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深度学习：混淆矩阵，准确率，top1，top5，每一类的准确率
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几个概念
1）正确率（accuracy）
正确率是我们最常见的评价指标，accuracy = （TP+TN）/(P+N)，这个很容易理解，就是被分对的样本数除以所有的样本数，通常来说，正确率越高，分类器越好； 2）错误率（error rate)错误率则与正确率相反，描述被分类器错分的比例，error rate = (FP+FN)/(P+N)，对某一个实例来说，分对与分错是互斥事件，所以accuracy =1 - error rate； 3）灵敏度（sensitive）sensitive = TP/P，表示的是所有正例中被分对的比例，衡量了分类器对正例的识别能力； 4）特效度（specificity)specificity = TN/N，表示的是所有负例中被分对的比例，衡量了分类器对负例的识别能力； 5）精度（precision）精度是精确性的度量，表示被分为正例的示例中实际为正例的比例，precision=TP/（TP+FP）； 6）召回率（recall）召回率是覆盖面的度量，度量有多个正例被分为正例，recall=TP/(TP+FN)=TP/P=sensitive，可以看到召回率与灵敏度是一样的。 TP(True Positive): 真实为0，预测也为0 FN(False Negative): 真实为0，预测为1 FP(False Positive): 真实为1，预测为0 TN(True Negative): 真实为1，预测也为1 FN：False Negative,被判定为负样本，但事实上是正样本。 FP：False Positive,被判定为正样本，但事实上是负样本。 TN：True Negative,被判定为负样本，事实上也是负样本。 TP：True Positive,被判定为正样本，事实上也是正样本。 accuracy（总体准确率） :分类模型总体判断的准确率(包括了所有class的总体准确率) precision（单一类准确率） : 预测为0的准确率
回归率 : 真实为0的准确率
: 真实为1的准确率 : 预测为1的准确率 : 对于某个分类，综合了Precision和Recall的一个判断指标，F1-Score的值是从0到1的，1是最好，0是最差
: 另外一个综合Precision和Recall的标准，F1-Score的变形 在机器学习中尤其是统计分类中，混淆矩阵（confusion matrix），也被称为错误矩阵（error matrix）。 矩阵的每一列表达了分类器对于样本的类别预测，二矩阵的每一行则表达了版本所属的真实类别 之所以叫做’混淆矩阵‘，是因为能够很容易的看到机器学习有没有将样本的类别给混淆了。 接着二分类的举例子： 举一个三分类的例子： top1----- 就是你预测的label取最后概率向量里面最大的那一个作为预测结果，如过你的预测结果中概率最大的那个分类正确，则预测正确。否则预测错误 top5----- 就是最后概率向量最大的前五名中，只要出现了正确概率即为预测正确。否则预测错误。 1 在每次迭代中计算top1和top5，然后求平均计算代码： 输入是模型输出（batch_size×num_of_class），目标label（num_of_class向量），元组（分别向求top几） def accuracy(output, target, topk=(1,)): """Computes the precision@k for the specified values of k""" maxk = max(topk) batch_size = target.size(0) _, pred = output.topk(maxk, 1, True, True) # 返回最大的k个结果（按最大到小排序） pred = pred.t() # 转置 correct = pred.eq(target.view(1, -1).expand_as(pred)) res = [] for k in topk: correct_k = correct[:k].view(-1).float().sum(0, keepdim=True) res.append(correct_k.mul_(100.0 / batch_size)) return res计算代码的使用： 改代码中计算了top1和top5 def validate(val_loader, model, criterion): batch_time = AverageMeter() losses = AverageMeter() top1 = AverageMeter() top5 = AverageMeter() # switch to evaluate mode model.eval() for i, (input, target) in enumerate(val_loader): target = target.cuda(async=True) input_var = torch.autograd.Variable(input, volatile=True) target_var = torch.autograd.Variable(target, volatile=True) # compute output output = model(input_var) loss = criterion(output, target_var) # measure accuracy and record loss prec1, prec5 = accuracy(output.data, target, topk=(1, 5)) losses.update(loss.data[0], input.size(0)) top1.update(prec1[0], input.size(0)) top5.update(prec5[0], input.size(0)) return top1.mean() 2 在每次迭代中计算混淆矩阵，然后求top1（即为准确率）！！！需要注意，我们平时说的top1就是准确率 def val(model, dataloader): ''' 计算模型在验证集上的准确率等信息，用以辅助训练 ''' opt = DefaultConfig() # 把模型设为验证模式 model.eval() confusion_matrix = meter.ConfusionMeter(opt.num_of_class) for ii, data in enumerate(dataloader): input, label = data val_input = Variable(input, volatile=True) val_label = Variable(label.long(), volatile=True) if opt.use_gpu: val_input = val_input.cuda() val_label = val_label.cuda() score = model(val_input) confusion_matrix.add(score.data.squeeze(), label.long()) # 把模型恢复为训练模式 model.train() cm_value = confusion_matrix.value() accuracy = 0 for i in range(opt.num_of_class): accuracy += 100. * cm_value[i][i] / (cm_value.sum()) return confusion_matrix, accuracy 每一类的准确率计算每一类的分类精度，进而求总体的平均精度是分类问题很常用的评价指标，当我们计算出混淆矩阵之后，需要对混淆矩阵进行量化分析，最明显的指标就是计算分类精度，下面提供一种计算方面，使用sk-learn的api
np.diag是将对角线的值取出来，也就是正确分类的样本数的分布，axis=1，是行维度，实际就是预测样本数分布，np.sum就是将预测的每类样本数进行求和。
nan_to_num是将部分真除之后会出现nan的数转成0值，从each_acc可以看出每类的分类精度，第一类是1，第二个bird没有正确分类的个数，第三个是2/3，得出每类精度之后再求平均精度。 总结Specificity，Recall，Precision等只是计算某一分类的特性，而Accuracy和F1-Score这些是判断分类模型总体的标准。我们可以根据实际需要，得出不同的效果。 |
举例子： 
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