信號(hào)檢測(cè)論(有無法)

1、信號(hào)檢測(cè)論（有無法）梁振宇20142014 級(jí)心理學(xué) 2 2 班 20147042172014704217摘要 本實(shí)驗(yàn)選取了嶺南師范學(xué)院教科院 20142014 級(jí)心理學(xué) 2 2 班的一名女生作為被試，運(yùn)用信號(hào)檢測(cè)論的有 無法測(cè)量被試在先定概率下的辨別力指數(shù)和判斷標(biāo)準(zhǔn)的大小，并繪制岀ROCROC 曲線，檢驗(yàn)信號(hào)檢測(cè)論的先定概率發(fā)生變化時(shí)，被試的擊中率、虛報(bào)率、辨別力指數(shù)和判斷標(biāo)準(zhǔn)是否受其影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1 1）當(dāng)先定概率增加時(shí)，辨別力指數(shù)變化較大，判斷標(biāo)準(zhǔn)變化不大；（2 2）當(dāng)先定概率增加時(shí)，被試的擊中率和虛報(bào)率基本穩(wěn)定。關(guān)鍵詞 信號(hào)檢測(cè)論 有無法 先定概率 判斷標(biāo)準(zhǔn)B辨別力指數(shù) d dRO

2、C曲線1、引言信號(hào)檢測(cè)論（SignalSignal DetectionDetection TheoryTheory，簡(jiǎn)稱 SDTSDT，是一種心理物理法，是關(guān)于人們?cè)?不確定的情況下如何作出決定的理論。它是信息 論的一個(gè)重要分支，19541954 年，美國(guó)心理學(xué)家 W.P.TannerW.P.Tanner 和JASwetsJASwets 把它運(yùn)用于人的知覺 過程，使心里物理學(xué)方信號(hào)檢測(cè)論（有無法）法發(fā)展到一個(gè)新的階段，它的出現(xiàn)徹底改變了以往人們對(duì)閾限的理解，將 客體客觀的感受性和主觀的動(dòng)機(jī)、反應(yīng)偏好等加 以區(qū)分，從而解決了傳統(tǒng)心理物理學(xué)所無法解決 的問題。信號(hào)檢測(cè)論有兩個(gè)獨(dú)立指標(biāo)：一是感覺辨別

3、力指標(biāo)（d=Z擊中-Z虛報(bào)）表示感知能力，又稱感覺敏 感性；另一個(gè)是反應(yīng)偏向，可用判斷標(biāo)準(zhǔn)（滬擊 中率的縱坐標(biāo)/ /虛報(bào)率的縱坐標(biāo)）來表示，它包 括利益得失、動(dòng)機(jī)、態(tài)度等因素。信號(hào)和噪音是信號(hào)檢測(cè)論的基本概念。 信號(hào) 檢測(cè)論實(shí)驗(yàn)一般是在信號(hào)和背景分不清的條件 下進(jìn)行，對(duì)信號(hào)檢測(cè)起干擾作用的背景稱為 噪 音”。主試呈現(xiàn)的刺激，有時(shí)只呈現(xiàn)“噪音”刺 激（以 N N 表示）；有時(shí)在信號(hào)刺激呈現(xiàn)的同時(shí)呈 現(xiàn)噪音刺激（以 SNSN 表示），讓被試對(duì)信號(hào)刺激做 出反應(yīng)。在呈現(xiàn)刺激之前，主試告訴被試刺激N N 和 SNSN 各自出現(xiàn)的概率，這個(gè)概率稱為先定概 率，同時(shí)對(duì)被試說明判定結(jié)果的獎(jiǎng)懲辦法。 每次 實(shí)

4、驗(yàn)呈現(xiàn)的無論是 N N 還是 SNSN 都是隨機(jī)安排的。 主試在呈現(xiàn)刺激之前要給被是一個(gè)預(yù)備信號(hào)。在 信號(hào)檢測(cè)論的實(shí)驗(yàn)中，被試對(duì)有無信號(hào)出現(xiàn)的判 定有四種結(jié)果：擊中、虛報(bào)、漏報(bào)和正確否定。擊中，是當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)（SNSN，被告報(bào)告為 “有”，這稱為擊中，以 Y/SNY/SN 表示。這個(gè)判定的 概率被稱為擊中的條件概率，以 P P（Y/SN）表示。 虛報(bào)，是當(dāng)只有噪音出現(xiàn)時(shí)（N N）, ,被試報(bào)告“有”， 這稱為虛報(bào)。這個(gè)判定的概率被稱為虛報(bào)條件概 率，以 P P（Y/NY/N）表示。漏報(bào)，是當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)（N N）, 被試報(bào)告“無”，這稱為漏報(bào)，以 n/SNn/SN 表示。這 種判定的概率被稱為漏

5、報(bào)條件概率， 以 P P（ n/SNn/SN） 表示。正確否定，是當(dāng)噪音出現(xiàn)時(shí)（SNSN,被試 報(bào)告“無”。這個(gè)判定的概率被稱為正確否定概 率。用三線表表示如下：反應(yīng)Yn刺激信號(hào) SNfif2噪音 Nf3f4三線表中：fl為擊中次數(shù)，f2為漏報(bào)次數(shù)，f3為 虛報(bào)次數(shù)，f4為正確否定次數(shù)，擊中概率 P P（Y/SNY/SN） = =f1/（f1+f2），虛報(bào)概率 P P（Y/NY/N）= =f3/（f3+ f4）。主試 通過改變先定概率 P P（S SN N和 P P（N N）,改變判定 結(jié)果的獎(jiǎng)懲方法以及改變指導(dǎo)語等來改變被試 采用的判斷標(biāo)準(zhǔn) 尸擊中率的縱坐標(biāo)/ /虛報(bào)率的縱 坐標(biāo)，而辨別力指

6、數(shù)d=Z擊中-Z虛報(bào)，則不受情緒、動(dòng)機(jī)等影響。顯然被試會(huì)由于主試改變先定概率等 因素，而采取不同態(tài)度，即判斷標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而影響 到實(shí)驗(yàn)結(jié)果（円被試掌握的標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)，日說明被 試掌握的標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)不松，B1 說明被試掌握的標(biāo)準(zhǔn)較松），d越大表示敏感性越高，d越小，表示敏感性越 低。信號(hào)檢測(cè)論有三種方法：有無法、評(píng)價(jià)法和 迫選法。有無法的基本程序是當(dāng)主試呈現(xiàn)刺激 后，讓被試判定所呈現(xiàn)的刺激中有無信號(hào)， 并給 予口頭報(bào)告，被試的反應(yīng)很簡(jiǎn)單。被試對(duì)有無信 號(hào)出現(xiàn)的判斷的四種結(jié)果：擊中、虛報(bào)、漏報(bào)和 正確否定，但判斷的條件概率一般只用擊中的條 件概率和虛報(bào)的條件概率，因?yàn)槠渌膬蓚€(gè)是這 兩個(gè)條件概率的互補(bǔ)。ROC

7、ROC 曲線一一操作者特征曲線，又叫做等感 受性曲線，以虛報(bào)率為橫坐標(biāo)，擊中率為縱坐標(biāo) 繪出。ROROC C曲線的曲率代表著被試對(duì)信號(hào)的感受 性以及他（她）的反應(yīng)指標(biāo)。當(dāng)信號(hào)本身的強(qiáng)度 很大時(shí)，ROCROC 曲線向左邊彎得更高；當(dāng)信號(hào)變?nèi)酰?ROCROC 曲線就向 4545 度對(duì)角線靠攏。換句話說，即 ROCROC 曲線的曲率是由信號(hào)強(qiáng)度來決定的，與被試 的判斷標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)，它是由被試的感受性和信號(hào)強(qiáng) 度共同決定的。前人對(duì)應(yīng)用信號(hào)檢測(cè)論的研究有很多，但我 們現(xiàn)在的目的是通過重量鑒別，學(xué)習(xí)信號(hào)檢測(cè)論 實(shí)驗(yàn)的有無法。2、實(shí)驗(yàn)方法2.1 被試被試是嶺南師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院 20142014 級(jí)心 理學(xué)（

8、師范）2 2 班一名女生，年齡 1919,智力正常，身體健康。2.2實(shí)驗(yàn)儀器和材料EPT512ZEPT512Z 腫量鑒別器中的 100100 克， 104104 克，108108 克，112112 克各一個(gè)，顯示屏擋板一個(gè)2.3實(shí)驗(yàn)方法主試把 104104 克，108108 克和 112112 克分別讓被試 和 10100 0克比較 1010 次，總共 3030 次，選出一個(gè)在 1010 次比較中 7 7次或 8 8 次覺得比 100100 克重的作為 信號(hào)刺激，最后選定了 108108 克。100100 克作為噪音。 主試按以下三種不同的SNSN 和 N N 出現(xiàn)的先定概率 安排實(shí)驗(yàn)順序如下

9、：順序(2 2)(3 3)先定概率P(SN) 205080P(N) 805020每種先定概率做 100100 次(分兩輪，每輪 5050 次)， 主試做好實(shí)驗(yàn)記錄。每 5050 次實(shí)驗(yàn)開始之前，主試先讓被試熟悉 以下信號(hào)刺激(SN)SN)和噪音刺激(N)(N)的區(qū)別，同時(shí) 告訴被試這 5 50 0次中信號(hào)出現(xiàn)的概率和噪音出現(xiàn) 的概率。接著開始實(shí)驗(yàn)，主試給被試沖量刺激。 舉例：記錄表中第一大列0.500.50 概率。第一次主 試呈現(xiàn)刺激，被試回答“信號(hào)”，則主試記錄“ + +”, 第二次呈現(xiàn)信號(hào)，被試回答“噪音”，則主試記 錄“一”，第三次呈現(xiàn)噪音，被試回答“噪音”。 則記錄“一”，第四次呈現(xiàn)噪

10、音，被試回答“信 號(hào)”，則記錄“ + +”。第五次呈現(xiàn)信號(hào)，回答“噪 音”則記錄“一”?？傊?，主試按隨機(jī)原則呈現(xiàn) 信號(hào)和噪音，只要信號(hào)呈現(xiàn)滿足先定概率即刻。 每做完 5050 次，休息 3 3 分鐘，然后告訴被試下面 要做實(shí)驗(yàn)的先定概率及讓其熟悉信號(hào)和噪音。再 按上述方法測(cè)試，直到做完 300300 次為止。兩次呈 現(xiàn)刺激時(shí)間間隔應(yīng)大于 3 3 秒。被試用優(yōu)勢(shì)手繞過迷宮的擋板接受刺激，被 試提舉重量時(shí)，提的高低，快慢要前后一致，并根據(jù)自己的判斷啊辦稿“信號(hào)”和“噪音”。2.4 數(shù)據(jù)處理采用 ExcelExcel 數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析計(jì)算，通過查 P-Z-0P-Z-0 轉(zhuǎn)換表找出相

11、應(yīng)的數(shù)值計(jì) 算出判斷標(biāo)準(zhǔn)B和辨別力指數(shù)d3、結(jié)果分析3.1 三種先定概率的實(shí)驗(yàn)結(jié)先定概率（0.2 ）報(bào)告 (Y)報(bào)告（n）SN173N2852表 1 1 先定概率 P P（ SNSN） 為 0.20.2 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果先定概率（0.5 ）報(bào)告 (Y)報(bào)告（n）SN4010N1832(Y/N)表 2 2 先定概率 P(P( SN)SN)為 0.50.5 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果先定概率(0.8 )報(bào)告(Y)報(bào)告(n)SN6911N812表 3 3 先定概率 P(P(SN)為 0.8的實(shí)驗(yàn)結(jié)果先定概率P(Y/SN)0.200.850.350.500.800.360.800.860.40表 4 4 不同先定概率 P

12、P (SN)SN)下的擊 中率和虛報(bào)率3.2 不同先定概率下的辨別力指數(shù)d d和判斷標(biāo)準(zhǔn)B根據(jù)不同先定概率下的擊中率和虛報(bào)率， 查 找P-Z-0P-Z-0 轉(zhuǎn)換表，計(jì)算出辨別力指數(shù) d d 和判斷 標(biāo)準(zhǔn)如下表先定概率P(SN) 0.200.500.80P Z O P Z O P Z OY/SNY/SN0.850.851.0361.0360.2330.2330.800.800.8410.8410.2800.280 0.860.86 1.081.080.2230.223Y/NY/N0.350.35-0.385-0.3850.3710.3710.360.36-0.358-0.3580.3740.37

13、40.400.40-0.253-0.2530.3860.3860.200.850.35d /0.6510.6510.4830.4833.3 根據(jù)不同先定概率下的擊中率和虛報(bào)率繪制ROC 曲線10.8270.827130.5780.5780.628.6280.7490.749表 5 5不同先定概率下的辨別力指數(shù)d d和判斷標(biāo)準(zhǔn)BROC Curve4、討論當(dāng)信號(hào)本身的強(qiáng)度很大時(shí)， 它容易被覺察， 因 此 ROROC C曲線向左彎得更高；當(dāng)信號(hào)變?nèi)鯐r(shí)，ROCROC曲線就向 4545 度對(duì)角線靠攏。換句話說，即 ROCROC 曲線的曲率是有信號(hào)強(qiáng)度決定的，與被試的判斷 標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)。當(dāng)然，信號(hào)增強(qiáng)也保證了

14、信號(hào)能更多 地被覺察，因此，ROCROC 曲線的曲率是有由被試的 感受性和信號(hào)強(qiáng)度所共同決定的。根據(jù)數(shù)據(jù)得到的 ROCROC 曲線離對(duì)角線（辨別力指數(shù) d d =0=0）較近, 說明被試的感受性較低。每一個(gè)人的感受性是不 同的，不會(huì)影響判斷標(biāo)準(zhǔn)。我們知道影響被試判斷標(biāo)準(zhǔn)的因素主要有信 號(hào)出現(xiàn)的概率 P P（ SNSN）（先定概率）和對(duì)被試的 獎(jiǎng)懲方法，在這里，我們主要討論 SNSN 的先定概 率。當(dāng)先定概率低時(shí)，被試不輕易回答有信號(hào)， 表明被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)高。當(dāng)先定概率高時(shí)，被試 傾向于回多說信號(hào)，表明被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)低。換 句話說，即當(dāng)信號(hào)不經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)，被試獲得很強(qiáng) 的感覺才說有信號(hào)；而當(dāng)信號(hào)頻頻發(fā)生時(shí)，被試 獲得輕微的感覺就說有信號(hào)了。但是當(dāng)幾輪實(shí)驗(yàn) 中，從表 2 2 中可以看出，當(dāng)先定概率不同時(shí)，被 試的辨別力指數(shù)dx并不穩(wěn)定，發(fā)生較大的變 化， 說明結(jié)果并不符合理論上應(yīng)為隨著先定概率 增大，判斷標(biāo)準(zhǔn)減小。說明本