1959年，美国学者O.G.赛尔夫里吉把特征观察原理应用于图形识别，即图形知觉过程。

看一幅图画时，人们把图画中的对象当作一个整体，使它成为一个图形，并从背景上突出出来的知觉现象。知觉中图形和背景的区分简称形基辨别。刺激的不均匀性是产生图形知觉的条件：图形是较明显的部分，容易引起注意，而背景则不成形，不为人们所注意；图形有轮廓，而背景是无边界的；图形显得距观察者近些，而背景显得远些。

图形和背景的区分是知觉选择性的结果。在知觉中，当图形和背景在组织程度上大致相同时，会出现两可图形的知觉现象，即图形和背景可以相互转换。当我们选择某一物体作为图形时，其他物体就成了知觉背景；当选择另一物体作为图形时，先前的图形就成了背景。例如室内地上铺设的颜色磁砖图案，它既可以知觉为某一模式的图案，又可以知觉为另一模式的图案。

E.马赫1886年首先研究了图形知觉。20世纪20年代，图形知觉的研究主要由格式塔学派进行。这个学派提出了刺激的组织原则，其中最主要的一条是趋完原则，即在一定条件下所产生的知觉反应尽可能最经济最省力。当图形与背景差别明显时，如图形的颜色和亮度与背景不同，图形就容易被区分出来。

在固定的背景上的运动对象容易被发现，熟悉和有意义的事物容易成为知觉对象。此外还有接近性原则、相似性原则、连续性原则和对称性原则等。例如，一幅图画上距离接近或形态相似的各部分容易组成知觉对象。格式塔学派的图形知觉理论仅限于定性的描述，而缺乏定量的分析。但这些原则对了解图形知觉还是重要的。掌握图形辨别的基本规律有助于人们在实践中改进观察方法，更好地设计广告图案和信号标志，合理安排直观教学以及进行军事伪装等。

50年代初，信息论的概念──信息的不肯定性和信息的多余性被引进心理学，从而开始了对图形知觉进行数量化的心理物理学研究。实验表明，在一个两维图形中，轮廓具有最丰富的信息。轮廓变化最陡或曲率最大的部位是信息最集中的地方;而轮廓方向一致的地方，则是信息多余性最大的地方。格式塔学派提出的趋完原则，即所谓图形的良好性，用信息论的术语来说，不过是信息多余性大的图形。

关于图形知觉的神经机制，格式塔学派早年提出大脑功能的场论，现已被否定。40年代末出现的细胞集合理论（痕迹理论）迄今仍是个设想。50年代末运用固定视网膜象技术的研究表明，当刺激与眼睛作伴随运动时，刺激准确地落在视网膜的同一部位几秒钟后，刺激物的映象便开始消失。

但越有意义，组织越好的图形越不易消失。如图示的两条曲线，右边的比左边的更像面孔轮廓，它消失得慢些。这说明，认知系统似乎是对复杂的单元及其有机的组合进行反应的。60年代初用微电极技术在动物脑中发现的特征觉察器，又为了解形状知觉的神经机制提供了新的材料。但要把这些材料应用于人类，还有待深入研究。