实验心理学课件第七讲 心理物理学续——信号检测论
心理物理学续信号检测论
实验设计的方法
单一被试实验设计
以单个被试作为研究对象，通过控制不同的实验条件 来观察其反应。
群体实验设计
同时对多个被试进行实验，以获得更广泛和可靠的实 验结果。
随机实验设计
将实验条件随机分配给被试，以减少实验误差和个体 差异的影响。
数据分析的技巧
01
描述性统计分析
对实验数据进行描述性统计，如 求平均数、标准差等，以了解数 据的基本特征和分布情况。
理论假设问题
信号检测论的理论假设有时 过于简化，未能完全反映现 实生活中的复杂性和多样性 ，导致理论解释力不足。
信号检测论的发展趋势与展望
01
实验设计改进
针对实验设计问题，未来研究可以通过改进实验设计、加 强实验条件控制和减少被试者偏差等方法，提高实验结果 的准确性和可靠性。
02 03
参数估计优化
要点三
参考文献3
心理物理学和信号检测论都是心理学 的重要分支，它们为人类对心理和行 为的了解提供了重要的理论支持和实 践指导。在心理学领域，心理物理学 和信号检测论的研究成果被广泛应用 于教育、工业、医学等领域。
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认知过程
信号检测论被用于研究认知过程， 如知觉、注意、记忆等，以揭示 认知过程的内在机制。
医学领域的应用
诊断与治疗
信号检测论在医学领域中用于诊断和治疗各种疾病 ，如癌症、心血管疾病等。
药物研发
信号检测论在药物研发过程中用于评估药物的疗效 和安全性，以及确定最佳给药剂量。
医学影像技术
信号检测论在医学影像技术中用于提高影像质量， 如MRI、CT等。
信号检测论认为，人类的感知和决策过程受到个体 差异和环境因素的影响，因此它可以帮助我们更好 地理解人类行为的多样性和可变性。
信号检测论的原理
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• 例如，恒定刺激法的三类反应。由于反应的偏 好和自信程度不同，所测得的阈限往往差别很 大。
• 因此，把感受性和判断标准加以区分，是心 理物理实验中早待解决的问题。
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二、信号检测论的统计学原理
• 心理学上的信号检测实验一般是在信号和背景不 易分清的条件下进行的。
• 对信号检测起干扰作用的背景叫噪音，这“噪音” 不仅是指纯音信号出现时其他的噪音而言的；在 视觉实验中，伴随着亮点信号出现时的照度均匀 的背景也叫做“噪音”。
• 因此，在信号分布和噪音分布不变的情况下，检测 者选择的反应标准Xc将影响P（H）、P（M）、P （FA）和P（CR）。
• 反应标准的选择，称为检测者的反应偏向，它是信 号检测论的两个独立指标之一。
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三、信号检测论的二个独立指 标
• 信号检测论者认为阈限不是一个纯净的感知能力 的指标，它受利害得失、动机、态度、意志等因 素的影响。而且，一般纠偏和校正猜测机遇的公 式都不能对被试者的真实感知能力作正确的估计。 因为被试者在报告他对某个刺激或信号的感受时， 总是受到动机等因素的影响，考虑其得失利害， 采用某种策略，做出某一抉择，使被试者自己的 报告符合他最大的利益。
• 在噪音背景下，无信号时X并不总是等于A0，有信 号时X也并不总是等于A1，而是分别形成两个概率 分布P0（X）和P1（X）。这时，检测者需要确定一 个反应标准Xc，将X分成二个值域，当X≤Xc时，判 定H0为真；当X≥Xc时，判定H1为真。
信号检测论
信号检测论（Signal Detection Theory，简称SDT），是一种心理物理法，是关于人们在不确定的情况下如何作出决定的理论。
它是信息论的一个重要分支。
在SDT实验中通常把刺激变量看作是信号，把刺激中的随机物理变化或感知处理信息中的随机变化看作是噪音。
常以SN（信号加噪音）表示信号，以N表示噪音。
信号检测了最初是信息论在通讯工程中的应用成果，专门处理噪音背景下对信号进行有效分离的问题，其过程本质上是一种统计决策程序。
在信号检测论引入心理学研究领域后，一些原先的基本概念、思想和假设被移植到心理物理学情境中来。
信号和噪音是信号检测论中最基本的两个概念。
在心理学中，信号可以理解为刺激，噪音就是信号所伴随的背景。
编辑本段信号检测论是一种把通讯系统中雷达探测信号的原理用于人的感知觉研究的理论。
它是特纳和斯威茨在1954年引入心理学的。
信号检测论的提出改变了传统上人们对感觉阈限的理解。
20世纪50年代，实验心理学受行为主义思想的支配，以刺激一反应（S—R）为核心，认为所有的行为都是机体对刺激的反应，心理学只能研究那些能够直接观察和记录的外显反应，心理科学的任务就是把刺激与特定刺激有关的行为鉴别出来，发现对S—R联结可能有影响的各种因素。
起先，行为主义原则似乎很管用，在感觉阈限、语词学习、比较心理等研究领域取得了一系列重要成果。
可是，心理学家们渐渐意识到，人类行为是一系列复杂事件的最终表现，远不是用简单的S—R就能说清楚的。
这一改变很大程度上要归因于信号检测论的发展。
信号检测论把外部世界的刺激能量作为主体探测的对象，把人的内部表征看作是外部刺激与以前经验共同作用的结果。
它的引入为假设刺激能量与内部表征间的关系提供了必要的联系环节。
编辑本段信号检测论发展起来是从电子工程学和统计决策论中发展起来的。
第二次世界大战期间，工程师们创立了一种用来说明雷达设备搜寻探测飞行物过程的信号检测理论。
特纳和斯威茨认为，雷达系统搜索目标的过程和人类寻找信号进行反应的过程是类似的。
实验心理学 7. 心理物理学续——信号检测论 图文
总结
传统心理物理学方法测量阈限时难以排除众多非 感觉因素的影响
所以，辨别力是相对固定的，而反应偏向则会随 条件的改变而改变。
接受者操作特性曲线(ROC曲线)
感受性曲线：曲线上各点反映了相同的感 受性
虚惊概率为横轴，击中概率为纵轴构成的 坐标图，和被试在特定刺激条件下由于采 用不同的判断标准得出的不同结果画出的 曲线。
ROC曲线的绘制
图画页再认实验 ➢ 500页图画，分成5组，每组100张，分别对
心理物理学续——信号检测论
信号检测论
现代心理物理学最重要的内容之一
将个体客观的感受性和主观的动机、反应 偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理 解
信号检测论引入的缘由
传统心理物理学家假定，被试的反应不会 受到任何与刺激无关的因素的影响，如被 试的态度、期望等。
被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅 是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应 的刺激强度为感觉阈限。
信号伴随噪音，或者单独出现噪音，可以分别在心 理感受量值上形成两个分布：信号加噪音（SN）分 布；噪音（N）分布。
SN分布的均值总是大于N分布的均值。 两个分布呈正态，在中间强度上互相重叠。
噪音分布
信号分布
A0
A1
信号检测论的两种指标
辨别力指标d'：被试对刺激感受性的度量 判断标准：被试反应偏向的度量
P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现 刺激，被试的反应类型有四种：
实验心理学信号检测论
医学研究
诊断准确性研究
在医学领域，信号检测论常用于评估诊 断测试的准确性。例如，在诊断癌症或 其他疾病时，通过比较不同诊断方法或 不同医生的诊断结果，可以了解各种方 法的准确性和医生的决策标准。
VS
药物治疗研究
在药物治疗研究中，信号检测论可用于评 估不同药物对症状的改善程度和患者的感 受性及决策标准。例如，在评估抗抑郁药 物治疗时，可以比较不同药物对患者的感 受性和决策标准的影响。
03
信号检测论的实验方法
实验设计
01
02
03
确定实验目的
明确实验的目标，例如研 究不同因素对信号检测能 力的影响。
选择信号和噪音
选择用于实验的信号和噪 音类型，确保它们具有足 够的区分度。
确定实验参数
根据实验目的，确定合适 的信号强度、噪音强度和 判定标准等参数。
实验过程
准备实验材料
根据实验设计，准备所需的设备和材料，如信号发生器、噪音发 生器、记录仪器等。
实验操作
按照实验设计，对被试进行操作指导，确保被试了解实验要求和 步骤。
数据记录
在实验过程中，实时记录被试的反应和结果，包括信号出现的时 间、被试的判断和反应时间等。
实验结果分析
数据整理
01
对实验数据进行整理，包括对被试的判断结果进行分
类和编码。
计算指标
02
根据信号检测论的公式，计算出被试的敏感度指标（d'）
信号检测论在神经科学领域的应用
神经信息处理
利用信号检测论的方法，研究神 经元之间的信息传递和处理机制。
神经认知过程
探究信号检测论在神经认知过程中 的作用，揭示认知活动的神经基础。
神经疾病研究
信号检测论19页PPT
所以一个辨对噪 音的反应分布和信号的反应分布在图上 尽量的远一些。
三、信号检测论用于人的感知觉过程
所以对于一个特定的物理刺激而言， 它所产生的信号强度理论上都有可能超 过门槛或阈限，只不过概率不同而已。 物理刺激的强度越高，那么信号超过门 槛的概率就越大。如果100%的次数都感 觉不到，那么这个刺激就在阈限或门槛 以下，而100%的次数都感觉得到的刺激 肯定就在阈限以上了。一般我们就取它 们的中点作为阈限的值，即50%次数感觉 得到，50%次数感觉不到的那个刺激点。 这也就是阈限的操作性定义。
二、信号检测论的提出 雷达是如何检测飞机信号的存在的？ 雷达的构成： 传感器：接收空中的物体反射回来的电磁
波，产生某种强度的电信号； 检测分析器：用来分析该刺激产生的信号 到底是飞机还是鸟类等其它飞行物体。
工作原理：
现在雷达屏幕上出现了一个亮点， 那么这个亮点究竟是一架战斗机还是一 只老鹰或类似的鸟呢？雷达捕捉到了这 一刺激，然后对应产生一个某种强度的 电信号。但是该强度的电信号是飞机还 是鸟呢？这就必须要作出分析判断。是 鸟就可以不管它，是战斗机就要打下来 或采取其它措施。此时鸟就成为飞机的 干扰物，称为噪音，将飞机称为信号。
3．做出反应的过程
效应器如手，言语器官等接到中枢指 令后做出具体的反应，如报告“有”或 “无”。
人多次接受同一物理刺激所产生的神经冲动 的信号强度是呈正态分布的。
对于同一刺激，由于各方面因素的影响， 人所产生的神经信号的强度并不是一成不变 的，而是呈正态分布，即大多数情况是相对 居中的某种信号强度，很少的情况下产生极 强或极弱的信号。如图
心理物理学——信号检测论
信号检测论一、信号检测论简介⏹信号检测论（signal detection theory，SDT）是信息论的一个重要分支。
⏹1954年，美国心理学家WP. Tanner 和JA. Swets把它应用于人的知觉过程它的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。
使心理物理学方法发展到一个新的阶段。
⏹信号检测论已经被运用于从感觉实验到临床研究的各个领域。
最为突出的就是认知领域。
⏹如大麻对记忆的损害。
研究发现：大麻降低了再认记忆的分辨力和再认记忆的判断标准。
⏹抑郁使再认记忆的判断标准升高⏹自身攻击性强的青少年，在问卷调查中对攻击行为的辨别力较低。
二、信号检测论的原理⏹信号和噪音⏹信号: 就是刺激SN⏹噪音：信号所伴随的背景N⏹对信号起着干扰作用的因素都可以当作噪音⏹两个假设⏹第一个假设认为：重复呈现同一刺激并不产生相同的感觉量，因此，多次呈现同一刺激就会形成一个感觉分布，而且由SN和N引起的感觉分布是正态的，两个分布的标准差相等，SN分布的平均数要大于N 分布的平均数。
⏹（1）信号分布的均值总是大于噪音分布的均值⏹（2）呈正态：信号和噪音的感觉强度都受各种随机因素的影响⏹（3）有重叠：这一强度范围的感觉可能由信号导致，也可能由噪音导致⏹（4）两分布的距离：可用来衡量被试的感受性，被称为辨别力指标d′第二个假设认为被试在决定某一感觉是由信号还是噪音引起时，是根据自己的主观标准，即决策来判定的。
⏹问题：⏹一个朋友给你安排了一次约会，这个约会对象是你从来没有见过的，对她（他）的情况你一无所知，请问你要去参加约会吗？⏹问题：⏹家里要求你回去结婚，这个结婚对象是你从来没有见过的，对她（他）的情况你一无所知，请问你要去结婚吗？按照决策理论的观点：当一个人考虑结婚时，我们中的大部分人是保守的决策者；但当考虑与一个陌生的人约会时，则是大胆的决策者。
《信号检测论的原理》课件
二元假设检验的基本概 念
介绍了二元假设检验的基本 原理和步骤，以及其在信号 检测中的应用。
信号检测论的实验
1
实验的基本流程
详细说明了进行信号检测实验所需的基本步骤和流程，以确保实验的准确性和可 重复性。
2
实验所需设备
列举了进行信号检测实验所需的基本设备和器材，并解释了它们的作用和使用方 法。
3
实验过程的步骤
《信号检测论的原理》 PPT课件
本课程介绍信号检测论的基本原理，包括信号检测的定义、信噪比的概念以 及二元假设检验的基本概念。
信号检测论的概述
信号检测论的定义
介绍了信号检测论的基本定 义和目标，以及其在不同领 域中的应用。
信噪比的概念
解释了信噪比的含义和作用， 以及不同信号强度和噪音水 平对检测结果的影响。
3
P值和显著性水平的关系
阐述了P值与显著性水平的关系，以及如何根据显著性水平确定是否拒绝零假设。
信号检测实验的应用
信号检测实验在医学领 域的应用
探讨了信号检测实验在医学 领域中的应用，如电图、 病理诊断和医疗设备测试等。
信号检测实验在工程领 域的应用
介绍了信号检测实验在工程 领域中的应用，如通信系统、 雷达信号处理和图像识别等。
详细解释了类型I错误（拒真） 和类型II错误（纳伪）的概念、 原因和可能的影响。
二元假设检验的步骤
1
假设检验的具体过程
描述了二元假设检验的具体步骤，包括建立假设、计算统计量、确定显著性水平 和做出决策。
2
P值的概念和计算方法
介绍了P值的定义、含义和计算方法，以及如何根据P值进行假设检验结果的判断。
介绍了在实际应用中如何确定合适的信噪比计算方法，并提供了一些常用的实例和技巧。
《信号检测论》课件
信号检测论的应用领域
心理学
通信
雷达探测
经济学
医学
信号检测论在心理学领 域的应用主要集中在感 知觉、注意、记忆等方 面，通过实验手段探究 人类信息处理过程的机 制和规律。
在通信领域，信号检测 论主要用于研究信号传 输过程中的噪声干扰和 信噪比等问题，以提高 通信系统的性能和可靠 性。
雷达探测是信号检测论 最早的应用领域之一， 通过研究雷达接收到的 信号和噪音，可以有效 地探测和识别目标。
生物医学工程
信号检测论在生物医学工程领域的应用将有 助于疾病的早期诊断和治疗。
通信领域
随着5G、6G等通信技术的发展，信号检测 论在通信领域的应用将更加重要。
环境保护
信号检测论在环境监测和保护领域的应用将 有助于及时发现和解决环境问题。
《信号检测论》PPT课件
目录
• 信号检测论概述 • 信号检测论的基本原理 • 信号检测论的实验方法 • 信号检测论的应用实例 • 信号检测论的未来发展与展望
01
信号检测论概述
信号检测论的定义
信号检测论是一种研究人类信息处理 系统特性的方法，它通过实验手段来 研究人类在信号检测过程中的心理和 行为特征。
04
信号检测论的应用实例
信号检测论在心理学中的应用
心理物理学
信号检测论在心理物理学中用于 研究感觉阈限和阈上感觉，探讨 人类对刺激的感知和识别过程。
认知心理学
信号检测论在认知心理学中用于 研究人类的注意、记忆、决策等 认知过程，解释人类在信息处理 和判断中的行为表现。
临床心理学
信号检测论在临床心理学中用于 评估和诊断各种心理障碍，例如 精神分裂症、抑郁症等，为制定 治疗方案提供依据。
信号检测论
信号检测论1 引言信号检测论又称现代心理物理学方法或SDT，是信息论的一个重要分支，1954年美国心理学家W.P.Tanner和J.A.Swets把它应用于人的知觉过程，使心理物理学方法发展到一定阶段。
信号检测论不仅测定人对信号的反应，也测定人对噪音的反应，因而能够将人的感受性与其判断标准区分开，并且分别用不同的数量来表达，这是它优于古典心理物理学方法的地方。
信号检测论有两种实验方法，分别是有无法和评价法。
有无法要求事先选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率，然后以随机方式呈现SN或N，要求被试回答，刚才的刺激是SN还是N。
评价法不仅要求被试对有无信号作出判断，还要求按规定的等级作评价，即说明每次判断的把握有多大。
本次实验使用的是有无法。
本次实验的目的是检测当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试的辨别力(d’)和判定标准（β）是否都有影响，并学习绘制ROC曲线。
2 方法2.1 被试某大学本科生一名，男，20岁。
2.2 材料两个数字总体（SN和N）卡片正面写着1或2位的数字。
两个数字的总体分布见表1：2.3 程序①确定五种先验概率，分别为10%、30%、50%、70%、90%。
②主试将P（SN）=0.9，P(N)=0.1分别从总体SN和N中随机取样，形成一个n=50的样本。
抽取方法：将总体SN洗匀，顺次取出45张，再将总体N洗匀，顺次取出5张；最后将抽出的50张总体洗匀。
③让被试仔细研读表1数据。
在被试表示阅读充分后，进行试验：告诉被试，这轮试验的先验概率是10%，即50张卡片中有45张是噪音，5张是信号。
在每次看到一张卡片时被试就必须判断它是SN还是N。
主试记下被试的回答。
④在本轮结束后，让被试休息2分钟，进行下一轮实验。
⑤主试依照前面的程序，进行先验概率分别为30%、50%、70%、90%的实验。
3 结果在本次实验中依照计算公式：击中率P(y/SN)=击中次数/(击中次数+漏报次数)；虚报率P(y/N)=虚报次数/(虚报次数+正确否定次数)，计算五次实验的击中率和虚报率。
实验心理学 PPT课件
▪即：μS+N和μN之间的距离是不变的 ▪因此，就可以用μS+N – μN表示独立于
个体反应倾向的，对刺激敏感程度 （辨别能力）的指标
*被试可能的四种反应
反应
刺激 有信号 （S+N）
有信号 无信号
击中 Hit
漏报 Miss
SUM(P)
1.0
则：I2=1，I1=0
*C=(1/1.365)·0.841+0=0.616
*ROC曲线
▪实验条件改变会影响反应倾向，但是对辨
别力的影响很小
▪例：变换实验条件，改变先定概率 发现d’稳定，而β变化
▪ROC曲线描述被试在同等辨别力时所可能
出现的各种情况（不同反应标准）
▪以P(FA)为横坐标，P(Hit)为纵坐标，将不同
phone usage while driving
*注意和自动加工
*有些任务需要很少的资源就可以执行 *自动加工不需要意识努力，也不会受其他
认知活动的影响
*What affects the capacity any task
requires?
*Task difficulty *Familiarity with the task *Practice
后期选择/反应选择模型 （Deutsch & Deutsch ）
*所有信息都可以进入高级分析水平的加工，
选择性注意不是出现在知觉和加工阶段， 而是出现在对刺激的反应阶段
*注意瓶颈位于信息加工的后期（例如在刺
激信息的意义理解之后）
*人们只是选择最重要的信息来加以反应，
因此就有了选择性注意
信号检测论
信号检测论江苏师范大学1 引言信号检测论不仅测定人对信号的反应，也测定人对噪音的反应，因而能将人的感受性与其判断标准区分开，并且分别用不同的数量来表达，这是它优于古典心理物理法的地方。
信号检测论有两个相关假设：1.当人们去检测信号时，噪音总是存在的，重复呈现同一刺激并不产生相同的感觉量，而是呈正态分布；2.知觉有两个内部过程：①接受者对信号或刺激的感觉；②接受者判断是否收到信号或刺激的决策过程。
信号检测论有三个基础实验程序，即有无法、迫选法和评价法。
本次实验使用的是有无法，目的是检验当信号和噪音的先验概率发生变化时，对被试的辨别力（d'）和判断标准（β）是否都有影响，并学习绘制ROC曲线。
2 方法2.1 被试本次试验的被试是一名某高校的大二女生，20岁，视力正常。
2.2 材料两个数字总体（SN和N）卡片正面写有1或2位的数字。
二个数字总体分布表见表1。
表1 数字分布表A(N) B(SN)数字 f 数字 f20 1 24 119 1 23 118 3 22 317 6 21 616 12 20 1215 17 19 1714 20 18 2013 17 17 1712 12 16 1211 6 15 610 3 14 39 1 13 18 1 12 1n 100 100 平均数14 18标准差 2 22.3 实验程序1.确定五种SN呈现的先验概率，顺序为10%、30%、50%、70%和90%。
2. 主试将P(SN)=0.1，P(N)=0.9分别从总体SN 和N 中随机取样，形成一个n=50的样本。
※抽取方法：将总体SN 洗匀，顺次取出5张，再将总体N 洗匀，顺次取出45张，最后将取出的50张卡片洗匀就可以用了。
3. 将A 和B 数字分布表（表1）给被试看，并对他说：“这是两个数字分布表，B 分布中的一部分和A 分布中的一部分是相同的。
实验时我每一次给你看一个数字，要你判断它是来自哪一个分布。
《实验心理学》PPT课件
第二节 心思量表的建立
▪ 等级陈列法举例〔见P97〕 ▪ 某广告公司要对10张广告的优劣作评选，
请来了17名评判者〔即被试〕。评判的方 法是让被试将10张广告排成美到丑的一个 顺序。经过众多被试的比较，就可求出全 体被试对同一广告评判的等级的平均值， 这个值就是广告的平均等级。各广告按平 均等级排出的顺序就是一个顺序量表。
方法。此法的详细步骤是主试先呈现一个 规范刺激，例如，一个分量，并赋予规范 刺激一个客观值，例如为10，然后让被试 以这个客观值为规范，把其它不同强度比 较刺激的客观值，放在这个规范刺激的客 观值的关系中进展判别，并用数字表示出 来。然后计算出每组被试对每个比较刺激 量估计的几何平均数或中数，再以刺激值
▪ 例如，精神分裂症患者和正常人关于大小常性的 对照研讨：
第二节 心思量表的建立
▪ 伯雷斯等人以为精神分裂症患者比正常人的大小常性要高； ▪ 汉米尔顿等人那么以为精神分裂症患者比正常人的大小常
性要低； ▪ 皮什克姆-史密斯等人的看法以为他们彼此并没有差别。 ▪ 这些情况，以前总以为是实验条件和方法的不同呵斥的，
▪ 对数定律表示：心思量是刺激量对数的函 数，即当刺激以几何级数添加时，心思量 那么以算术级数添加。
▪ 这两个定律只适用中等强度的刺激。
第二节 心思量表的建立
▪ 二〕幂函数定律 ▪ 史文斯定律：指的是心思量S〔如长度的客
观单位〕是物理量I〔如线段的长度〕的幂 函数，用公式表示即S=bIa。其中b是由量 表单位决议的常数，a是觉得通道和刺激强 度决议的幂指数。幂函数的指数值决议了 按此公式所作心物关系曲线的详细外形。 这就是史蒂文斯提出的幂定律或称史蒂文 斯定律。
▪ 3.什么是比例量表？通常是怎样建立这种 量表？
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计算公式: 两个分布的均数之差除之N分布的标 准差。
当N分布与SN分布均为常态分布时：
三种敏感性举例
d’的大小反映被试客观的感受性，在实验中，只 要信号刺激的强度不变， d’就不变。
β的大小反映了被试的反应偏向，即判断标准的变 化，如果在实验中改变先定概率的大小或奖惩办 法等条件，那么β就会有相应的改变。
心理物理学续——信号检测论
信号检测论
现代心理物理学最重要的内容之一
将个体客观的感受性和主观的动机、反应 偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理 解
信号检测论引入的缘由
传统心理物理学家假定，被试的反应不会 受到任何与刺激无关的因素的影响，如被 试的态度、期望等。
被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅 是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应 的刺激强度为感觉阈限。
击 中(hit)
漏 报(miss)
虚 报(false alarm) 正确拒绝(correct rejection)
P(y)=P(hit)+P(fa) 1954年，美国心理学家W. P. Tanner和J. A. Swets把信号检测论应用于人的知觉过程，
使心理物理学方法发展到一个新的阶段。
信号检测论的基本思想
➢ 如先定概率0.1时，当作“信号”的图画10 张，当作“噪音”的图画90张
➢ 记录击中概率和虚惊概率，计算d’和β
不同先定概率下的d´和β
以虚惊概率为横坐标，击中概率为纵坐标，连接 5点绘成ROC曲线
ROC曲线的属性
➢ （1） β值的变化独立于d’的变化；
➢ （2） ROC曲线的曲率反应敏感性指标d’： 对角线表示P(y/SN)=P(y/N)， d’为0
信号检测论的实验方法
有无法 β d’
评价法 β d’
1、有无法
这个方法要求事先选定SN刺激和N刺激，并 规定SN和N出现的概率，然后以随机方式呈 现SN或N，要求被试回答，刚才的刺激是SN 还是N。
根据被试对呈现刺激的判断结果来估计 P(y/SN)和P(y/N)。
刺 SN 激N
反应
四种反应的利益得失构成“支付矩阵”。
例子1 例子2 例子3
β的主要影响因素为信号概率和支付矩阵： β=
被试反应=客观的感受过程+主观的决策过 程。
传统心理物理法无法把感受性的测量和被 试的动机、态度等主观因素造成的反应分 开。
信号检测论可以区分被试感受性和反应偏 向。
测论可以整合： ➢ 感觉系统对刺激的有效分辨从某一强度（阈限）
开始 ➢ 对于阈限以上强度的刺激，感觉报告取决于感觉
强度与某一主观决策标准相比较的结果
y
击中 f1 虚报 f3
n
漏报 f2 正确否定
f4
P(y/SN) = f1/(f1+ f2) P(y/N) = f3/(f3+ f4)
2、评价法
有无法只允许被试使用一个判断标准，某个刺激 引起的感觉离判断标准多远并不清楚。
评价法允许被试使用几个判断标准，如使用6个等 级的确信程度，会有5个判断标准。强度不同的感 觉分属于不同的评价等级，反应的确定程度可以 表现出来。评价法一轮实验可以获得有无法多轮 实验的结果。
➢ β=O(SN)/O(N)
β >1，被试的判断标 准比较严
β接近或等于1，被试 的标准不严也不松
β<1，被试的判断标 准比较松
辨别力指标
被试敏感性指标：内部噪音分布fN(X)与信 号加噪音分布fSN(X)间的分离程度。
辨别力d´， fN(X)与fSN(X)之间的距离作为敏 感性的指标
所以，辨别力是相对固定的，而反应偏向则会随 条件的改变而改变。
接受者操作特性曲线(ROC曲线)
感受性曲线：曲线上各点反映了相同的感 受性
虚惊概率为横轴，击中概率为纵轴构成的 坐标图
ROC曲线的绘制
图画页再认实验
➢ 500页图画，分成5组，每组100张，分别对 应0.1、0.3、0.5、0.7和0.9的先定概率
辨别力指标d'：被试对刺激感受性的度量 判断标准：被试反应偏向的度量
反应偏向
似然比β(判断标准)
➢ 数学定义：区分“信号”与 “噪音”反应的心理感受水 平Xc所对应的信号分布纵轴 与噪音分布纵轴之比
➢ 间接计算方法（如右图）： 可以通过4种反应概率的PZO 转换得到的Xc分别对应的O （SN）和O（N），两者的 比值就是β值
可能是信号，也可能是噪音，如何判断？
信号检测论假设，观察者选择某一个决策标准 （ β ）作为产生“信号”、“噪音”两种反应的 分界点。
决策标准可以用X在N分布或SN分布上的纵线高度 （O）来衡量。
β =O(SN)/O(N)
决策标准受各种非感觉因素的影响，如信 号出现的先定概率和利益得失的权衡。
评价法图示
如一个实验，SN和N各呈现600次，用评价 法进行实验
各标准下的击中率和虚报率：需要将C5以下 的各标准的击中率与虚报率进行累加
各标准下的d′ 与β
认知研究中的应用
再认记忆研究 抑郁症和老年痴呆记忆症状的诊断：前者再认记忆的判断
标准升高；后者辨别能力下降
社会认知研究中的应用（攻击行为的研究） ➢ 刺激：2×2 的情境矩阵（恰当的攻击、不恰当的攻击、恰
SN分布的均值总是大于N分布的均值。 两个分布呈正态，在中间强度上互相重叠。
SN分布和N分布间的距离可以作为被试感受性的衡量指标，称为辨别 力指标（d'）。
决策标准
被试每一次感觉产生一定的感觉量值X X很弱，来自噪音分布；X很强，一定是信号。 问题是X处于信号和噪音分布的重叠区域上：X既
当的不攻击、不恰当的不攻击，其中应该攻击的情境为信 号，不应该攻击的情境为噪音）；要求被试回答这些攻击 行为是否能得到积极的社会评价 ➢ 结果：自身攻击性越高的青少年，在问卷中显示出的d’越 低；而教养良好的青少年，其d’都很高→青少年攻击行为 是由于不能分辨恰当攻击和不恰当攻击的区别
总结
传统心理物理学方法测量阈限时难以排除众多非 感觉因素的影响
事实上，P(y)不仅受刺激强度的影响，也受 各种非感觉因素的影响。刺激出现概率P(s) 就是其中之一。
指尖振动刺激的绝对阈限：P(y)和物理刺激 强度之间的关系受到不同P(s)取值的影响， P(s)=0.7时，阈限为1微米；P(s)=0.3时，阈 限为1.5微米。
传统心理物理学中，P(s)=1，忽略了P(s)不等于1的情形。 P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现刺激，被试的反应类型有四种：
信号和噪音
决策标准
信号和噪音
信号：刺激，如亮光。 噪音：信号所伴随的背景，对信号起干扰
作用的因素，如视觉实验中伴随亮点信号 出现的照度均匀的背景。
呈现刺激时，有时只是呈现噪音（N）；有 时信号和噪音同时呈现（SN），让被试报 告是否出现信号。
信号伴随噪音，或者单独出现噪音，可以分别在心理感受量值上形成 两个分布：信号加噪音（SN）分布；噪音（N）分布。