深度学习分类问题中accuracy等评价指标的理解

在处理深度学习分类问题时，会用到一些评价指标，如accuracy（准确率）等。刚开始接触时会感觉有点多有点绕，不太好理解。本文写出我的理解，同时以语音唤醒（唤醒词识别）来举例，希望能加深理解这些指标。

 

1，TP / FP / TN / FN

下表表示为一个二分类的混淆矩阵（多分类同理，把不属于当前类的都认为是负例），图中的四个参数均用两个字母表示，第一个字母表示判断结果正确与否（正确用T（True），错误用F（False），第二个字母表示判定结果（正例用P(Positive)，负例用N(Negative)）。四个参数的具体意思如下：

 

 

TP (True Positive)：表示实际为正例，判定也为正例的次数，即表示判定为正例且判定正确的次数。

FP (False Positive): 表示实际为负例，却判定为正例的次数，即表示判定为正例但判断错误的次数。

TN (True Negative)：表示实际为负例，判定也为负例的次数，即表示判定为负例且判定正确的次数。

FN (False Negative): 表示实际为正例，却判定为负例的次数，即表示判定为负例但判断错误的次数。

 

为了帮助理解，我以智能音箱中的语音唤醒（假设唤醒词为“芝麻开门”）来举例。这里正例就是唤醒词“芝麻开门”，负例就是除了“芝麻开门”之外的其他词，即非唤醒词，如“阿里巴巴”。设定评估时说唤醒词和非唤醒词各100次，TP就表示说了“芝麻开门”且被识别的次数（假设98次），FN就表示说了“芝麻开门”却没被识别（判定成负例）的次数（假设2次），FP就表示说了非唤醒词却被识别（判定成正例）的次数（假设1次），TN就表示说了非唤醒词且没被识别的次数（假设99次）。

 

2，accuracy / precision / recall

accuracy是准确率，表示判定正确的次数与所有判定次数的比例。判定正确的次数是(TP+TN)，所有判定的次数是(TP + TN + FP +FN)，所以

                         

在语音唤醒例子中，TP = 98，TN = 99，FP = 1, FN = 2, 所以accuracy = (98 + 99) / (98 + 99 + 1 + 2) = 98.5%，即准确率为 98.5%。

 

precision是精确率，表示正确判定为正例的次数与所有判定为正例的次数的比例。正确判定为正例的次数是TP，所有判定为正例的次数是(TP + FP)，所以

                           

在语音唤醒例子中，TP = 98, FP = 1, 所以precision = 98 / (98 + 1) = 99%，即精确率为 99%。

 

recall是召回率，表示正确判定为正例的次数与所有实际为正例的次数的比例。正确判定为正例的次数是TP，所有实际为正例的次数是(TP + FN)，所以

                           

在语音唤醒例子中，TP = 98, FN = 2, 所以recall = 98 / (98 + 2) = 98%，即召回率为 98%。在语音唤醒场景下，召回率也叫唤醒率，表示说了多少次唤醒词被唤醒次数的比例。

 

3，FAR / FRR

FAR (False Acceptance Rate)是错误接受率，也叫误识率，表示错误判定为正例的次数与所有实际为负例的次数的比例。错误判定为正例的次数是FP，所有实际为负例的次数是(FP + TN)，所以

                         

在语音唤醒例子中，FP = 1, TN = 99, 所以FAR = 1 / (99 + 1) = 1%，即错误接受率为 1%。在语音唤醒场景下，错误接受率也叫误唤醒率，表示说了多少次非唤醒词却被唤醒次数的比例。

 

FRR (False Rejection Rate)是错误拒绝率，也叫拒识率，表示错误判定为负例的次数与所有实际为正例的次数的比例。错误判定为负例的次数是FN，所有实际为正例的次数是(TP + FN)，所以

                           

在语音唤醒例子中，FN = 2, TP = 98, 所以FRR = 2/ (2 + 98) = 2%，即错误拒绝率为 2%。在语音唤醒场景下，错误拒绝率也叫不唤醒率，表示说了多少次唤醒词却没被唤醒次数的比例。

 

4，ROC曲线 / EER

ROC(receiver operating characteristic curve)曲线是“受试者工作特征”曲线，是一种已经被广泛接受的系统评价指标，它反映了识别算法在不同阈值上，FRR(拒识率)和FAR(误识率)的平衡关系。ROC曲线中横坐标是FRR(拒识率)，纵坐标是FAR(误识率)，等错误率（EER Equal-Error Rate）是拒识率和误识率的一个平衡点，等错误率能够取到的值越低，表示算法的性能越好。

上图是ROC曲线的示意图，我以语音唤醒的例子来解释。从上图看出FRR低/FAR高时，即拒识率低、误识率高时，智能音箱很容易被唤醒，即很好用。FRR高/FAR低时，即拒识率高、误识率低时，智能音箱不容易被唤醒，即不太方便用，但是很难误唤醒，安全性很高。真正使用时要找到一个FAR和FRR的平衡点(EER)，也就是不那么难唤醒，方便使用，同时也不会有高的误唤醒，保证安全。