ROC & PR

PR曲线

指的是PrecisionRecall曲线,翻译为中文为查准率-查全率曲线。PR曲线在分类、检索等领域有着广泛的使用,来表现分类/检索的性能。

 

例如,要从一个样本S中分出标签为L的样本,假设样本S中标签确实为L的集合为SL,分类器将样本标签分为L的集合为SLC,SLC中标签确实为L的集合为SLCR。那么,

   查准率(Precision Ratio)= SLCR/SLC=TP/(TP+FP)

   查全率(Recall Ratio)= SLCR/SL=TP/P

 

如果是分类器的话,通过调整分类阈值,可以得到不同的P-R值,从而可以得到一条曲线(纵坐标为P,横坐标为R)。通常随着分类阈值从大到小变化(大于阈值认为标签为L),查准率减小,查全率增加。比较两个分类器好坏时,显然是查得又准又全的比较好,也就是的PR曲线越往坐标(1,1)的位置靠近越好。


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ROC(http://blog.csdn.net/abcjennifer/article/details/7359370)

考虑一个二分问题,即将实例分成正类(positive)或负类(negative)。对一个二分问题来说,会出现四种情况。如果一个实例是正类并且也被 预测成正类,即为真正类(True positive),如果实例是负类被预测成正类,称之为假正类(False positive)。相应地,如果实例是负类被预测成负类,称之为真负类(True negative),正类被预测成负类则为假负类(false negative)。

TP:正确肯定的数目;

FN:漏报,没有正确找到的匹配的数目;

FP:误报,给出的匹配是不正确的;

TN:正确拒绝的非匹配对数;

  列联表如下表所示,1代表正类,0代表负类。
  
    预测  
    1 0 合计
实际 1 True Positive(TP) False Negative(FN) Actual Positive(TP+FN)
  0 False Positive(FP) True Negative(TN) Actual Negative(FP+TN)
合计   Predicted Positive(TP+FP) Predicted Negative(FN+TN) TP+FP+FN+TN

从列联表引入两个新名词。其一是真正类率(true positive rate ,TPR), 计算公式为TPR=TP/ (TPFN),刻画的是分类器所识别出的 正实例占所有正实例的比例。另外一个是负正类率(false positive rate, FPR),计算公式为FPR= FP / (FP + TN),计算的是分类器错认为正类的负实例占所有负实例的比例。还有一个真负类率(True Negative Rate,TNR),也称为specificity,计算公式为TNR=TN/ (FPTN) = 1-FPR

ROC & PR_第1张图片

其中,两列True matches和True non-match分别代表应该匹配上和不应该匹配上的

两行Pred matches和Pred non-match分别代表预测匹配上和预测匹配上的

ROC & PR_第2张图片

  在一个二分类模型中,对于所得到的连续结果,假设已确定一个阀值,比如说 0.6,大于这个值的实例划归为正类,小于这个值则划到负类中。如果减小阀值,减到0.5,固然能识别出更多的正类,也就是提高了识别出的正例占所有正例 的比类,即TPR,但同时也将更多的负实例当作了正实例,即提高了FPR。为了形象化这一变化,在此引入ROC,ROC曲线可以用于评价一个分类器

ROC & PR_第3张图片

ROC曲线和它相关的比率

(a)理想情况下,TPR应该接近1,FPR应该接近0。

ROC曲线上的每一个点对应于一个threshold,对于一个分类器,每个threshold下会有一个TPR和FPR

比如Threshold最大时,TP=FP=0,对应于原点;Threshold最小时,TN=FN=0,对应于右上角的点(1,1)

(b)P和N得分不作为特征间距离d的一个函数,随着阈值theta增加,TP和FP都增加


  Receiver Operating Characteristic,翻译为"接受者操作特性曲线",够拗口的。曲线由两个变量1-specificity 和 Sensitivity绘制. 1-specificity=FPR,即负正类率。Sensitivity即是真正类率,TPR(True positive rate),反映了正类覆盖程度。这个组合以1-specificity对sensitivity,即是以代价(costs)对收益(benefits)。

       此外,ROC曲线还可以用来计算“均值平均精度”(mean average precision),这是当你通过改变阈值来选择最好的结果时所得到的平均精度(PPV).

  下表是一个逻辑回归得到的结果。将得到的实数值按大到小划分成10个个数 相同的部分。
  
Percentile 实例数 正例数 1-特异度(%) 敏感度(%)
10 6180 4879 2.73 34.64
20 6180 2804 9.80 54.55
30 6180 2165 18.22 69.92
40 6180 1506 28.01 80.62
50 6180 987 38.90 87.62
60 6180 529 50.74 91.38
70 6180 365 62.93 93.97
80 6180 294 75.26 96.06
90 6180 297 87.59 98.17
100 6177 258 100.00 100.00
其正例数为此部分里实际的正类数。也就是说,将逻辑回归得到的结 果按从大到小排列,倘若以前10%的数值作为阀值,即将前10%的实例都划归为正类,6180个。其中,正确的个数为4879个,占所有正类的 4879/14084*100%=34.64%,即敏感度;另外,有6180-4879=1301个负实例被错划为正类,占所有负类的1301 /47713*100%=2.73%,即1-特异度。以这两组值分别作为x值和y值,在excel中作散点图。


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