考研心理学考点背诵：信号检测论

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　　考研心理学考点背诵：信号检测论

　　信号检测论的由来

　　电子侦察系统中的信号检测问题(电子侦察系统接收部分的辨别力，判定反应部分对所收到的信息如何处理) 人类感知过程的信号检测问题(辨别刺激的能力，判断刺激是否出现的标准)。

　　信号检测论的基本原理

　　统计学原理：统计决策理论是信号检测论的数学基础。信号检测问题很象是统计学中的假设检验问题。从上面所讲的雷达侦察系统的例子可见，侦察反应器在做出有无信号的判断时，可能产生两类错误的判断。不管反应标准定在哪里都可能出现这两类错误：一类是实际上无信号出现而检测系统判断为有信号。另一类错误是实际上有信号出现而检测系统判断为无信号出现。前一类错误称为虚报(false-alarm)，后一类错误称为漏报(miss)，除此之外，都是正确的检测。即实际有信号出现，反应系统也判断为有信号，这称为报准或击中(hit)。实际上无信号出现，反应系统也判断为无信号，称作正确拒绝(correct rejection)。 接受Η0(无信号) 拒绝Η0(接受Η1有信号) 事 Η1是真(有信号) β(漏报M) 1-β(击中H) 实 Η0是真(无信号) 1-α(正确拒绝CR) α(虚报FA) 最优决策原则正确判断原则：首先要定出一个判断标准，而这个判断标准的确定是按最优原则进行的，即按这个标准判断，会使反应更准确，尽量少犯错误，作为一部电子仪器，就是要求其反应灵敏又准确。作为人类被试就是要能正确的反应。为达此目的，就要确定一个最优的决策标准。因为按期望值决策，会使得益最大，所以，最优的决策标准就是按最大期望值决策规则确定的。在无线电工程系统中，依据信号的不同情况，采用一套复杂的计算(最大后验概率和最大似然比原则)来确定类似简单统计双择一假设检验中判定区间的临界值，目的是为了提高机器传输信息的可靠性。 人类被试在确定判断信号的标准时，受到下列三个因素的影响： ⑴ 信号和噪音的先定概率的大小是影响判断标准的一个因素，先定概率又称先验概率，是指在实验前即可得知的信号或噪音在所有事件(刺激呈现的总次数)中的比率，它一般由主试者决定。信号的先定概率写作P(S)，噪音的先定概率写作P(N)。假设实验中观察的情况只包括简单的两个事件：信号和噪音，那么当P(N)/P(S)的比值小于1，就倾向“有信号”判断，判断标准就定得比较低。当比值大于1，就倾向于“无信号”判断，标准就定得比较高。当比值等于1，反应倾向适中。 ⑵ 对判断结果的奖励和惩罚也影响判断标准。主试对判断结果的奖励和惩罚又称作结果的价值和代价。上面所谈到的信号和噪音先定概率的大小影响判断标准的情况，只是指在两个事件(S和N)的先验概率而其他参量均等的情况下其先验概率的大小影响判断标准的变化。如果影响标准的其他参量发生变化，决策标准也要发生变化。奖励和惩罚是其中一个重要的因素。如何使期望值最大?就必须要考虑到反应的价值和代价。例如，假设在P(N)和P(S)先定概率都是0.5的情况下，主试采取了对判断结果的一定奖惩办法。报准或正确否定奖1分，漏报或错报罚1分，这时，被试就会把判断标准定在两个分布相交的地方，因为只有这样，才能使结果得分最多。假设这个标准在X轴(感觉)的截点为Xc，当某一感觉X>Xc就判断为“有信号”，X

　　辨别力指数d’及接收者操作特性曲线

　　辨别力指数d’：d’是衡量被试辨别力大小的一个参数，可以作为被试辨别力的指标，是信号分布的平均数MSN与噪音分布MN的平均数的距离。 d' = ZSN – ZN = Z(H) – Z(FA) 判断标准β： β = OSN / ON = O(H) / O(FA) 接收者操作特性曲线(ROC)： 又称为等感受性曲线，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，只不过是在几种不同的判定标准下所得的结果而已。接受者操作特性曲线就是以虚报率为横轴，击中率为纵轴所组成的坐标图，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曲线的特性： (1)β值的改变独立于d’的变化，考察β值变化对P(y/SN)和P(y/N)的影响时发现：当β接近0时，击中概率几乎为0，即信号全当成噪音接受;当β接近无穷大时，虚报率几乎为0，即噪音全当成信号接受;而当β从接近0向无穷大渐变的过程中，将形成一条完整地ROC曲线，曲线在某一处达到最佳的标准βOPT。 (2)ROC曲线的曲率反应敏感性指标d’：对角线，代表P(y/SN)=P(y/N)，即被试者的辨别力d’为0，ROC曲线离这条线愈远，表示被试者辨别力愈强，d’的值当然就愈大。由上可知，d’的变化使ROC曲线形成一个曲线簇，而β的变化体现在这一曲线簇中的某一条曲线上不同点的变化。此外，如果将ROC曲线的坐标轴变为Z分数坐标，我们将看到ROC曲线从曲线形态变为直线形态。这种坐标变换可以用来验证信号检测论一个重要假设，即方差齐性假设。 信号检测论的实验方法： 有无法(Yse-No Method)： 有无法(Yes-No Method)测定被试的辨别力和判断标准时，用两种刺激----信号(SN)和噪音(N)，信号和噪音的差别要足够小(一般接近被试的辨别阈限，可用传统心理物理法进行预备实验来确定)，且信号和噪音的呈现顺序应为完全随机呈现。为了保证结果的稳定性，可选取有经验的被试或在实验过程中给被试以反馈(“对”或“错”).实验后求出辨别力(d’)和和判断标准(β)，并绘制等感受性曲线(ROC曲线)。ROC曲线是在d‘不变和β值不等的条件下绘制的。d‘和β的求法如下:d'= ZSN - ZN β= OSN / ON 其中ZN和ZSN是根据信号分配的平均数(MSN)和噪音分配的平均数(MN)转换的标准分数。OSN和ON分别为ZSN和ZN在正态曲线上对应的概率密度值。 迫选法(Forced-Choice Method)：迫选法(Forced-Choice Method)是信号检测论的又一种方法。用迫选法进行实验时与有无法一样，只用信号(SN)和噪音(N)两类刺激，且信号和噪音的差别也要通过预备实验确定。迫选法的实验程序有以下几个特点： (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，其余的为噪音，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。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，就判断为是信号，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 评价法(Rating Scale Method): 评价法(Rating Scale Method)是信号检测论最常用的方法之一。在有无法的实验中，只要求被试回答是否有信号，被试只有一个判断标准，而在评价法的实验中，不仅要被试回答是否是信号，而且还要回答是肯定或否定的程度，即有多大把握肯定是信号，通常我们把被试作答的肯定程度分为五个等级。 100～80%肯定是SN：肯定是信号 80～60%肯定是SN：可能是信号 60～40%肯定是SN：可能是信号，也可能是噪音 40～20%肯定是SN：可能是噪音 20～0%肯定是SN：肯定噪音

　　信号检测论的应用

　　在医学研究与临床诊断中的应用; 在心理学研究中的应用： (1)在感知觉研究中的应用：用于测量个体的视知觉、听觉和各种皮肤知觉等方面的感受性。 (2)在认知研究中，用于研究被试对不同特征的刺激的编码和判断，以及判断的边准和准确性等。进而，对被试的信息加工过程进行分析。 (3)个体反应倾向性的评价。 (4)在内隐记忆、阈下知觉、意识的研究领域得到了广泛的应用。 在工业心理学中的应用：主要应用于研究人们的警戒水平，避免各种操作和作业的失误造成人员和财产的损失。

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