信号检测论
信号检测论
信号检测论1 引言信号检测论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 把它运用于人的知觉过程，使心理物理学方法发展到一个新的阶段。
信号检测论不仅测定人对信号的反应，也测定人对噪音的反应，因此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示，这是它优于古典心理物理学方法的地方。
信号检测论有三个基础实验程序，即有无法、评价法、迫选法，其中，评价法可以在相同的时间获得被试更多的信息。
因为评价法不仅要求被试对有无信号做出判断，还要求被试按规定的等级做出评价，即说明每次判断的把握有多大。
在信号检测论中，根据击中率与虚报率可以绘制ROC曲线，又称操作特征曲线、等感受性曲线，是以虚报率为横坐标，以击中率为纵坐标，可以形象的看出随着标准的变化，击中率与虚报率也相应地发生变化的情景。
本次实验使用的是有无法，目的是检验当呈现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，女生一名，年龄20岁。
2.2 仪器两套数字卡片（SN和N），各100张，卡片正面写有1或2位的数字。
二个数字总体分布见表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 程序⑴确定五种SN呈现的先验概率，分别是10%、30%、50%、70%、90%，为了消除顺序效应。
⑵以先验概率为10%的实验为例，主试将100张SN洗匀，顺次抽取5张，再将总体N洗匀，顺次抽45张，组成50张的样本，最后将这50张样本洗匀即可。
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。
信号检验论实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景信号检测论（Signal Detection Theory，SDT）是心理学中用于研究个体在噪声环境中对信号的识别和判断的理论。
该理论强调个体在感知和决策过程中的主观因素，并通过对信号和噪声的辨别能力进行量化分析，揭示个体在感知过程中的心理机制。
本次实验旨在探讨信号检测论在心理学研究中的应用，通过模拟信号和噪声环境，考察被试在不同条件下的信号识别能力和决策倾向。
二、实验目的1. 了解信号检测论的基本原理和实验方法。
2. 探讨信号和噪声对被试识别能力的影响。
3. 分析被试在不同先验概率下的决策倾向。
三、实验方法1. 实验设计本实验采用2（信号与噪声）× 2（先验概率）的混合实验设计，即信号与噪声两个因素各分为两个水平，先验概率因素也分为两个水平。
实验流程如下：（1）向被试介绍实验目的和规则；（2）展示信号和噪声样本，并要求被试判断样本是否为信号；（3）记录被试的判断结果，包括击中、虚报、漏报和正确否定。
2. 实验材料（1）信号样本：随机生成的具有一定频率和振幅的正弦波；（2）噪声样本：随机生成的白噪声；（3）先验概率：信号出现的概率和噪声出现的概率。
3. 被试招募20名年龄在18-25岁之间的志愿者，男女比例均衡。
四、实验结果1. 信号检测指标（1）击中率（Hit Rate）：被试正确识别信号的概率；（2）虚报率（False Alarm Rate）：被试错误地将噪声识别为信号的概率；（3）漏报率（Miss Rate）：被试错误地将信号识别为噪声的概率；（4）正确否定率（Correct Rejection Rate）：被试正确否定噪声的概率；（5）似然比（Likelihood Ratio）：信号与噪声的似然比，用于衡量被试对信号的识别能力。
2. 先验概率对信号检测指标的影响结果表明，先验概率对被试的信号检测指标有显著影响。
当信号先验概率较高时，被试的击中率和正确否定率显著提高，虚报率和漏报率显著降低；当信号先验概率较低时，被试的击中率和正确否定率显著降低，虚报率和漏报率显著提高。
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。
考研心理学备考知识点：信号检测论
信号检测论信号检测论是现代心理物理学重要的内容之一.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动机或判断标准等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。
(一)传统心理物理学的不足50%能察觉到的刺激就是绝对阈限，用P(y)来表示报告“有”的概率，即P(y)=50%的刺激强度就是绝对感觉阈限。
刺激出现的概率P(S)=1，刺激出现并报告“有”，刺激出现并报告“无”。
假如实验中可能出现刺激也可能不出现刺激的话，被试反映就变成了几种?现代心理物理实验：P(S)&ne1刺激出现并报告“有”––击中刺激出现并报告“无”––漏报刺激没有出现并报告“有”––虚报刺激没有出现并报告“无”––正确否定P(y)=击中率+虚报率P(y)是否受到P(S)的影响?1971年，格西德的实验测定指尖震动刺激的绝对阈限。
刺激：施加在被试指尖上的60赫兹震动，刺激强度经过变化震动间隔来调节，设定两种P(S)值：0.3和0.7。
结果：P(y)和物理刺激强度之间的关系明显受到了不同P(S)取值的影响，进而也影响了50%感觉阈限的大小，当P(S)=0.7时，阈限为1微米，P(S)=0.3时，阈限为1.5微米。
(二)色子游戏(三)信号检测论1、信号和噪音：信号：就是刺激S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)2、信号分布和噪音分布信号伴随噪音，和单独出现噪音这两种情况下，分别可以在心理感受量值上形成两个分布：信号加噪音分布(信号分布)SN噪音分布N3、信号检测论的两种独立指标(一)反应偏向或判断标准&beta数学定义：区分信号与噪音反应的心理感受水平(反应标准)所对应的信号分布纵轴与噪音分布纵轴之比。
O(SN)&beta=–––––O(N)标准右移：反应标准变得严格，击中率和虚报率下降，漏报率和正确否定率上升，&beta 值上升。
标准左移：反应标准变得宽松，击中率和虚报率上升，漏报率和正确否定率下降，&beta 值降低。
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
实验心理学信号检测论
3. 优点：由于信号检测论能把感受性或心理辨别力的测量和被试的动机、态度等主观因素引起的反应偏向区分开，它能解决很多传统心理学方法不能解决的问题。 如：（1）精神分裂症患者大小恒常性的研究。在排除反应偏向后，比正常人低得多；（2）指导语对感觉阈限影响的实质的研究（Clark）。研究发现，阈限的变化由判断标准的变化造成。对于特定被试的诊断有重要意义。精神分裂症患者16名；32Hz信号，42Hz噪音；1600次；指导语1：“见到闪光就报告” ——促进性指导语指导语2：“确实有把握见到闪光再报告” ——抑制性指导语恒定刺激法结果：促进条件 36Hz； 抑制条件 33.3Hz信号检测论结果：促进条件 d’1.2 β1.3; 抑制条件 d’1.2 β2.14.适用条件：一般用于信号引起的感觉和干扰信号检测的噪音所引起的感觉不易分清的研究，或者主观倾向对实验结果影响较强的研究中。
信号检测论的原理
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▪ 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。
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➢ 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。
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➢ 3.漏报 当有信号出现时，被试报告为“无”， 这称为漏报（或失察）（miss），以n/SN表示。 把这种判定概率称为漏报条件概率，以P（M）或 P（n/SN）表示。
➢ 4.正确否定 当无信号而只有噪音出现时，被试 报告为“无”，称为正确否定（correct rejection）或正确（correct），以n/N表示。 我们把这个判定的条件概率称为正确否定的条件 概率，以P（CR）或P（n/N）来表示。
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▪ 在噪音背景下，无论将Xc确定在哪一位置，都存在有 错误的可能，即虚惊错误FA和漏检错误M。如上图所 示，曲线P0（X）在Xc右面部分所包含面积为虚惊率 QFA，曲线P1（X）在Xc左面部分所包面积为漏检率QM。
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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N
P(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。
方法
被试：关雨庆，女，20岁。
实验材料：信噪比确定的词语材料（PPT ）
实验过程： 被试首先用鼠标双击给定的PPT ，被试仔细阅读指导语，并按照指
击中f1 漏报f2 虚报f3 正确否定f4
导语进行实验。
屏幕出现指导语：请同学单独完成该实验！
请按照操作进行实验，不要提前翻看下面的内容
请首先做好记录纸，如下：
抽象词5:2
1、2、3、……
从1写到56
点击“幻灯片播放”按钮
实验开始后，将依次出现40个词语，每个词语将呈现3秒，间隔2秒后呈现下一个词语。
被试尽可能地记住这些词语，一会儿进行再认测验。
学习阶段结束后进行一个再认的测验。
屏幕上将依次出现56个词语，其中40个是刚才呈现过的，另外16个是刚才没有呈现过的。
每个词语将呈现3秒，间隔2秒后呈现下一个词语。
如果你认为该词语是刚才呈现过的，请在答题纸上相应的空格中写“Y”，否则写“N”，每次呈现都必须回答，答不出来可以猜测。
第二次实验信噪比为2：5，其他过程与上述相同。
实验结果
信噪比2：5 5：2
序号呈现报告判断呈现报告判断
1 N N对Y Y 对
2 N N对Y Y 对
3 Y Y对N N 对
4 Y N 错Y Y 对
5 N N对Y Y 对
6 Y Y对X X 对
7 Y Y对Y Y 对
8 N N对N N 对
9 Y Y对N N 对
10 N N对Y Y 对
11 N N对N N 对
12 N N对Y Y 对
13 N N对N N 对
14 Y Y对Y Y 对
15 N N对Y Y 对
16 N N对N N 对
17 Y Y对Y Y 对
18 N N对N N 对
19 N N对Y Y 对
20 Y Y对Y Y 对
21 N N对Y Y 对
22 N N对Y Y 对
23 N N对N N 对
24 Y Y对Y Y 对
25 N N对Y Y 对
26 N N对Y Y 对
27 N N对Y Y 对
28 N N 对Y Y 对
29 N N对Y Y 对
30 Y Y对Y N 错
31 N N对Y Y 对
32 N N对Y Y 对
33 N N对Y Y 对
34 N N对Y Y 对
35 N N对Y Y 对
36 Y Y对N N 对
37 Y N 错Y Y 对
38 N N对Y Y 对
39 Y Y对N Y 错
40 N N对N N 对
41 N N对Y Y 对
42 N N对Y N 错
43 N N对Y Y 对
44 N N对Y Y 对
45 N N对N N 对
46 N N对Y Y 对
47 N N对N N 对
48 N N对Y Y 对
49 N N对N N 对
50 Y Y对N N 对
51 N N对Y Y 对
52 Y Y对Y Y 对
53 N N对Y Y 对
54 N N对Y Y 对
55 Y N 错Y Y 对
56 N N对Y Y 对
经过数据统计得到如下结果
信噪比2：5
击中13 漏报3
虚报0 正确否定40
击中率= 13/16 = 81.25%
虚报率= 0/ 40 = 0%
查表得出击中率的纵坐标为0.28848 虚报率的纵坐标为0.39894
击中率的Z值为-0.89 虚报率的Z值为0
判断标准β = 0.28848/0.39894 = 0.72312
感受性水平d’ = 0+0.89 =0.89
信噪比2：5
击中38 漏报2
虚报1 正确否定15
击中率= 38/40 = 95%
虚报率= 1/ 16 = 6.25%
查表得出击中率的纵坐标为0.10226
虚报率的纵坐标为0.39387
击中率的Z值为-1.65
虚报率的Z值为0.16
判断标准β = 0.10226/0.39387 = 0.25963
感受性水平d’ = 0.16+1.65 =1.81
ROC曲线如图（1）
讨论
呈现刺激前，被试者知道N和SN各自出现的概率。
从上表可以看出先定概率影响重量辨别感受性和判断标准。
在被试的反应中，当先定概率较小时，被试的判断标准就高，其就会倾向于少说信号。
当先定概率较大时，被试的判断标准就降低，其就会倾向于多说信号。
然而先定概率越大，判断标准就越松；先定概率越小，判断标准就越严格，这就影响到了被试的反应，即被试在决定某一个感觉是由信号或噪音引起时，是根据自己的主观标准来判断的，这个判断标准受SN呈现的先定概率的影响。
从实验结果可以看出，被试在不同的先验概率中，信号的击中率和虚报不同。
先验概率越小，击中率越大，虚报率越小。
这可以从以下方面分析：与被试本身对实验的态度有关，被试可能感到烦了而放松标准；也可能产生疲劳效应，也可能是由于随着先验概率的增加，被试越来越倾向于回答“信号”，使得击中率和虚惊率都有所增加，其结果是使得β值降低，从而显示反应标准越来越不严了，也可能由于被试知道信号和噪音出现的次数，使被试产生期望误差。
结论
通过实验准确测出了被试在不同先验概率下对重量差别的感受性d′和反应标准β，数据可见相关表格。
实验数据显示，SN的先验概率对被试的判断标准和感受性水平确实存在影响。
参考文献
朱滢著，实验心理学，北京大学出版社，p57~68。