ML和DL算法评估(Precision/Recall/F1 score/Specificity/ROC/AUC/AP)总结

机器学习和深度学习算法评估

为了包含尽可能多的性能指标，我们这里只讨论二分类(0/1)问题，比较常见的性能指标包括但不仅限于Precision、Recall(又称为Sensitivity)、Accuracy，F1 score(f1)，Specificity，ROC，AUC，AP(mAP)，下面我们讨论一下这些指标的具体含义。

注：暂且用1代表正样本，0代表负样本

TP：实际为1，预测为1，预测正确，预测值为1(正样本)，记为True Positive
TN：实际为0，预测为0，预测正确，预测值为0(负样本)，记为True Negative
FP：实际为0，预测为1，预测错误，预测值为1(正样本)，记为False Positive
FN：实际为1，预测为0，预测错误，预测值为0(负样本)，记为False Negative

• Precision(精确率)
  　
  P=TPTP+FP P = T P T P + F P
  
  　解释：精确率关注正样本，意义就是在所有预测为1(正样本)的样本中，预测正确的概率
• Recall(召回率，又称为Sensitivity(敏感性))
  　
  R=Sen=TPTP+FN R = S e n = T P T P + F N
  
  　解释：召回率(敏感性)同样也是关注正样本，意义就是在所有实际为1(正样本)的样本中，预测正确的概率
• Accuracy(准确率)
  　
  Acc=TP+TNTP+TN+FP+FN A c c = T P + T N T P + T N + F P + F N
  
  　解释：准确率就是在所有样本中，预测正确(无论预测结果，只要预测正确即可)的样本占总样本的比例
• F1 score
  　
  F1=2∗P∗RP+R F 1 = 2 ∗ P ∗ R P + R
  
  　解释：F1 score综合反映了Precision和Recall，是两者的在模型中的综合体现，是较常用的一个指标
• Specificity(特异性)
  　
  Spe=TNTN+FP S p e = T N T N + F P
  
  　解释：Spe关注于负样本，等价于正样本中的Recall，在医学中此指标使用较多

• ROC(Receiver operating characteristic)曲线及其下的面积AUC(Area Under Curve)
  　ROC曲线以TPR(Recall或者Sen)为纵轴，FPR(1-TPR)为横轴，根据不同的threshold画出的曲线，如何画出ROC曲线呢？通常情况下，我们是按照threshold=0.5计算TPR、FPR的，当我们选择0.1~1.0之间不同的值作为threshold时，分别求出TPR、FPR，将其值作为坐标，连接点形成曲线，形成ROC曲线，其下的面积称为AUC，AUC面积越大，代表模型预测效果越好，如下图所示：
  　
  　注：图为五折交叉验证的ROC曲线和相应的AUC值，其中的黑色曲线为平均值。在这里有必要提出一个新的概念叫做约登系数，其计算方式为Sen+Spe-1，其等价形式为Sen-(1-Spe)=TPR-FPR，反映在ROC曲线图中就是y-x，最大约登系数反映了模型最好的分辨能力，此时的Sen和Spe最接近真实值。

• Average precision(＆ｍAP)
  　　AP:只是AP代表以recall和precision为横纵坐标，取不同的threshold时所围成的面积;
  　　mAP:当分类器任务不仅仅局限于二分类时，比如是imageNet上的1k分类任务，我们计算所有类的AP，而后进行平均，就得到了mAP
  以上论述的性能指标，在Machine Learning和Deep Learning中较为常用，除此之外还有一些其他的指标，such as:AP、mAP,Hamming loss(汉明损失)，有时间再和大家一起分享讨论。

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作者：gengmiao 时间：2018.02.25,原创文章，转载请保留原文地址、作者等信息