心理物理学续信号检测论.ppt

心理物理学续信号检测论,信号检测论,现代心理物理学最重要的内容之一 将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理解,信号检测论引入的缘由,传统心理物理学家假定，被试的反应不会受到任何与刺激无关的因素的影响，如被试的态度、期望等。 被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应的刺激强度为感觉阈限。,事实上，P(y)不仅受刺激强度的影响，也受各种非感觉因素的影响。刺激出现概率P(s)就是其中之一。 指尖振动刺激的绝对阈限：P(y)和物理刺激强度之间的关系受到不同P(s)取值的影响，P(s)=0.7时，阈限为1微米；P(s)=0.3时，阈限为1.5微米。,传统心理物理学中，P(s)=1，忽略了P(s)不等于1的情形。 P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现刺激，被试的反应类型有四种： P(y)=P(hit)+P(fa) 1954年，美国心理学家W. P. Tanner和J. A. Swets把信号检测论应用于人的知觉过程，使心理物理学方法发展到一个新的阶段。,信号检测论的基本思想,信号和噪音 决策标准,信号和噪音,信号：刺激，如亮光。 噪音：信号所伴随的背景，对信号起干扰作用的因素，如视觉实验中伴随亮点信号出现的照度均匀的背景。 呈现刺激时，有时只是呈现噪音（N）；有时信号和噪音同时呈现（SN），让被试报告是否出现信号。,信号伴随噪音，或者单独出现噪音，可以分别在心理感受量值上形成两个分布：信号加噪音（SN）分布；噪音（N）分布。 SN分布的均值总是大于N分布的均值。 两个分布呈正态，在中间强度上互相重叠。 SN分布和N分布间的距离可以作为被试感受性的衡量指标，称为辨别力指标（d）。,决策标准,被试每一次感觉产生一定的感觉量值X X很弱，来自噪音分布；X很强，一定是信号。 问题是X处于信号和噪音分布的重叠区域上：X既可能是信号，也可能是噪音，如何判断？,X来自N分布或SN分布的可能性，可以用其在两个分布上的纵线高度（O）来衡量。 X在两个分布上对应的纵线高度之比被称作，记为l(X)： l(X)=O(SN)/O(N) 似然比是X的函数。,信号检测论假设，观察者选择某一个似然比的值作为产生“信号”、“噪音”两种反应的分界点，或称为决策标准（ ）。 观察者的决策规则就是比较当前观察得到的X所对应的似然比l(X)，与观察者自定的决策标准的大小。若l(X)大于等于 ，观察者就是把刺激判断为“信号”；若l(X)小于 ，观察者就把刺激判断为“噪音”。,决策标准受各种非感觉因素的影响，如信号出现的先定概率和利益得失的权衡。 四种反应的利益得失构成“支付矩阵”。,例子1 例子2 例子3,的主要影响因素为信号概率和支付矩阵： =,被试反应=客观的感受过程+主观的决策过程。 传统心理物理法无法把感受性的测量和被试的动机、态度等主观因素造成的反应分开。 信号检测论可以区分被试感受性和反应偏向。,信号检测论的两种指标,辨别力指标d：被试对刺激感受性的度量 判断标准：被试反应偏向的度量,反应偏向（两种指标）,似然比 数学定义：区分“信号”与“噪音”反应的心理感受水平Xc所对应的信号分布纵轴与噪音分布纵轴之比 间接计算方法（如右图）：可以通过4种反应概率的PZO转换得到的Xc分别对应的O（SN）和O（N），两者的比值就是值 =O(SN)/O(N), 1，被试的判断标准比较严 接近或等于1，被试的标准不严也不松 1，被试的判断标准比较松,报告标准C C是横轴上的判定标准位置，C要转换成刺激强度单位，计算公式为： （ I2为高强度刺激 ，I1为低强度刺激， Z1：为低强度刺激时的正确拒斥概率的Z值 ),再认实验 两组图片，一组新的，一组旧的,辨别力指标,被试敏感性指标：内部噪音分布fN(X)与信号加噪音分布fSN(X)间的分离程度。 辨别力d， fN(X)与fSN(X)之间的距离作为敏感性的指标,计算公式 当N分布与SN分布均为常态分布时：,三种敏感性举例,d的大小反映被试客观的感受性，在实验中，只要信号刺激的强度不变， d就不变。 和C的大小反映了被试的反应偏向，即判断标准的变化，如果在实验中改变先定概率的大小或奖惩办法等条件，那么和C就会有相应的改变。 所以，辨别力是相对固定的，而反应偏向则会随条件的改变而改变。,接受者操作特性曲线(ROC曲线),感受性曲线：曲线上各点反映了相同的感受性 虚惊概率为横轴，击中概率为纵轴构成的坐标图,ROC曲线的绘制,图画页再认实验 500页图画，分成5组，每组100张，分别对应0.1、0.3、0.5、0.7和0.9的先定概率 如先定概率0.1时，当作“信号”的图画10张，当作“噪音”的图画90张 记录击中概率和虚惊概率，计算d和,不同先定概率下的d和,以虚惊概率为横坐标，击中概率为纵坐标，连接5点绘成ROC曲线,ROC曲线的属性 （1） 值的变化独立于d的变化； （2） ROC曲线的曲率反应敏感性指标d：对角线表示P(y/SN)=P(y/N)， d为0,方差齐性假设的检验 d的计算中蕴含方差齐性假设 SN=N 检验方法：ROC曲线坐标转化为Z分数后，斜率为1 实验证明方差齐性假设通常不成立，信号分布的方差大于噪音分布的方差,信号检测论的实验方法,有无法 d 评价法 d,1、有无法,这个方法要求事先选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率，然后以随机方式呈现SN或N，要求被试回答，刚才的刺激是SN还是N。 根据被试对呈现刺激的判断结果来估计P(y/SN)和P(y/N)。,反 应,y,n,SN,N,刺 激,P(y/SN) = f1/(f1+ f2) P(y/N) = f3/(f3+ f4),2、评价法,表4 各个确信程度含义,认知研究中的应用,再认记忆研究 抑郁症和老年痴呆记忆症状的诊断 社会认知研究中的应用（攻击行为的研究） 刺激：22 的情境矩阵（恰当的攻击、不恰当的攻击、恰当的不攻击、不恰当的不攻击，其中应该攻击的情境为信号，不应该攻击的情境为噪音） 结果：自身攻击性越高的青少年，在问卷中显示出的d越低；而教养良好的青少年，其d都很高青少年攻击行为是由于不能分辨恰当攻击