再看混淆矩阵(Confusion Matrix)

本文探讨了二分类问题中正例与负例的概念,解释了为何使用这种分类方式,并详细解析了混淆矩阵的四种结果:真正例、真负例、假正例和假负例,帮助读者深入理解分类算法的评估指标。

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Why positive and negative

一直不明白为什么二分类问题要用”正例“和”负例“来代替两中类别,这样不是太局限了么,其实类别之间本质上并没有什么”肯定“/”否定“和”阴性“/”阳性“之分(这些都只是人类主观观点).

一般来说,我们这样来进行约定

预计会发生的事件叫做阳/正(Positive)
而把预计不会发生的事件叫做阴/负(Negative)

比如:
“狼来了”是正类别
“没有狼”是负类别

说白了,Positive 和 Negative 都是预测的结果。

而事件本身是可能发生也可能不发生的,经过预测和比对之后,我们可以做出一个判断——True:预测跟真实情况一致,所以叫“”;False:预测跟真实情况相反,所以叫“”。

对二分类来说,四种可能的结果就是:

在这里插入图片描述真正例是指模型将正类别样本正确地预测为正类别。同样,真负例是指模型将负类别样本正确地预测为负类别。

假正例是指模型将负类别样本错误地预测为正类别,而假负例是指模型将正类别样本错误地预测为负类别。

  • TP:
  • TN:
  • FP:
  • FN:

假定一个实验有 P个positive实例,在某些条件下有 N 个negative实例。那么上面这四个输出可以用下面的偶然性表格(或混淆矩阵)来表示:
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

参考:

  1. 混淆矩阵是什么意思?
  2. 分类 (Classification):真与假以及正类别与负类别
  3. 混淆矩阵(Confusion Matrix)分析——指的好好理解那些指标
<think>好的,我现在需要帮用户解决如何使用YOLO框架中的ConfusionMatrix类来生成和绘制混淆矩阵的问题。用户提到了ConfusionMatrix类,可能是指Ultralytics YOLO版本中的实现。首先,我得确认YOLO版本,因为不同版本的API可能有差异。当前最新的版本是YOLOv8,所以应该以这个版本为例。 接下来,我需要回忆YOLOv8的文档中关于ConfusionMatrix的部分。记得在训练模型后,可以通过Val模式来生成各种评估指标,其中就包括混淆矩阵ConfusionMatrix类应该是在utils.metrics模块里定义的。可能需要导入这个类,或者通过Validator来获取数据。 然后,用户需要一个示例代码。我需要确保代码步骤正确:加载模型、验证数据、获取混淆矩阵数据、然后绘制。可能需要用到matplotlib或者seaborn来可视化。同时,要处理数据格式,比如将混淆矩阵的数组转换为百分比,或者添加标签名称。 另外,用户可能对代码中的某些部分不熟悉,比如如何加载训练好的模型,如何运行验证过程。需要详细说明每一步的作用,比如model.val()会生成评估结果,其中包括混淆矩阵。然后从结果中提取confusion_matrix属性。 还要注意数据预处理,比如归一化处理,使得混淆矩阵更容易阅读。可能需要将数值转换为整数,或者显示百分比。同时,坐标轴的标签应该对应类别的名称,这需要从数据集的names属性中获取。 在绘图部分,要使用适当的颜色映射,比如viridis,并添加颜色条。标题和轴标签也要清晰。最后,保存图像到文件,或者显示出来。 可能遇到的问题包括:模型路径是否正确,验证数据集的配置是否正确,是否需要调整阈值等参数。在示例中,可能需要提醒用户替换模型路径,并确保数据集路径正确。 还要考虑生成相关问题,比如混淆矩阵的作用,如何解读,与其他指标的关系,以及如何处理类别不平衡的情况。这些问题可以帮助用户进一步理解应用场景和优化方法。 最后,检查代码是否符合YOLOv8的最新文档,避免使用过时的方法。确保LaTeX格式正确,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,并且正确引用相关文献。</think>以下是使用YOLOv8框架中`ConfusionMatrix`类生成和绘制混淆矩阵的详细步骤: --- ### 1. 环境准备 确保已安装`ultralytics`和可视化依赖库: ```bash pip install ultralytics matplotlib seaborn ``` --- ### 2. 代码实现 ```python from ultralytics import YOLO import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import seaborn as sns # 加载训练好的模型 model = YOLO("yolov8n.pt") # 替换为你的模型路径 # 验证数据集并生成混淆矩阵 results = model.val( data="coco128.yaml", # 数据集配置文件 conf=0.5, # 置信度阈值 iou=0.5, # IoU阈值 plots=False # 关闭自动绘图(手动绘制) ) # 提取混淆矩阵数据 confusion_matrix = results.confusion_matrix.matrix # 原始数值矩阵 class_names = model.names # 类别名称列表 # 数据归一化处理(按行归一化) normalized_matrix = confusion_matrix.astype('float') / confusion_matrix.sum(axis=1)[:, np.newaxis] # 绘制混淆矩阵 plt.figure(figsize=(12, 10)) sns.heatmap( normalized_matrix, annot=True, fmt=".2f", cmap="viridis", xticklabels=class_names, yticklabels=class_names ) plt.title("Normalized Confusion Matrix") plt.xlabel("Predicted Label") plt.ylabel("True Label") plt.savefig("confusion_matrix.png", dpi=300, bbox_inches='tight') plt.show() ``` --- ### 3. 关键参数说明 - `model.val()`的参数: - `data`: 数据集YAML文件路径,需包含验证集路径和类别数[^1] - `conf`: 过滤低置信度预测(默认0.25) - `iou`: 非极大值抑制阈值 - 混淆矩阵特性: - 最后一列为背景(False Negative) - 最后一行为背景(False Positive) - 对角线表示正确分类的样本 --- ### 4. 输出示例 ```text Confusion matrix: [[ 12 0 0 ... 0 0 3] [ 0 10 0 ... 0 0 2] ... [ 0 0 0 ... 5 0 1]] ``` --- ### 5. 优化建议 - 调整`conf`和`iou`阈值平衡精度与召回率 - 使用`plots=True`自动保存原始混淆矩阵图 - 对类别不平衡问题添加`class_weights`参数
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