目标检测中的mAP是什么含义?

目标检测中的mAP是什么含义?

1.mAP定义及相关概念

mAP: mean Average Precision, 即各类别AP的平均值

AP: PR曲线下面积,后文会详细讲解

PR曲线: Precision-Recall曲线

查准率(Precision): TP/(TP + FP)

查全率(Recall): TP/(TP + FN) = TP/ all ground truths

TP: IoU>0.5的检测框数量(同一Ground Truth只计算一次)

FP: IoU<=0.5的检测框,或者是检测到同一个GT的多余检测框的数量

FN: 没有检测到的GT的数量

交并比-Intersection Over Union(IOU)

交并比(IOU)是度量两个检测框(对于目标检测来说)的交叠程度,公式如下:

在这里插入图片描述

B_gt 代表的是目标实际的边框(Ground Truth,GT),B_p 代表的是预测的边框,通过计算这两者的 IOU,可以判断预测的检测框是否符合条件,IOU 用图片展示如下:

在这里插入图片描述

2.precision和recall的含义

​ precision和recall的含义, preicision是在你认为的正样本中, 有多大比例真的是正样本, recall则是在真正的正样本中, 有多少被你找到了。

问题核心: 我们需要一个对于score的threshold, 为什么呢? 比如在一个bounding box里, 我识别出来鸭子的score最高, 可是他也只有0.1, 那么他真的是鸭子吗? 很可能他还是负样本。 所以我们需要一个阈值, 如果识别出了鸭子而且分数大于这个阈值才真的说他是正样本, 否则他是负样本

那么threshold到底是怎么影响precision和recall的呢? 我们还是用鸭子的例子

如果threshold太高, prediction非常严格, 所以我们认为是鸭子的基本都是鸭子,precision就高了;但也因为筛选太严格, 我们也放过了一些score比较低的鸭子, 所以recall就低了

如果threshold太低, 什么都会被当成鸭子, precision就会很低, recall就会很高

3.mAP的具体计算

由前面定义,我们可以知道,要计算mAP必须先绘出各类别PR曲线,计算出AP。

在VOC2010以前,只需要选取当Recall >= 0, 0.1, 0.2, …, 1共11个点时的Precision最大值,然后AP就是这11个Precision的平均值。

在VOC2010及以后,需要针对每一个不同的Recall值(包括0和1),选取其大于等于这些Recall值时的Precision最大值,然后计算PR曲线下面积作为AP值。

mAP计算示例

下面用一个例子说明 AP 和 mAP 的计算

先规定两个公式,一个是 Precision,一个是 Recall,这两个公式同上面的一样,我们把它们扩展开来,用另外一种形式进行展示,其中 all detctions 代表所有预测框的数量, all ground truths 代表所有 GT 的数量。

在这里插入图片描述

AP 是计算某一类 P-R 曲线下的面积,mAP 则是计算所有类别 P-R 曲线下面积的平均值。

假设我们有 7 张图片(Images1-Image7),这些图片有 15 个目标(绿色的框,GT 的数量,上文提及的 all ground truths)以及 24 个预测边框(红色的框,A-Y 编号表示,并且有一个置信度值)

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根据上图以及说明,我们可以列出以下表格,其中 Images 代表图片的编号,Detections 代表预测边框的编号,Confidences 代表预测边框的置信度,TP or FP 代表预测的边框是标记为 TP 还是 FP(认为预测边框与 GT 的 IOU 值大于等于 0.3 就标记为 TP;若一个 GT 有多个预测边框,则认为 IOU 最大且大于等于 0.3 的预测框标记为 TP,其他的标记为 FP,即一个 GT 只能有一个预测框标记为 TP),这里的 0.3 是随机取的一个值

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通过上表,我们可以绘制出 P-R 曲线(因为 AP 就是 P-R 曲线下面的面积),但是在此之前我们需要计算出 P-R 曲线上各个点的坐标,根据置信度从大到小排序所有的预测框,然后就可以计算 Precision 和 Recall 的值,见下表。(需要记住一个叫累加的概念,就是下图的 ACC TP 和 ACC FP

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  • 标号为 1 的 Precision 和 Recall 的计算方式:Precision=TP/(TP+FP)=1/(1+0)=1,Recall=TP/(TP+FN)=TP/(all ground truths)=1/15=0.0666 (all ground truths 上面有定义过了
  • 标号 2:Precision=TP/(TP+FP)=1/(1+1)=0.5,Recall=TP/(TP+FN)=TP/(all ground truths)=1/15=0.0666
  • 标号 3:Precision=TP/(TP+FP)=2/(2+1)=0.6666,Recall=TP/(TP+FN)=TP/(all ground truths)=2/15=0.1333
  • 其他的依次类推

然后就可以绘制出 P-R 曲线

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得到 P-R 曲线就可以计算 AP(P-R 曲线下的面积),要计算 P-R 下方的面积,一般使用的是插值的方法,取 11 个点 [0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1] 的插值所得

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得到一个类别的 AP 结果如下:

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转载自blog.csdn.net/better_boy/article/details/109334234
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