評估與指標

交併比(intersection-over-union, IoU)

/ in-ter-SEK-shun OH-ver YOON-yun /

當一個視覺模型被要求去定位某樣東西時——給狗畫個框、把馬路塗上色——做到分毫不差是不可能的。它畫的框總會大那麼一點、偏那麼一點。交併比就是我們給「夠接近了」打分的辦法。它拿模型預測的區域和真實的區域作比較,衡量它們重疊了多少,再相對於它們合起來覆蓋了多大面積。

做法就藏在名字裡。取兩個區域之間的重疊部分(交集——它們共有的那塊面積),除以它們合起來的覆蓋範圍(並集——被任意一方覆蓋到的每一個像素)。如果兩個框完美對齊,交集就等於並集,IoU為1。如果它們壓根不挨著,交集為零,IoU為0。一個典型的檢測器,若其與真值的IoU越過了某個閾值——常取0.5,意思是預測和真值至少有一半對一半的重疊——就被判為「正確」。

IoU是目標檢測和圖像分割評分方式的脊梁,恰恰因為它一次就抓住了兩類錯誤:框畫得太小,會漏掉物體的一部分(縮小了交集);框畫得太大,會溢到背景上(撐大了並集)。誠實的提醒是:那個閾值是人為的選擇——一個在IoU 0.5下「90%準確」的模型,到了更嚴格的IoU 0.9下可能就垮了,所以那個閾值必須永遠跟著數字一起出現。

一輛汽車真實的框覆蓋100個像素;模型的框也覆蓋100個像素,但偏移了,使得它們只共享60個。它們的並集是140(100+100−60個共享)。IoU=60/140≈0.43——低於常用的0.5門檻,所以這次檢測會被判為漏檢。

重疊面積除以合併面積——框太小和框太大都會被扣分。

一個IoU分數離開了它的閾值就毫無意義。檢測排行榜會報「IoU 0.5下的mAP」或在一段範圍(0.5到0.95)上取平均,正是因為一個模型在寬鬆閾值下可能顯得強、在嚴格閾值下卻很弱。同一個數字配上不同的閾值,描述的是截然不同的定位品質。

又稱
交并比交併比IoUJaccard index杰卡德指数重叠度