MSE和MAE的比较

两种损失函数的性质

异常值

MSE对异常值敏感,因为它的惩罚是平方的,所以异常值的loss会非常大。
MAE对异常之不敏感,

不妨设拟合函数为常数,那么MSE就相当于所有数据的均值(列出loss对c求导即可),而MAE相当于所有数据的中位数,所以会对异常值不敏感。

优化效率

MAE不可导而且所有的导数的绝对值都相同,优化时无法确定更新速度,
MSE可导,有closed-form解,只需要令偏导数为0即可。

如何选择

如果想要检测异常值则使用MSE,如果想学习一个预测模型则建议使用MAE,或者先进行异常值处理再使用MSE

### MSE MAE 在图像质量评估中的区别及应用场景 #### 一、定义计算方式 均方误差 (Mean Squared Error, MSE) 是一种常用的度量方法,用于衡量两个相同尺寸图像之间的差异。其核心思想是对每一对像素值求差平方并取平均值[^1]。具体公式如下: ```python def mse(image1, image2): import numpy as np err = np.mean((image1.astype("float") - image2.astype("float")) ** 2) return err ``` 相比之下,平均绝对误差 (Mean Absolute Error, MAE) 则通过对两幅图像的逐像素差值取绝对值后再求平均值得到。这种方法更关注于实际数值上的偏差大小而非偏差的程度放大。 ```python def mae(image1, image2): import numpy as np err = np.mean(np.abs(image1.astype("float") - image2.astype("float"))) return err ``` #### 二、特性比较 MSE 对较大的误差更加敏感,因为它是基于平方运算的,这意味着任何显著的大误差都会被进一步放大,在最终的结果中占据更大的权重[^2]。而 MAE 更加稳健,因为它不会像 MSE 那样对异常值做出过度反应,这使得它在某些情况下更适合用来描述整体趋势或者当数据集中存在较多离群点时的表现更为稳定[^3]。 #### 三、应用场景 - **MSE 应用场景**: 当希望强调预测模型对于极端错误情况下的表现改进时,通常会选择使用 MSE 。例如,在高精度需求的任务如医学影像诊断中,即使少量严重失真也可能导致不可接受的结果,此时采用 MSE 可以更好地反映这些重要区域内的性能下降程度。 - **MAE 应用场景**: 如果目标是在总体上获得较为平滑且不受个别极大值影响的质量评价,则应考虑运用 MAE 方法来进行分析。比如视频压缩过程中帧间变化较小的情况下,利用 MAE 能够提供关于画面流畅性的直观反馈而不至于因偶尔出现的一次剧烈变动而导致整个序列评分过低。 综上所述,选择哪种指标取决于具体的业务背景以及期望达到的效果偏好。
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