第四节信号检测论(1)
信号检测论_实验报告
一、实验目的1. 理解信号检测论的基本原理和概念。
2. 掌握信号检测论实验方法，包括实验设计、数据收集和分析。
3. 分析信号检测论在心理学研究中的应用，探讨其在不同领域中的价值。
二、实验背景信号检测论（Signal Detection Theory，简称SDT）是心理学中一种重要的理论和方法，主要研究个体在感知和判断过程中的心理机制。
该理论认为，人们在感知外界刺激时，总是受到噪声的干扰，而信号检测论旨在研究个体在噪声中如何识别和判断信号。
三、实验方法1. 实验设计实验采用2（刺激类型：信号与噪音）× 2（判断标准：接受信号、拒绝信号）的混合设计。
2. 实验材料实验材料包括信号、噪音、判断标准等。
3. 实验程序（1）被试随机分为两组，每组10人。
（2）实验开始前，主试向被试讲解实验目的、实验流程及注意事项。
（3）被试依次进行信号和噪音的判断，主试记录被试的判断结果。
（4）实验结束后，主试向被试表示感谢。
四、实验结果1. 数据收集根据实验记录，统计被试对信号和噪音的判断次数。
2. 数据分析（1）计算被试的辨别力指数（d'）：d' = Z(SN) - Z(N)，其中Z(SN)为信号判断的Z得分，Z(N)为噪音判断的Z得分。
（2）计算被试的判断标准（C）：C = Z(SN) - Z(N)，其中Z(SN)为信号判断的Z 得分，Z(N)为噪音判断的Z得分。
五、讨论1. 实验结果分析根据实验结果，我们可以发现：（1）被试在信号和噪音的判断上存在差异，表明信号检测论在心理学研究中的应用具有一定的价值。
（2）被试的辨别力指数和判断标准在不同刺激类型和判断标准下存在差异，表明信号检测论可以揭示个体在感知和判断过程中的心理机制。
2. 信号检测论的应用信号检测论在心理学研究中具有广泛的应用，例如：（1）认知心理学：研究个体在感知、记忆、思维等认知过程中的心理机制。
（2）临床心理学：评估个体的认知功能，为心理疾病的诊断和治疗提供依据。
信号检测论
有信号 无信号
β (漏报 漏报) 漏报 拒绝)
1-β(击中 击中) 击中 α( 报)
1-α (
计算方法
β = y击中 / y虚报 P(N) X β=
P(S)
正确拒绝的奖励数+虚报的惩罚数 击中的奖励数 +漏报的惩罚数
以上分析使我们明确了反应偏向（β）的含义。可见β值虽被认定为反应 阈限，但这个阈限和传统阈限概念不同，它并非恒定不变，而是随SN和 N两种先定概率和判定结果的奖惩办法而变动的。更准确地说，β不再是 对被试感觉状态的绝对分界，而是被试主观决策反应的判断标准。 人确定β的标准,受三个因素的影响: 1.信号和噪音值先验概率的大小 2.判定结果的奖惩多少 3.被试所要达到的目的及其他一些有关因素.(追求最大正确判断概率,速度 准确率权衡SAT,有关实验的知识与经验,主观预期概率,系列跟随效应)
不恰当的不攻击 恰当的不攻击
恰当的攻击
不恰当的攻击
应用实例
乌勒拉和亚当斯（Ulehla和Adams，1973）对青少年被试进行了问卷调查， 问卷中虚拟了许多情景下的攻击行为，其中一些是恰当的（例如：反抗 敲诈勒索者），而另一些是不恰当的（例如：把一个不顺眼的小子揍一 顿）。被试要依次回答在问卷中虚拟的这些攻击行为是否能得到积极的 社会评价。研究者进行了信号检测论的分析，他们感兴趣的指标是d’。 实验结果发现，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。
信号检测论 Signal Detection Theory(SDT)
马超 2011-10-10
信号检测论的由来
传统心理物理学测量感觉阈限方法的问题: 其结果包含着两方面的内容: 1.对刺激的感受性,即辨别刺激的能力 2.被试判定刺激是否出现的标准:被试的态度,偏好,倾向和所采用 的标准. e.g. 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.
信号检测论
信号检测论摘要 本实验运用信号检测论检测被试的判断标准并通过ROC 曲线测出被试对信号和噪音的感受性水平。
关键词：信号检测论，感受性水平，判断标准，ROC 曲线 前言信号检测论(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。
这个理论是1954年由坦纳与斯维茨引进到心理学实验当中的，在对感受性的测量上获得了成功。
至今已形成了一些基本方法，如有无法、评价法及迫选法等等。
它不仅在感受性的测量上，而且在记忆等研究中也起到了作用。
信号检测论（SDT ）用于实验时，把正确的反应分为“击中”、“正确否定”，把错误反应分为“漏报”、”虚报“。
对击中率P （y/SN ）、虚报率P （y/N ）的计算公式如下：反 应Y N刺SN激NP(y/SN) = f1/(f1+f2) P(y/N) = f3/(f3+f4)击中率和漏报率之间是有固定关系的。
我们可以通过已知的数据去推测判断标准。
在信号检测论中，判断标准β是由下面的公式来计算的：[ β = 击中率的纵坐标/虚报率的纵坐标 ]信号检测论中感受性的高低是如何表示的呢？由于信号检测论实验不仅测被试对信号刺激的反应，而且也测被试对噪音刺激的反应。
如果被试的感受性高即分辨能力强，实验结果会得到两个相距较远的正态曲线。
如果被试的感受性低，实验就会得到两个相距较近的正态曲线。
因此，我们可以用两个正态曲线的距离即两个正态分配的平均数之间的距离来作为感受性的指标。
为了便于在不同条件下进行比较，这个距离是以标准差为单位来表示的，长称d ’。
公式如下[ d ’ = Z N － Z SN ] 当判断标准发生变化时，击中率和虚报率都相应的发生变化，但分辨能力d ’保持不变，操作者特征曲线（ROC 曲线）又叫等感受性曲线。
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
信号检测理论
雷玉菊
测量阈限的三种方法的比较
• 测量阈限的三种方法各有自己的特点
–最小变化法的实验程序和计算过程都具体地说明了感 觉阈限的含义，但它会因其渐增和渐减的刺激系列而 产生习惯误差与期望误差。 –恒定刺激法的实验结果可以应用各种数学方法加以处 理，因而便于与其它测定感受性的方法进行比较。在 应用3类反应的实验程序时，被试的态度会对差别阈限 值有较大影响。 –平均差误法的特点是求等值，它的实验程序容易引起 被试的兴趣，但对不能连续变化的刺激则不能用平均 差误法来测其差别阈限。
MN
MSN
MSN-MN MSN MN d’= ——— = — - — = Z击中-Z虚惊
σ
σ
σ
99%击中？
d’=Z击中-Z虚惊=2.326-(-2.326)=4.63
95%击中？
d’=Z击中-Z虚惊=1.645-(-1.645)=3.29
93%击中
d’=Z击中-Z虚惊=1.476-(-1.476)=2.95
2.评价法-1
• 有无法仅采用二级计分（有或无），评价法 则允许多级计分
确信程度 第6等 第5等 第4等 第3等 第2等 第1等 含义 十分肯定有信号出现 肯定有信号出现 可能有信号出现 可能没信号出现 肯定没信号出现 十分肯定没信号出现 相应的概率判断 100%有信号出现 80%有信号出现 60%有信号出现 40%有信号出现 20%有信号出现 0%有信号出现
?判断结果的奖惩价值多少来源于噪声的收益来源于信号的收益pnpsvcrcfavhcmpnps正确拒绝的奖励数虚报的惩罚数报准的奖励数漏报的惩罚数支付矩阵sn1n111刺激yn反应刺激sn2020n11sn11n3030反应刺激支付代价小支付代价大影响的因素?信号和噪声的先验概率?判断结果的奖惩价值多少?被试要达到的目追求准确率报准率虚报等?其它一些有关因素影响的因素的其它因素?速度于准确性权衡随可利用信息变化而不断变化?有关试验的知识于经验基于被试对基础感觉强度分布性质的判断基于被试对基础感觉强度分布性质的判断?主观预期概率根据前一测查情况预测下一测查为哪一刺激的概率?系列跟随效应当前判断受前面多次反应和的反应和的影响二反应偏向指标?似然比值决策标准?报告标准c是被试选择的反应标准相对应的物理强度cz1i1i2i1di2i1dd二反应偏向指标?似然比值决策标准?报告标准c是被试选择的反应标准相对应的物理强度iii2i1di2ccz1i1i2i1di2i1dz1i2i1dci1ci2z2ci1i2i1dz2z1i2i1i2cz2d?c躁声强度d正确拒斥率z值?c信号强度d报准率z值cz1i1i2i1dci2z2i2i1d二择一的刺激情境一定范围内的模糊感觉弱强判断为sn的概率判断为n的概率辨别能力判断标准nnsnsnxcnsnnsn三操作者特性曲线?虚报率作为横坐标击中率作为纵坐标随着标准的变化击中率与虚报率的关系?这个曲线上各点代表在特?这个曲线上各点代表在特定刺激条件下被试所采用的各种反应方式所以叫做接受者操作特点特征曲线receiveroperatingcharacteristiccurveroc
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 引言信号侦查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。
信号侦查论有三个基础实验程序，即有无法、迫选法和评价法。
其中，评价法可以在相同的时间内获得被试更多的信息。
在评价法中，不仅要求被试对有无信号做出判断，还要求按规定的等级做出评价，及说明每次判断的把握有多大。
这样被试就有了几个判断标准，因而用一轮实验的结果就可以绘制ROC曲线。
本次实验使用的是有无法，在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判断可以有4种结果：击中。
当信号出现时（SN）被试报告为“有”，这称为击中，以y/SN表示。
虚报。
当只有噪音出现时（N），被试报告为“有”，这称为“虚报”，以y/N表示。
漏报。
当有信号出现时，被试报告为“无”，这称为“漏报”，以n/SN表示。
正确否定。
当无信号而只有噪音出现时，被试报告为“无”，这称为正确否定，以n/N表示。
旨在检验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。
本次实验目的为检验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2.3 程序首先，主试将P(SN)=0.9，P(SN)=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；最后将取出的50张卡片洗匀就可以用了。
其次，将A和B的数字分布表（表1）给被试看，并对他说：“这是两个数字分布表，B分布中的一部分数字和A分布中的一部分数字是相同的。
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。
也就是要求你回答A或B。
现在你先看看这两个分布有哪些相同和不同的地方。
给你5分钟时间看。
”再次，5分钟后，主试收回分布表，再对被试说：“下面我要连续给你看50张卡片，这50个数目中有45个来自B总体，只有5个来自A总体。
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。
评价法——信号检测论
关键词信号检测论评价法ROC曲线辨别力判断标准1 前言随着阈限理论和近代科学技术的发展，一种新的心理物理法——信号检测论诞生了。
信号检测论是信息论的一个分支，研究的对象是信息传输系统中信号的接受部分。
它最早用于通讯工程中，即借助于数学的形式描述“接受者”在某一观察时间将渗有噪音的信号从噪音中辨别出来。
1950年，人们开始把信息量概念引用于雷达信号检测中来，提出一系列综合最佳雷达系统的新观念。
其基本特点是理想接受机能从信号和噪音混合波形中提取最多的有用信号。
从50年代起，人们在广泛运用现代数学工具基础上，建立了比较系统的信号检测理论。
信号检测论为什么能用于心理学？这是由于人的感官，中枢分析综合过程可看作一个信息处理系统，因此有可能应用信号检测论中的一些概念和方法对它进行分析。
信号检测论还可以从另一个侧面加深人们对感受系统的理解。
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。
这样，人作为一个接受者对刺激的辨别问题便可等效于一个在噪音中检测信号的问题。
显然噪音的统计特性确定后，便可应用信号检测论处理心理学实验结果。
于是，坦纳和斯韦茨等人最早在密西根大学的心理学研究中把信号检测论应用于人的感知过程，并取得了可喜的结果。
本次实验尝试用信号检测论—评价法，来比较不同被试对图片再认的准确性和判定标准，并学习信号检测实验的基础程序之一----评价法。
2 方法2.1 被试两名被试，被试甲和被试乙，女，年龄分别为21岁，20岁；2.2 实验材料本次实验在电脑上操作；2.3 实验程序2.3.1 调整至进行测试的界面，让被试坐好；2.3.2 主试指导语如下：“请你来做一个记忆实验，我先给你看60张图片，要求你尽量记住这些图片，电脑播放这些图片的速度是每一秒钟一张”；2.3.3 图片呈现结束后，主试指导于语如下：“现在电脑会呈现120张图片，其中一半是你刚才看过的，另外一半是新的图片。
信号检测理论
第四章心理物理法一、知识框架1 费希纳三法（极、均、定）1 经典物理法2 心理量表法心理物理法2 现代信号检表 4--1 费希纳经典三法（感觉阈限的测量）表 4--2 心理量表法（制作心理量表的方法）心理量表法量表类型含义方法（简单介绍）备注比例量表有相等单位，有绝对零；可加减乘除感觉比例法（分段法，按比例建立关系）；数量估计法（直接方法，给标准赋值，被试在估计值）斯蒂文森幂定律（数量估计法）等距量表有相等单位，无绝对零；可加减不可乘除感觉等距法（按主观相等区分，常见：二分）；差别阈限法（以最小可觉差为等距单位）韦伯定律、费希纳定律（差别阈限法）顺序量表无相等单位，无绝对零；不可加减乘除对偶比较法（配对比较）；等级排列法（先排序后对同刺激评定等级平均）肯德尔U系数（对偶比较法）；斯皮尔曼等级相关法（等级排列法）三种方法的比较1 共同点：都要①选（刺激、反应）序列；②简化反应；③多测量2 不同点：①符合阈限操作定义的程度不同：恒定>最小>平均；②实验误差与控制方面不同；③实验效率不同：最小变化法不及平均差误法与恒定刺激法；此外，平均差误法可以调动被试积极性，这方面优于另二法。
二、重难点1、费希纳三法2、心理量表6法3、信号检测论1、信号检测论分布图（请大家务必把这个图放在心里）2、统计决策表（这个表也要）3、辨别力指数d`及接受者操作特征曲线 1、β、d`见题目分析2、C =（I2—I1）/d`*2+I13、ROC曲线也叫接收者操作特征曲线或等感受性曲线，以击中率为纵轴，虚报率为横轴的函数曲线。
1）曲线上个点反应的感受性相同，判断标准不同，左下边的点表示判断标准高、严；2）曲线反应d`大小，ROC曲线离偶然事件越远，辨别力越强，d`越大。
3）ROC曲线的曲率由被试感受性和信号强度共同决定。
4）ROC曲线能反映出先决定概率对击中率和虚报率的影响、信号检测标准变化时击中率和虚报率的变化、不同观察者的敏感性指标d`。
第四章信号检测与估计理论1
世纪演讲：
开尔文（Lord Kelvin 1824～ 1907） 19世纪英国卓越的物理学家。 原名W.汤姆孙（William Thomson。 由于装设大西洋海底电缆有功，英国 政府于1866年封他为爵士，后又于 1892年封他为男爵，称为开尔文男爵， 以后他就改名为开尔文。
7
物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工 作。同时，他在展望20世纪物理学前景时，却 若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是 运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天 空却被两朵乌云笼罩了，”“第一朵乌云出现 在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关 于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。
越大，贝叶斯检测的性能就越好。
������
设计匹配滤波器构造最佳检测器的目的——改善检测系
统的功率信噪比。
设线性滤波器，在其输入信噪比一定时，若其输出信噪
比达到最大，则称该线性滤波器是与输入信号相匹配的匹配
滤波器。在电子信息系统中，信号接收机通常要按照匹配滤
波器来设计，以改善信噪比。
匹配滤波器是电子信息系统中的重要组成部分。匹配滤波
39
我们讨论白噪声条件下匹配滤波器的主要特性。 1. 匹配滤波器脉冲响应t0时刻的选择和h(t)的特点
为使输入信号 st 的全部都对输出信号 sot有所贡
献，应满足
st 0 ， t t0
这就是说，t 0 至少要选择在输入信号s(t)的末尾。
40
当k 1并且s为实信号
ht st0 t
S2d2Es
N0 2
N0
匹配滤波器的脉冲响应为
h t IF T (H ()) k s t0 t
通常我们讨论白噪声下的匹配滤波器。匹配滤波器的系
信号检测理论1.
干扰：是指与有用信号有关的一些破坏性因素，如通信中 的符号间干扰、共信道干扰、邻近信号干扰、各种人为的 故意干扰（如军事的瞄准干扰）等。
参量检测（估计）分类
说明：
随机信号的检测：这类检测问题解决起来相对最困难。例 如随机时变信道中数字通信系统中的信号检测问题，使用 地震波找矿，无源雷达或声纳中的检测问题等等。
随机信号的检测方式是针对观测值的处理方式而言， 可以分为固定观测样本值方式和非固定观测样本值方式。
估计分类
估计理论体系 Estimation theory hierarchy Level 1: Known signal in noise Estimation theory: (1) PAM,PFM and PPM communication systems with
检测分类
Level 2: Signal with unknown parameters in noise Detection theory: (1) Conventional pulsed radar or sonar (2) Target classification (3) Digital communication systems without phase reference (4) Digital communication over slowly fading channel
噪声与干扰可以用一个随机过程来描述，由于随机过程类 型的不同，检测与估计的类型也就有相应的不同。
分类
参量检测（估计） 非参量检测（估计）
定义1：
01 信号检测论有无法
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四、实验结果
• 把同对P（Y/SN）和P（Y/N）相应的Z值和O值 查出来，并计算d`的β，列表如下：
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五、实验讨论
• 说明被试重量辨别的感受性，以及ＳＮ 的先验概率对被试判断标准的影响。
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准备工作
把104、108和112克的重量分别和100克 的重量比较10次，选出一个在10次比较 中有7次觉得比100克重的重量作为信号 刺激；100克的重量作为噪音。
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三、实验程序
主试按下列三种不同的SN和N出现的概率 安排实验顺序。
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三、实验程序
每种先定概率做100次，每50次实验中信号和 噪音出现的顺序按随机原则排列，见下表。
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p(hit)和p(fa) 的计算
Stimulus Response Signal+Noise Noise
Yes
No
Hit(f1)
Miss(f2)
False Alarm(f3)
Correct Rejection(f4)
• p(hit)=f1/(f1+f2) • p(fa) =f3/(f3
在每50次实验开始前，先让被试熟悉一下信号和噪音 的区别，并告诉被试在这50次中信号出现的概率。
主试按安排好顺序呈现刺激，哪一次呈现信号，哪一 次呈现噪音务必搞清楚。两次呈现的时间间隔至少3 秒千万不要为了赶进度不断地呈现刺激。
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三、实验程序
被试提举重量时，提的高低，快慢要前后一致， 提手后若判断为信号就回答“信号”，主试就 在记录表上相应的地方记下“十”号，若判断 为噪音就回答为“噪音”，主试就记“一”号， 每做完50次休息5分钟。
信号检测论有无法
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反应（决策）
接受H1 （有信号） 接受H0 （无信号）
击 中 (H)
虚 报 (FA)
漏 报 (M)
正确拒斥 (CR)
) 先定概率
信号检测中噪音和信号出现的概率。
(2) 奖惩办法（支付矩阵）
主试对被试（信号检测者）判定结果的
奖惩措施。
总结：
六、信号检测轮在实际领域的应用
实例 ：ROC曲线的具体绘制过程
选图画页500页，分成五个组，每组100张。
五组画页的先定概率分别是0.1、0.3、0.5、 0.7和0.9。 结果如下：
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五、信号检测论的实验方法
1、有无法
2、评价法 3、迫选法
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)。
实验心理学
主讲教师：孟小红 教育科学学院
第三节 信号检测论
极 限 法 恒定刺激法 传统心理物理学方法 平均差误法 信号检测论------现代心理物理学方法
第三节 信号检测论
本节主要内容：
一、信号检测论的由来
二、信号检测论的基本原理
三、信号检测论的两个独立指标 四、接收者操作特性曲线 五、信号检测论的实验方法 六、信号检测轮在实际领域的应用
反应
有信号 刺激 有信号 (SN) 无信号
+1
-1
无信号 （N）
-1
+1
支付矩阵
在一定的信号、噪音出现的先 定概率条件下对被试判定结果的奖 惩办法。
β惰性（sluggish beta）
反应者确实在根据信号概率和支付矩阵 的变化调节β，但β的调节没有达到理想水 平。这个现象称为β惰性 .
最优决策或最大收益（βopt ）的计算公式：
VnN:正确否定的奖励数，VyN:虚报成法数
VyS:击中的奖励数，
VnS:漏报的惩罚数
三、信号检测论的两个独立指标
（一）反应偏向
1、似然比值 数学定义： 给定Xc水平上信号分布的纵轴与噪音分布的 纵轴之比。即
击中率的纵坐标 虚报率的纵坐标
反应偏向的影响因素（最优决策原则）
例：图片再认实验
有两组图片，一组是“新的”（即未见 过的），一组是“旧的”（即已看过的）。 在实验过程中，先让被试看一组图片，然后 将其与另一组图片混合，被试在再认过程中， 根据自己确定的标准，回答“新的”或“旧 的”。 结果如下（设：新刺激强度为0，旧刺激强度为1）
四、接受者操作特性曲线
又称等感受性曲线（sensitivitycurve），
即曲线上各点反映着相同的感受性，它们都 是对同一信号刺激的反应，不过是在几种不 同的判定标准下所得的结果。 接受者操作特性曲线是以虚惊概率为横轴， 击中概率为纵轴所组成的坐标图。图中曲线 是由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。
当：P（N）/P（SN）>1时，Xc偏高
P（N）/P（SN）<1时，Xc偏低 P（N）/P（SN）=1时，Xc适中
支付矩阵 反应
有信号
刺激 有信号 (SN)
无信号
+20
-20
无信号 （N）
-1
+1
支付矩阵
反应
有信号 刺激 有信号 (SN) 无信号
+1
-1
无信号 （N）
-20
+20
支付矩阵
2、评价法
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，不 仅要求被试回答，刚才的刺激是SN还是N，还 要求按规定的等级（5——90%的可能为信号， 4——75%的可能为信号，3——50%的可能为 信号，2——25%的可能为信号，1——25% ） 作出评价，即说明每次判断的把握有多大， 这样被试在一个实验中就会有几个标准。所 以比有无法能提供更多信息。
二、信号检测论的基本原理
1、统计学原理
信号检测论的数学基础：统计决策理论 噪音中检测信号可以看作一个统计判断过程
2、最优决策原则
反应
有信号 刺激 无信号
有信号 (SN)
击 中 (H) 虚 报 (FA)
漏 报 (M) 正确拒斥 (CR)
无信号 （N）
反应
刺激 事 实
H1是真 （有信号）
3、迫选法
实验程序： 1、刺激呈现方式。一般每次给被试呈现的刺激数目为2-8个 刺激，其中只有一个是信号，其余为噪音，这种呈现刺激的方式 称为mAFC方式（多项迫选法），即每次从呈现的m个刺激中选出 信号，如2AFC即从两个刺激中选出信号，4AFC是从4个刺激中选 出信号，6AFC是从6个刺激中选出信号等。在呈现刺激时，每次 呈现的多个刺激可以同时呈现，也可以相继呈现，具体情况根据 实验的要求和实验设计而定。信号在每组刺激中呈现的位置或先 后顺序是完全随机的。 2、反应方式。当呈现多个刺激后，只要求被试回答哪个是信 号。被试回答是信号的依据是他对刺激量的差异的感觉，如果感 觉到某一刺激与其他刺激有显著差异，或与信号的感觉量一致， 就判断为信号，如果判断后发现错误，及时更正即可。 3、计算感受性的方法。根据实验次数和被试正确判断次数可 计算正确判断概率，公式如下：P（C）＝C/N C为被试正确判断的次数，N为被试判断的总次数，P（C）是反应 被试辨别力的指标，P（C）越高，说明感受性越高。求出P（C） 后，转换为d′。
(1) 先定概率
信号检测中噪音和信号出现的概率。
(2) 奖惩办法
主试对被试（信号检测者）判定结果的
奖惩措施。
2、报告标准——C
I2: 高强度刺激 I1：低强度刺激
Z1: 低强度刺激时正确拒斥概率对应的Z值。 d’: 辨别力指标
（二）敏感性指标
敏感性可以表现为噪音分布fN(X)与信号加噪 音分布fSN(X)之间的分离程度。两者的分离程度越 大，敏感性越高；分离程度越小，敏感性越低。
一、信号检测论的由来
1、初步形成 通讯工程 -----维纳滤波理论（1941） 2、发展 雷达探测技术-----最佳线性滤波理论（1943） 3、成熟 50年代以后，广泛应用现代数学工具的基础 上建立了比较系统成熟的信号检测论。
4、在心理学中的应用
(1)该理论本身的影响力波及到了心理学。
在该理论影响下，心理学家开始探索从信息加 工的角度理解人的感知觉系统。 1954年Tanner和 Swets首次把信号检测论运用 到人的感知觉研究中。 (2)传统心理物理学方法有待完善。