การทดสอบแท่งและกรอบเป็นการทดสอบการรับรู้ทางจิตกายภาพโดยอาศัยการใช้อุปกรณ์แท่งและกรอบ ซึ่งประกอบด้วยแท่งหมุนที่ติดตั้งอยู่ภายในดรัมที่หมุนได้อิสระ ทำให้ผู้ทำการทดลองสามารถเปลี่ยนแปลงกรอบอ้างอิงของผู้เข้าร่วมและทดสอบการรับรู้แนวตั้งของพวกเขาได้

ภาพลวงตาแท่งและกรอบเกิดขึ้นเนื่องจากผลของการวางแนวของกรอบที่มีต่อแท่ง ในตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของภาพลวงตาแท่งและกรอบ ภาพลวงตานี้จะทำให้ผู้เข้าร่วมรับรู้ว่าแท่งวางตัวในทิศทางที่สอดคล้องกับการวางแนวของกรอบ^{[ 1 ]}เมื่อผู้เข้าร่วมมองดูแท่งและกรอบที่วางอยู่ที่ 0 องศา (หรือแนวตั้ง) ทั้งคู่จะรับรู้ว่าแท่งอยู่ในแนวตั้งด้วยความแม่นยำอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เมื่อกรอบเอียงออกจากแนวตั้ง การรับรู้แนวตั้งของผู้เข้าร่วมจะได้รับผลกระทบ ผู้เข้าร่วมมักจะรับรู้ว่าแท่งเอียงไปในทิศทางเดียวกับการวางแนวของกรอบ (เช่น ถ้ากรอบเอียงไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา แท่งก็จะถูกรับรู้ว่าเอียงทวนเข็มนาฬิกาด้วย) เมื่อการเอียงของกรอบเพิ่มขึ้น การรับรู้แนวตั้งของผู้เข้าร่วมจะเบี่ยงเบนจากแนวตั้งที่แท้จริงมากขึ้นเรื่อยๆ

ในการทดสอบด้วยแท่งและกรอบ จะใช้เครื่องมือที่ประกอบด้วยแท่งอยู่ในกรอบสี่เหลี่ยม ตัวอย่างเครื่องมือเชิงพาณิชย์แสดงในภาพที่ 1 เมื่อผู้เข้าร่วมการทดสอบใช้เครื่องมือนี้ ศีรษะของพวกเขาจะถูกยึดไว้อย่างแน่นหนาในที่รองคางเพื่อป้องกันไม่ให้ผู้เข้าร่วมรับสัญญาณภาพจากภายนอกเครื่องมือ แท่งและกรอบจะแสดงอยู่ตรงกลางของปลายสุดของเครื่องมือ ซึ่งเป็นกรอบอ้างอิงสำหรับผู้เข้าร่วม ทั้งผู้เข้าร่วมและผู้ทำการทดลองสามารถปรับทิศทางของแท่งได้ ในขณะที่ผู้ทำการทดลองเท่านั้นที่สามารถปรับทิศทางของกรอบได้โดยใช้ปุ่มที่เหมาะสมบนเครื่องมือ ดังแสดงในภาพที่ 2 ผู้ทำการทดลองสามารถมองเห็นการวัดองศาที่แน่นอนของแท่งและกรอบจากแนวตั้ง ในขณะที่ผู้เข้าร่วมจะเห็นแท่งและกรอบจริง ๆ ภายในเครื่องมือ

วิธีการกระตุ้นคงที่ ขีดจำกัด และการปรับ สามารถใช้ทดสอบผู้เข้าร่วมได้ แต่โดยทั่วไปแล้ววิธีการจำกัดจะใช้กันมากที่สุดในการวิจัยที่ดำเนินการโดยใช้ภารกิจแท่งและกรอบ^{[ 2 ]}เมื่อใช้วิธีการจำกัด ผู้ทดลองจะกำหนดทิศทางของแท่งและกรอบแยกกัน จากนั้นผู้เข้าร่วมจะถูกขอให้ปรับทิศทางของแท่งจนกว่าพวกเขาจะรับรู้ว่ามันเป็นแนวตั้ง จากนั้นจึงสามารถกำหนดการเบี่ยงเบนจากแนวตั้งที่แท้จริงได้ โดยขึ้นอยู่กับทิศทางที่กรอบเอียง แท่งสามารถมองได้ว่าเอียงไปในทิศทางเดียวกับกรอบ (ผลโดยตรง) หรือในทิศทางตรงกันข้ามกับกรอบ (ผลทางอ้อม)

กรอบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาระบบการมองเห็นหมายถึงแกนอ้างอิงที่รับรู้ได้ ในภาพลวงตาแท่งและกรอบ มีหลายสิ่งที่สามารถส่งผลต่อกรอบอ้างอิงของบุคคลได้ งานวิจัยในอดีตพบว่าสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ผู้คนประสบกับภาพลวงตาแท่งและกรอบนั้นเกิดจากปฏิสัมพันธ์ ระหว่างการมองเห็น และการทรงตัว^{[ 3 ]}ตัวอย่างเช่น เมื่อผู้เข้าร่วมกำลังดูงานแท่งและกรอบในขณะที่ร่างกายเอียง ผู้เข้าร่วมจะทำราวกับว่าพวกเขาเอียงไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการวางแนวของกรอบ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าภาพลวงตานั้นส่วนหนึ่งเกิดจากการที่บุคคลนั้นชดเชยการรับรู้แนวตั้งในทิศทางตรงกันข้ามกับกรอบ หลักฐานอื่นที่นักวิจัยเสนอซึ่งสอดคล้องกับเรื่องนี้คือ เมื่อผู้เข้าร่วมถูกวางในท่าตะแคงเพื่อดูงานแท่งและกรอบ พวกเขาจะอาศัยการมองเห็นเมื่อประสาทสัมผัสการทรงตัวและการรับรู้ตำแหน่งของร่างกายไม่สอดคล้องกับประสาทสัมผัสการมองเห็นของพวกเขา^{[ 1 ]}ผลการค้นพบเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าภาพลวงตาแท่งและกรอบได้รับการประมวลผลในลักษณะลำดับชั้น โดยที่ข้อมูลภาพอยู่ด้านบนสุด ตามด้วยสัญญาณจากระบบทรงตัว และสุดท้ายคือสัญญาณจากระบบรับรู้ตำแหน่งของร่างกาย ในปี 2010 Lipshits พบว่า นอกเหนือจากลำดับชั้นของการประมวลผลนี้แล้ว ข้อมูลจากระบบรับรู้ตำแหน่งของร่างกายยังถูกใช้โดยร่างกายเพื่อกำหนดทิศทางที่เป็นแนวตั้ง ซึ่งแตกต่างจากแรงโน้มถ่วง^{[ 4 ]} Lipshits กล่าวว่า เมื่อเราไม่สามารถใช้การมองเห็นเพื่อกำหนดทิศทางที่เป็นแนวตั้งได้ เราจะใช้สัญญาณอื่นๆ โดยอิงจากแกนของศีรษะและร่างกายของเรา

• การรับรู้ทางสายตา
• การพึ่งพาสนาม