信号检测论的原理.ppt

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1、第三节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。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

2、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。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

3、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

4、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

5、的方式发生了变化。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。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

6、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。尽管在使用这些传统的心理物理学方法时，曾考虑到被试的态度、偏好、倾向和所采用的标准对测量阈限所产生的影响，并且采取了一些措施来消除这些影响。例如在极限法中，采用渐增系列、渐减系列呈现刺激，用以平衡习惯误差和期望误差。又如用AB法平衡练习误差和疲劳误差；用指导语规定被试的反应标准，并使之保持前后一致；有时对被试事先加以训练，使其在实验中的反应保持稳定等等。但这一系列的措施，只能是使影响阈限的估计因素保持恒定，并不能测出被试的反应标准，也不能把反应标准和辨别

7、力分开。例如，恒定刺激法的三类反应。由于反应的偏好和自信程度不同，所测得的阈限往往差别很大。因此，把感受性和判断标准加以区分，是心理物理实验中早待解决的问题。二、信号检测论的统计学原理心理学上的信号检测实验一般是在信号和背景不易分清的条件下进行的。对信号检测起干扰作用的背景叫噪音，这“噪音”不仅是指纯音信号出现时其他的噪音而言的；在视觉实验中，伴随着亮点信号出现时的照度均匀的背景也叫做“噪音”。总之，对信号起着干扰作用的因素都可当作“噪音”。一般的心理物理的辨别实验，其中包含着刺激A和刺激B。在这种情况下，可将

8、其中一个刺激作为噪音，另一个作为信号。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），让被试对信号刺激做出反应。在呈现刺激前，主试要先告诉被试者N和SN各自出现的概率。这个概率称为先定概率（或先验概率）。同时对被试者说明判定结果的奖惩办法。因为先定概率和奖惩办法都将影响被试者的判定标准，每次实验呈现的是N还是SN是随机安排的。主试在呈