面孔是如何成為熟悉面孔的。

（一）布魯斯—楊面孔識別認知模型及交互激活與競爭模型

目前影響較大的模型是布魯斯—楊（Bruce-Young）于1986年提出來的面孔認知模型［8］。該模型認為，無論陌生面孔還是非陌生面孔，皆首先進行結構編碼（第一階段），然后陌生面孔和非陌生面孔分別進入兩條獨立的通道進行加工（第二階段），第一條通道進行視覺加工（陌生面孔的加工），第二條通道進行面孔再認（非陌生面孔的加工）。兩條通道的輸出結果都進入認知系統(tǒng)，對信息整合、決策。

第一階段：結構編碼。包括：靜態(tài)的圖形編碼（面孔的亮度、質地、斑點及發(fā)型等）；動態(tài)的圖像編碼（較抽象的視覺表征，如表情、姿勢和頭的仰角等）。

第二階段：第一條通道——視覺加工通道（陌生面孔的加工）。該模型認為，陌生面孔的加工的視覺加工通道包括以下兩種：視覺直接加工（性別、年齡和種族）和表情分析。模型表明，表情分析與視覺直接加工一樣，屬于第一通道，與面孔再認通道分離。總之，這些證據(jù)支持了表情分析與面孔再認屬于不同的功能模塊，但不支持面孔表情加工是結構編碼的結果，表情加工和視覺加工可能是更早出現(xiàn)或與結構編碼同時進行的。

第二條通道——面孔再認通道（非陌生面孔的加工）。該模型認為，對非陌生面孔的加工過程是：首先根據(jù)前階段面孔結構編碼輸出的信息，作出“這是我認識的面孔”的判斷，然后激活其個體特征，最后才能通過加工得到名字信息。

布魯斯—楊面孔識別認知模型既得到了相關實驗的印證，如博貝什的實驗支持了表情分析與面孔再認的分離，有些實驗證明陌生面孔和非陌生面孔的加工機制不同，帕勒等實驗支持名字加工相對獨立的模型觀點的。同時，又得到質疑，如行為實驗證明，對表情的加工在無意識狀態(tài)下進行，不需要注意的參與，不需要意識努力，加工是自動的；ERP實驗（Pizzagalli，etal，1999）也證明，表情加工不是結構編碼的結果，而是更早出現(xiàn)或與之并行；有些事實不支持“名字只有通過個體特征信息才能被加工”的觀點，例如有的遺忘癥患者對著名面孔和名字的正確匹配高達88%，但不能回憶起這些面孔的任何個人信息。

（二）交互激活與競爭模型

伯頓和布魯斯對上述布魯斯—楊模型進行了修正，提出了交互激活與競爭模型［9］。該模型認為，面孔識別單位和名字識別單位分別保存面孔和名字的信息，它們是并行的，不是布魯斯—楊模型的串行關系。它們都可以激活個體特征，具有交互與競爭機活的關系。個體特征存儲在語義信息單位。來自言語的識別信息（言語的識別單位）可以激活名字識別單元，也可以直接激活語義識別單元。

三、研究展望

如果對于一般因素的研究問題一旦解決，關于面部知覺發(fā)展的理論將獲得突破性的進展。為了解決這個問題，研究者首先需要知道面部識別是否在年齡上有任何性質上的改變，或者是否有任何數(shù)量的改變。面部特有知覺發(fā)展理論將會得到關于面部知覺的數(shù)量或質量隨著年齡不斷增加的證據(jù)的支持。相反，一般認知發(fā)展理論則預測沒有數(shù)量和質量上的改變。

［1］ Aylward，E.H.，Park，J.E.，F(xiàn)ield，K.M.，Parsons，A.C.，&Richards，T.L.Brain activation during face perception:Evidence of a developmental change［J］.Journal of Cognitive Neuroscience，2005，17（2）:308-319.

［2］ Marta.Picozzi，Viola.Macchi，Cassia，Chiara.Turati，&Elena.Vescovo.The effect of inversion on 3-to 5-year-olds'recognition of face and nonface visual objects［J］.Journal of Experimental Child Psychology，2009（102）:487-502.

［3］ McKone，E.Face and object recognition:How do they differ?V.Coltheart（Ed.）［M］//Tutorials in visual cognition.HoveUK:Psychology.（in press）.

［4］ Macchi.Cassia，V.，Picozzi，M.，Kuefner，D.，Bricolo，E.&Turati，C.Holistc processing for faces and cars in preschool-aged children and adults:Evidence from the composite effect［J］.Developmental Science，2009，12（2）:236-248.

［5］ Jan-Pieter，Teunisseac，&Beatrice de Gelderb.Face processing in adolescents withautisticdisorder:The inversionandcompositeeffects［J］.Brain and Cognition，2003（52）:285-294.

［6］ Robbins，R.，&McKone，E.No face-like processing for objectsofexpertise in three behavioural tasks［J］.Cognition，2007，103（1）:34-79.

［7］ Kate Crookes，&Elinor McKone.Early maturity of face recognition:No childhood development of holistic processing，novel face encoding，or face-space［J］.Cognition，2009（111）：219-247.

［8］ 魏景漢，閻克樂.認知神經(jīng)科學基礎［M］.北京：人民教育出版社，2008:379-383.

［9］ 艾森克，基恩.認知心理學［M］.高定國，肖曉云，譯.上海：華東師范大學出版社，2003:156-170.

Theoretical Overview of the Facial Recognition

WANG Hai-jing，WANG Zhi-dan

The theories about the development of facial recognition are still disputable now.Two of the most important theories are the face-specific perceptual development theory and the general cognitive development theory，which have been elaborated exhaustively in this paper.And meanwhile，this paper introduces two main cognitive models in the facial recognition realm，including the facial recognition cognitive model of Bruce-Young and the interactive and competitive model of Burton and Bruce.The future researches will focus on whether there is a change of the quality or the quantity in facial recognition with the development of age.

facial recognition； holistic processing； structure coding

G40-06

A

王海靜（1984-），女，碩士，研究方向為學前兒童心理發(fā)展與教育。