语义分割任务中的评价指标

本文归纳整理了全卷积网络(FCN)原论文中语义分割任务常见的三种评价指标,包括Pixel Accuracy (Global Acc)、mean Accuracy、mean IoU,还给出了各指标的计算公式及含义,如Pixel Accuracy分子是预测正确像素总和,分母是总像素个数等。

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语义分割任务中的评价指标

前言

归纳整理全卷积网络(FCN)原论文中提到的语义分割任务中常见的三种评价指标:Pixel Accuracy (Global Acc) 、mean Accuracy 、mean IoU。
n i j n_{ij} nij:类别i被预测成类别j的个数
n c l s n_{cls} ncls:目标类别个数(包括背景)
t i = ∑ j n i j t_i = \sum_{j}n_{ij} ti=jnij:目标类别i的总像素个数(真实标签)

1. Pixel Accuracy (Global Acc)

计算公式如下:
P i x e l    A c c u r a c y = ∑ i n i i ∑ i t i Pixel \; Accuracy = \frac{\sum_{i}n_{ii}} {\sum_{i}t_{i}} PixelAccuracy=itiinii
分子是所有预测正确像素个数的总和;分母是图片的总像素个数。

2. mean Accuracy

计算公式如下:
m e a n    A c c u r a c y = 1 n c l s ⋅ ∑ i n i i t i mean \; Accuracy = \frac{1} {n_{cls}} \cdot \sum_{i} \frac{n_{ii}}{t_{i}} meanAccuracy=ncls1itinii
将每个类别的Accuracy计算出来,求和取平均。

3. mean IoU

计算公式如下:
m e a n    I o U = 1 n c l s ⋅ ∑ i n i i t i + ∑ j n j i − n i i mean \; IoU = \frac{1} {n_{cls}} \cdot \sum_{i} \frac{n_{ii}}{t_{i}+\sum_{j} n_{ji} - n_{ii}} meanIoU=ncls1iti+jnjiniinii
与目标检测中的IoU原理一致,都是交集/并集。假设绿色的圆代表真实标签,蓝色的圆代表预测的标签。 n i i n_{ii} nii代表预测正确的部分,即两个圆重合的部分。 t i t_i ti对应类别i的总像素个数,即绿色圆的面积。 ∑ j n j i \sum_{j} n_{ji} jnji代表所有被预测为类别i的像素总个数,即蓝色圆的面积。
最后将每个类别的IoU相加,除以总类别个数,得到mean IoU。
在这里插入图片描述

参考

Markdown公式指导手册
语义分割前言

<think>好的,我现在需要回答用户关于语义分割模型评价指标的问题。用户提到了常用的指标,如IOU、mIOU、precision、recall、accuracy,我需要详细解释这些指标,并参考提供的引用内容。 首先,根据引用[1]和引用[2],IOU和mIOU是语义分割的重要指标。IOU是针对单个类别的,计算预测和真实区域的重叠度。而mIOU是所有类别IOU的平均值,能综合反映模型整体性能。需要明确两者的区别,并给出计算公式。 接下来是precision和recall,这两个指标在分类任务中常见,但在语义分割中如何应用?根据引用[1],precision是针对所有图片某一类的,recall同理。可能需要用混淆矩阵中的TP、FP、FN来解释,同时引用[3]提到F1-score是两者的调和平均,这里也需要提及。 然后,用户还提到了accuracy,这里引用[1]指出accuracy是针对所有类别的,可能是指整体像素准确率。需要区分PA(像素准确率)和mPA(平均像素准确率)。根据引用[2],PA是总正确像素数除以总像素数,而mPA是每个类别正确率的平均。 此外,引用[2]还提到了CPA(类别像素准确率),但用户没有提到,可能需要简要说明,以提供更全面的信息。同时,需要确保每个指标的定义和计算公式准确,使用正确的LaTeX格式,如TP、FP等用$符号包裹,独立公式用$$。 最后,整理回答结构,先总体介绍常用指标,再逐个详细说明,包括公式和意义。生成相关问题时,考虑用户可能的后续疑问,如指标的应用场景、计算区别、如何提升mIOU等。确保引用标注正确,例如IOU的解释引用[2],mIOU引用[1]和[2],precision和recall引用[1],F1-score引用[3]等。 检查是否有遗漏的指标,如可能存在的Dice系数等,但用户没有提到,所以可能不需要。保持回答聚焦于用户提到的指标。同时,注意使用中文,避免专业术语错误,并确保LaTeX语法正确,行内公式用$,独立公式用$$并单独成段。 现在,组织语言,逐步解释每个指标,正确引用,并生成相关问题。</think>语义分割模型的性能评估依赖于多个关键指标,以下是常用指标及其详细说明: ### 1. **交并比(IoU)** 定义:预测区域与真实区域的重叠程度,针对**单类别**计算。 公式: $$ \text{IoU} = \frac{TP}{TP + FP + FN} $$ 其中,$TP$(True Positive)为正确预测的正样本,$FP$(False Positive)为误报,$FN$(False Negative)为漏报[^2]。 --- ### 2. **平均交并比(mIoU)** 定义:所有类别IoU的**平均值**,反映模型整体分割效果。 公式: $$ \text{mIoU} = \frac{1}{C} \sum_{i=1}^{C} \text{IoU}_i $$ $C$为类别总数[^1][^2]。 --- ### 3. **精确率(Precision)与召回率(Recall)** - **精确率**:正确预测的正样本占所有预测正样本的比例。 $$ \text{Precision} = \frac{TP}{TP + FP} $$ - **召回率**:正确预测的正样本占所有真实正样本的比例。 $$ \text{Recall} = \frac{TP}{TP + FN} $$ 两者常结合F1-score(调和平均数)使用: $$ \text{F1-score} = \frac{2 \times \text{Precision} \times \text{Recall}}{\text{Precision} + \text{Recall}} $$[^1][^3] --- ### 4. **像素准确率(PA)** 定义:所有像素中被正确分类的比例。 公式: $$ \text{PA} = \frac{\sum TP}{\text{总像素数}} $$ 适用于类别均衡的场景。 --- ### 5. **平均像素准确率(mPA)** 定义:每个类别的像素准确率(CPA)的**平均值**,缓解类别不平衡问题。 公式: $$ \text{mPA} = \frac{1}{C} \sum_{i=1}^{C} \frac{TP_i}{TP_i + FP_i} $$ --- ### 指标对比 | 指标 | 计算范围 | 特点 | |------------|---------------|--------------------------| | IoU | 单类别 | 侧重重叠区域评估 | | mIoU | 全类别平均 | 综合性能,最常用 | | Precision | 单类别/全类别 | 关注预测准确性 | | PA | 全像素 | 简单但易受类别不平衡影响 | | mPA | 全类别平均 | 缓解类别不平衡问题 | ---
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