信号检测论的原理 ppt课件
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信号检测论的原理
举例：雷达侦察系统
▪ 假定所要侦察的信号是在亮度均匀的背景上出现的一 个短暂的闪光。这里对信号侦察起干扰作用的背景叫 做噪音(N)，短暂的闪光称作信号(S)·，因它是在均 匀亮度的背景上出现的，所以又称信号加噪音，一般 常写作SN。信号和噪音都是随机出现的。
▪ 电子侦察系统包括一个光电传感器和一个侦察反应器， 前者是接收信号的，后者是对信号作出反应的。
信号检测论的原理
▪ 这普遍存在于各个实验之中，各感官对信号的分 辨问题与电子侦察系统对信号的分辨非常相似。
信号检测论的原理
▪ 传统的心理物理学方法所测定的阈限，实际上 包含着两方面的内容：一是对刺激的感受性或 者叫做辨别刺激的能力，一是被试判定刺激是 否出现的标准。
信号检测论的原理
▪ 尽管在使用这些传统的心理物理学方法时，Βιβλιοθήκη Baidu考虑 到被试的态度、偏好、倾向和所采用的标准对测量 阈限所产生的影响，并且采取了一些措施来消除这 些影响。
信号检测论的原理
➢ 但是在传输过程中不可避免地会遇到：
✓ ①外界干扰和内部干扰； ✓ ②电磁波传播过程中无线电信号畸变； ✓ ③设备技术的不完善等因素的影响。
➢ 信号中混入了很多噪音，使信息传输的可靠性降低， 这是信息传输过程中的不利因素。如何同这种不利 的外界和内部的随机因素作斗争，使对噪音背景上 的信号分辨率达到最好，提高信息传输的可靠性， 这就是信号检测论所要解决的问题。
➢ 例如在极限法中，采用渐增系列、渐减系列呈现刺激， 用以平衡习惯误差和期望误差。
➢ 又如用AB法平衡练习误差和疲劳误差；用指导语规定 被试的反应标准，并使之保持前后一致；有时对被试 事先加以训练，使其在实验中的反应保持稳定等等。
信号检测论的原理
▪ 但这一系列的措施，只能是使影响阈限的估计 因素保持恒定，并不能测出被试的反应标准， 也不能把反应标准和辨别力分开。
➢ 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。
信号检测论的原理
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”。
信号检测论的原理
▪ 从上述情况可以看出：虚报率与报准率都随着反 应水平的变化而变化。
▪ 乍看起来，似乎在这些情况下，电子侦察系统对 信号的辨别力发生了改变，但实际上不是这样， 因为在这些情况下，传感器在接受和提供信息的 性能上并没有发生变化，没有因反应水平的变化 而有所不同，所不同的是侦察反应器对传感器提 供的信息进行处理的方式发生了变化。
信号检测论的原理
▪ 如果光电传感器的输出达到某一临界水平， 侦察反应器就以“有闪光”反应，如果达不 到这个临界水平，侦察反应器就以“没有闪 光”反应。这个临界水平可以根据需要进行 调节。
信号检测论的原理
▪ 如果要求尽可能不漏掉信号，就得把反应的临界水平调 得很低，但这要付出一定的代价，那就是有时信号并没 有出现，只要传感器的输出达到这个反应水平，侦察反 应就出现“有信号”反应。此种情况用信号检测论的语 言来说，叫“虚报”。
▪ 如果把反应水平调得过低，漏掉的信号可能会很少，但 虚报的可能性却会相当大。反之，如果要求尽量减少虚 报，就得把侦察反应器的反应水平调得很高。这样，在 没有信号时虽然本会以“有信号”反应，但在有信号时 传感器的输出由于达不到一定的反应水平，侦察器也不 会以“有信号”反应。这样虚报的概率减少了，但报准 (又称击中)的概率即不会很高。
▪ 在呈现刺激前，主试要先告诉被试者N和SN各自出现 的概率。这个概率称为先定概率（或先验概率）。同 时对被试者说明判定结果的奖惩办法。因为先定概率 和奖惩办法都将影响被试者的判定标准，每次实验呈 现的是N还是SN是随机安排的。主试在呈现刺激之前 （约2秒前）要先给被试者一个预备信号。
信号检测论的原理
被试者对有无信号出现的判定
▪ 在信号检测实验中，被试者对有无信号出现的判 定，可以有四种结果：
➢ 1.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。我们把这个判定的概率称为 击中的条件概率，以P（H）或P（Y/SN）表示。
➢ 2.虚惊 当只有噪音出现时（N），被试报告“有”， 这称为虚惊（或误报），以Y/N表示。我们把这个判定 的概率称为虚惊条件概率，以P（FA）或P（Y/N）表示。
第三节 信号检测论的原理
一、信号检测论的由来 二、信号检测论的统计学原理 三、信号检测论的二个独立指标 四、接受者操作特征曲线
信号检测论的原理
一、信号检测论的由来
1.电子侦察系统中的信号检测问题
➢ 电子侦察系统中的关键问题是信息的传输和处理。 首先将待传输的数据、资料等各类信息变换为电信 号，再借助发射天线辐射到空间，经过电磁波传播， 抵达接收天线，接受系统。将接收到的信号加以处 理后还原为所需要的信息，送入接收系统终端或使 用者，从而完成信息传输任务。
▪ 总之，对信号起着干扰作用的因素都可当作“噪 音”。一般的心理物理的辨别实验，其中包含着刺 激A和刺激B。在这种情况下，可将其中一个刺激作 为噪音，另一个作为信号。
信号检测论的原理
▪ 主试呈现的刺激，有时只呈现“噪音”刺激（以N表 示）；有时在信号刺激加噪音刺激同时呈现（以SN表 示），让被试对信号刺激做出反应。
信号检测论的原理
▪ 这里必须分清两个问题:
➢ 一个是电子侦察系统接收部分的辨别力问题 ➢ 另一个是判定反应部分对所收到信息如何处
理的问题。
▪ 信号检测论要解决的就是如何区分这两方 面的问题。
信号检测论的原理
2．人类感知过程的信号检测问题
▪ 人类的感知系统好比是一个信号觉察器，各感官 都可看作是一个信息处理系统。我们把各种刺激 看作是信号，把刺激的随机物理变化和感官信息 处理中的随机变化看作是噪音。
举例：雷达侦察系统
▪ 假定所要侦察的信号是在亮度均匀的背景上出现的一 个短暂的闪光。这里对信号侦察起干扰作用的背景叫 做噪音(N)，短暂的闪光称作信号(S)·，因它是在均 匀亮度的背景上出现的，所以又称信号加噪音，一般 常写作SN。信号和噪音都是随机出现的。
▪ 电子侦察系统包括一个光电传感器和一个侦察反应器， 前者是接收信号的，后者是对信号作出反应的。
信号检测论的原理
▪ 这普遍存在于各个实验之中，各感官对信号的分 辨问题与电子侦察系统对信号的分辨非常相似。
信号检测论的原理
▪ 传统的心理物理学方法所测定的阈限，实际上 包含着两方面的内容：一是对刺激的感受性或 者叫做辨别刺激的能力，一是被试判定刺激是 否出现的标准。
信号检测论的原理
▪ 尽管在使用这些传统的心理物理学方法时，Βιβλιοθήκη Baidu考虑 到被试的态度、偏好、倾向和所采用的标准对测量 阈限所产生的影响，并且采取了一些措施来消除这 些影响。
信号检测论的原理
➢ 但是在传输过程中不可避免地会遇到：
✓ ①外界干扰和内部干扰； ✓ ②电磁波传播过程中无线电信号畸变； ✓ ③设备技术的不完善等因素的影响。
➢ 信号中混入了很多噪音，使信息传输的可靠性降低， 这是信息传输过程中的不利因素。如何同这种不利 的外界和内部的随机因素作斗争，使对噪音背景上 的信号分辨率达到最好，提高信息传输的可靠性， 这就是信号检测论所要解决的问题。
➢ 例如在极限法中，采用渐增系列、渐减系列呈现刺激， 用以平衡习惯误差和期望误差。
➢ 又如用AB法平衡练习误差和疲劳误差；用指导语规定 被试的反应标准，并使之保持前后一致；有时对被试 事先加以训练，使其在实验中的反应保持稳定等等。
信号检测论的原理
▪ 但这一系列的措施，只能是使影响阈限的估计 因素保持恒定，并不能测出被试的反应标准， 也不能把反应标准和辨别力分开。
➢ 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。
信号检测论的原理
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”。
信号检测论的原理
▪ 从上述情况可以看出：虚报率与报准率都随着反 应水平的变化而变化。
▪ 乍看起来，似乎在这些情况下，电子侦察系统对 信号的辨别力发生了改变，但实际上不是这样， 因为在这些情况下，传感器在接受和提供信息的 性能上并没有发生变化，没有因反应水平的变化 而有所不同，所不同的是侦察反应器对传感器提 供的信息进行处理的方式发生了变化。
信号检测论的原理
▪ 如果光电传感器的输出达到某一临界水平， 侦察反应器就以“有闪光”反应，如果达不 到这个临界水平，侦察反应器就以“没有闪 光”反应。这个临界水平可以根据需要进行 调节。
信号检测论的原理
▪ 如果要求尽可能不漏掉信号，就得把反应的临界水平调 得很低，但这要付出一定的代价，那就是有时信号并没 有出现，只要传感器的输出达到这个反应水平，侦察反 应就出现“有信号”反应。此种情况用信号检测论的语 言来说，叫“虚报”。
▪ 如果把反应水平调得过低，漏掉的信号可能会很少，但 虚报的可能性却会相当大。反之，如果要求尽量减少虚 报，就得把侦察反应器的反应水平调得很高。这样，在 没有信号时虽然本会以“有信号”反应，但在有信号时 传感器的输出由于达不到一定的反应水平，侦察器也不 会以“有信号”反应。这样虚报的概率减少了，但报准 (又称击中)的概率即不会很高。
▪ 在呈现刺激前，主试要先告诉被试者N和SN各自出现 的概率。这个概率称为先定概率（或先验概率）。同 时对被试者说明判定结果的奖惩办法。因为先定概率 和奖惩办法都将影响被试者的判定标准，每次实验呈 现的是N还是SN是随机安排的。主试在呈现刺激之前 （约2秒前）要先给被试者一个预备信号。
信号检测论的原理
被试者对有无信号出现的判定
▪ 在信号检测实验中，被试者对有无信号出现的判 定，可以有四种结果：
➢ 1.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。我们把这个判定的概率称为 击中的条件概率，以P（H）或P（Y/SN）表示。
➢ 2.虚惊 当只有噪音出现时（N），被试报告“有”， 这称为虚惊（或误报），以Y/N表示。我们把这个判定 的概率称为虚惊条件概率，以P（FA）或P（Y/N）表示。
第三节 信号检测论的原理
一、信号检测论的由来 二、信号检测论的统计学原理 三、信号检测论的二个独立指标 四、接受者操作特征曲线
信号检测论的原理
一、信号检测论的由来
1.电子侦察系统中的信号检测问题
➢ 电子侦察系统中的关键问题是信息的传输和处理。 首先将待传输的数据、资料等各类信息变换为电信 号，再借助发射天线辐射到空间，经过电磁波传播， 抵达接收天线，接受系统。将接收到的信号加以处 理后还原为所需要的信息，送入接收系统终端或使 用者，从而完成信息传输任务。
▪ 总之，对信号起着干扰作用的因素都可当作“噪 音”。一般的心理物理的辨别实验，其中包含着刺 激A和刺激B。在这种情况下，可将其中一个刺激作 为噪音，另一个作为信号。
信号检测论的原理
▪ 主试呈现的刺激，有时只呈现“噪音”刺激（以N表 示）；有时在信号刺激加噪音刺激同时呈现（以SN表 示），让被试对信号刺激做出反应。
信号检测论的原理
▪ 这里必须分清两个问题:
➢ 一个是电子侦察系统接收部分的辨别力问题 ➢ 另一个是判定反应部分对所收到信息如何处
理的问题。
▪ 信号检测论要解决的就是如何区分这两方 面的问题。
信号检测论的原理
2．人类感知过程的信号检测问题
▪ 人类的感知系统好比是一个信号觉察器，各感官 都可看作是一个信息处理系统。我们把各种刺激 看作是信号，把刺激的随机物理变化和感官信息 处理中的随机变化看作是噪音。