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

2.3 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。

⑶ 将数字分布表（表1）给被试看，时间为5分钟。

⑷ 5分钟后，主试收回分布表，并对被试说：下面我要连续给你看50张卡片，这50个数目中有45个来自N总体，只有5个来自ＳＮ总体，每次你看到一个数都必须说＂Ｎ＂或“ＳＮ”。请你仔细分辨，说的对的越多越好。每张卡片呈现2秒，间隔5秒。

⑸ 每呈现50张卡片休息一次。主试依照以上步骤进行余下实验，每轮实验开始时，都必须对被试说清楚P（N），P（SN）各是多少。

3 结果

  本次实验采用先验概率分别为10%、30%、50%、70%、90%的实验处理，测量当信号和噪音的概率发生改变时，被试的辨别力和判断标准是否有所改变。5种击中率和虚报率的统计结果如下，表明当被试清楚信号量大于噪音量的时候，被试更倾向于多汇报信号，于是虚报率也就相应提高，判断标准较宽松，反之，当噪音量明显大于信号时，被试则倾向于少汇报信号，漏报率较大，判断标准较严格。

  但是，在先验概率50%和70%的实验中，被试的击中率明显大于虚报率，出现高击中低虚报的情况，这与理论推导的结果不太一致，导致本次实验根据结果数据画出的ROC曲线并不是完全的沿45°线向左上角弓起的曲线，而是有上升的情况，出现这种现象应该与实验误差以及被试状态有关。

表2 先验概率为10%时的刺激反应矩阵

 

表3 先验概率为30%时的刺激反应矩阵

 

表4 先验概率为50%时的刺激反应矩阵

 

表5 先验概率为70%时的刺激反应矩阵

 

表6 先验概率为90%时的刺激反应矩阵

 

表7 不同先验概率下的判断标准和感受性

图1 根据表7绘制的ROC曲线

4 讨论

  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。本次实验采用的是有无法，这种方法要求主试事先选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率（即先验概率），然后以随机的方式呈现刺激，要求被试回答刚才的刺激是SN还是N。

  本次实验的结果表明，在被试知道信号明显多于噪音，并且没有任何奖惩制度影响被试选择时，被试大多倾向于多报告信号少报告噪音，采用较为宽松的判断标准，这样击中率和虚报率都会较高，例如先验概率为90%的实验；当被试明显知道噪音多于信号时，则会出现少汇报信号多汇报噪音，采用较为严格的判断标准，虚报率低漏报率较高，例如先验概率为10%和30%的实验。

  然而，在本次实验的50%和70%的先验概率的实验中，与信号检测论的有出入，按照理论推导，被试应该在50%的先验概率时击中率和虚报率较为接近，而70%的先验概率时被试应该倾向于报告SN，虚报率较高，但在本次实验中，这两次的结果都是击中率高虚报率低，在ROC曲线上表现为在左上角，与其余的数据并不成一条曲线，造成这种情况的原因我们估计与被试对数字分布表的学习效果、策略选择以及卡片的随机程度有关，而且有时主试洗卡片时会出现没有充分洗匀的情况，被试在看卡片时，将16以上的都报告为SN，将16以下的报告为N，并且在进行完前面两次实验后，对于数字的熟悉程度也大幅上升，，所以被试判断刺激时就更为准确，出现高击中和低虚报的情况。

  由于本次实验数据不太理想，实验过程中存在误差，故本次实验的ROC曲线并不是标准的向左上角弓起的曲线，与理论结果又出入。

5 结论

  本次实验发现，当呈现的信号与噪音的先验概率发生变化时，对被试的感受性和判断力是由影响的，但是，并不是唯一的影响，在实验过程中存在许多误差都会对结果产生影响，以及被试对材料的熟悉程度，被试对信息的加工程度不同，还有主试的奖惩制度也会影响被试的判断标准，所以在本次实验的结果下画出的ROC曲线与标准的有所不同。

参  考  文  献

朱滢.2009.《实验心理学》(第二版).北京.北京大学出版社

第二篇：信号检测论反应时复习题

1、小明完成简单反应需要200毫秒，完成辨别反应需要450毫秒，完成选择反应需要700毫秒，那么选择过程需要（ ）毫秒？

A. 50 B. 500 C. 250 D. 700

2、唐德斯的减数法把反应分为三类，即A、B、C三种反应，其中反映是最长的是（ ）。

A. 简单反应时 B. 选择反应时 C. 辨别反应时 D. 复杂反应时

3、首先提出加因素法实验逻辑的是（ ）。

A. 唐德斯 B. 哈密尔顿 C. 霍克基 D. 斯腾伯格

4、如果要被试对正确肯定的句子和正确否定的句子做反应，反应时可能会（ ）

A. 正确肯定＞正确否定 B. 肯定＜否定 C. 正确肯定=正确否定 D. 不确定

5、练习与反应时间的关系相当密切。随着练习次数的增多，反应时会（ ）

A. 一直增加 B. 一直减少 C. 先增加然后趋于稳定 D. 先减少然后趋于稳定

6、加因素法假设：如果两个因素有交互作用，那么它们是（ ）

A. 作用于不同加工阶段 B.是独立的 C. 作用于同一加工阶段 D. 可以相加的

7、在一次司法审判中，将一名无辜者判定为有罪，这在信号检测论中被称作（ ）

A. 击中 B. 漏报 C. 虚报 D. 正确拒绝

8、在一段时间内由10架飞机飞过，其中6架为敌机， 雷达报告到其中的5架，并把2架

民用机误报为敌机，雷达的漏报率为（ ）。

A. 0.2 B. 0.5 C. 0.6 D. 0.8

9、在上题中，雷达的正确拒绝率为（ ）

A. 0.2 B. 0.4 C. 0.5 D. 0.6

10、在上题中雷达的击中率为（ ）

A. 0.4 B. 0.5 C. 0.6 D. 0.8

11、在上题中雷达的虚报率为（ ）

A. 0.2 B. 0.5 C. 0.6 D. 0.8

12、增加击中的奖励数会使（ ）。

A. 辨别力指数dˊ增加 B. 辨别力指数dˊ降低

C. 判断标准β增加 D. 判断标准β降低

13、ROC曲线左下角各点表示（ ）。

A. 被试辨别力强，dˊ值大 B.判断标准偏高，β值大

C. 被试辨别力弱，dˊ值小 D. 判断标准偏低，β值小

14、非典期间，为了防止非典的传播，大量发烧病人都被当作非典疑似病人隔离，此时（ ）。

A. 漏报率增加 B. 虚报率增加 C. 击中率减少 D. 虚报率减少

15、接收者操作特性曲线就是以（ ）为横轴。

A. 漏报概率 B. 击中概率 C. 虚惊概率 D. 正确否定概率

16、听觉掩蔽是两个声音同时呈现时，一个声音因受到另一个声音影响而（ ）的现象。

A. 减弱 B. 增强 C. 先增强后减弱 D. 先减弱后增强

17、增加信号的先验概率会使（）

A辨别力指数d? 增加 B辨别力指数d?降低 C判断标准?增加 D判断标准降低

18、ROC曲线离对角线越远，表示（）

A被试辨别力越强，d?值就越大 B被试辨别力越弱，d?值就越小

C、?值越大 D、?值越小

19、序列反应时任务试图将反应时实验的逻辑应用于（）心理过程的研究。

A有意识 B无意识 C潜意识 D前意识

20、序列反应时任务试图证明（）的存在。

A内隐社会认知 B阈下知觉 C序列学习 D内隐学习

21、序列反应时任务应用哪种反应时技术推出内隐学习的发生？（）

A减数法 B加因素法 C 开窗实验 D速度—反应权衡

22内隐联想测验是以（）为指标来进行的。

A概率密度 B反应时 C正确率 D信心评价

23、内隐联想测验是对（）进行测量。

A内隐社会认知 B內隐记忆 C无意识想象 D无意识推理

24、某研究者想以反应时为指标来研究人们对老年人是否存在偏见，请你向他推荐一种研究方法（）。

A减数法 B加数法 C开窗实验 D内隐联想测验

1C 2B 3D 4B 5D 6C 7C 8B 9C 10B 11B 12D 13B 14B 15C 16A 17D 18A 19B 20D 21A 22B 23A 24D

1、 最小变化法产生的主要误差有（）

A动作误差 B习惯误差 C时间误差 D期望误差

2、 心理物理学中建立等级量表的主要方法有（）

A等级排列法 B数量估计法 C差别阈限法 D对偶比较法

3、 可以被看作是信号检测论中的噪音的是（）

A非典期间普通的发烧病人 B汽车鸣笛的声音 C伴随着亮点信号出现时的照度均匀的背景 D军事雷达扫描到的普通船只

4、 下列关于反应时的概念说法正确的是（）

A反应时间往往也被称为“反应的潜伏期”

B反应时是指大脑进行加工的时间

C反应时是刺激呈现到反应开始之间的时距

D反应时是大脑做出指令到反应开始的时距

5、 反应的潜伏期包括（）

A感觉器官接收刺激的时间 B大脑加工所需的时间 C神经传入传出所需的时间 D肌肉效应器反应所需的时间

6、 下列属于反应时的是（）

A在红灯亮了2秒钟后，鸽子开始啄键来获得食物

B在发令枪响0.1秒后小明冲出了起跑线

C小明只用了两个小时就学会了三步上篮

D小明可以做曲臂悬垂3分钟

7、 下列说法正确的是（）

A刺激选择数目越多，反应时越长

B刺激相似程度越低，反应时越长

C刺激选择数目越少，反应时越长

D刺激相似程度越高，反应时越长

8、 能够影响反应时的因素有（）

A刺激选择数目 B被试的动机 C任务的难度 D个体差异

9、 通过减数法计算选择过程的时间和辨别过程的时间的公式是（）

A、 辨别时间=CA

B、 辨别时间=BC

C、 选择时间=BC

D、 选择时间=BA

10、 应用减数法进行证实的实验有（）

A句子—图画匹配实验 B字母转换实验

C短时记忆信息提取过程实验 D心理旋转实验

11、 加因素法假设：如果两个因素没有交互作用，那么它们是（）

A作用于不同加工阶段 B作用于同一加工阶段

C是独立的 D可以不相加的

12、 在复杂任务的行为中，反应时间常包括（）

A基线时间 B一个或者多个认知加工过程的时间

C反应键的延迟反应时间 D其他随即因素导致的反应时间误差