西南师范大学：《实验心理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第3章 传统心理物理法（信号检测论的原理）

五、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

五、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

(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。田

（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。[E]

·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

• 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。[E]

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

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

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

• 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

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

• 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

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

• 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

这里必须分清两个问题 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

• 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

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。 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

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。 • 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

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, 是被试判定刺激是否出现的标准

• 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