效能度量之分辨

2022-08-11 01:33:14 字數 1792 閱讀 6407

目錄效能度量

例項與總結

參考文獻

機器學習中,效能度量(performance measure)的方法繁多。本文借助混淆矩陣(confusion matrix)分析了若干度量的計算方法與物理含義,並以當前肺炎疫情為背景進行舉例,期望幫助讀者更好地分辨學習器的效能度量。

乙個常見的二分類問題的混淆矩陣如下:

實際陽性

實際陰性

檢測陽性

tp-ture positive

fp -false positive

檢測陰性

fn -false negative

tn -true negative

**中,縱向的資料表示真實值,而橫向資料表示**值。positive(p)和negative(n)只取決於**值,與真實值無關;**值與真實值相符被稱為true(t),不相符則為false(f)。

為了進一步理解這四個概念,下面假設了一次普通流感(陰性)與新冠肺炎(陽性)的檢測結果:

肺炎患者(實際陽性,8)

流感患者(實際陰性,10)

檢測為肺炎(9)

tp = 7

fp = 2

檢測為非肺炎(9)

fn = 1

tn = 8

tp,實際為陽性,同時被檢測為陽性。tp=7,有7個感染了新冠病毒的患者被檢測了出來。

fp,實際為陰性,但被檢測為陽性。fp=2,有2個流感患者被誤認為是肺炎病人。

fn,實際為陽性,但被檢測為陰性。fn=1,有1個肺炎病人被漏檢,方法誤認為他(她)是流感患者。

tn,實際為陰性,同時也被檢測為陰性。tn=8,有8個實際為普通流感的患者被篩選了出來。

對於混淆矩陣,有以下幾點需要注意:

下面基於混淆矩陣介紹5種效能度量。它們分別描述了分類器在特定任務上的表現,而這些任務與實際應用是密不可分的。

\[accuracy = \frac

\]\[sensitivity = \frac

\]\[specificity = \frac

\]\[ppv = \frac

\]\[npv = \frac

\]這部分,針對假設的資料進行分類器效能計算,並進一步總結各個效能指標。

肺炎患者(實際陽性,8)

流感患者(實際陰性,10)

檢測為肺炎(9)

tp = 7

fp = 2

檢測為非肺炎(9)

fn = 1

tn = 8

效能度量

計算直觀描述

過分強調的後果

準確度\(\frac=83.3\%\)

廣而範的準確性度量

忽略了樣本總量間的比例關係,失去參考價值

敏感度\(\frac=87.5\%\)

對陽性樣品的敏感程度

分類器過於敏感(激進),增加實際為陰性的誤判率

特異度\(\frac=80.0\%\)

對陰性樣本的敏感程度

分類器過於保守,大量的陽性可能因此漏檢

精確度\(\frac=77.7\%\)

陽性標籤的置信度,與敏感度相對

分類器過於謹慎,陽性可能因此漏檢

負**性

\(\frac=88.9%\)

陰性標籤的置信度,與特異性相對

分類器過於謹慎,陰性可能因此漏檢

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