COCO數(shù)據(jù)集評價指標(biāo) —— Keypoints

參考網(wǎng)站

http://cocodataset.org/#keypoints-eval


Keypoint Evaluation

本篇描述了COCO數(shù)據(jù)集的 Keypoint估計 的度量方法,提供的估計代碼可以用于獲得公共驗證集的估計結(jié)果护赊,但是測試集的真實標(biāo)注是隱藏的惠遏,要想獲得測試集上的評估則需要上傳代碼至服務(wù)器


綜述

COCO關(guān)節(jié)點檢測需要同時檢測目標(biāo)并定位 Keypoint 的坐標(biāo),同時進行檢測和關(guān)節(jié)點估計的任務(wù)相對來說較為新穎骏啰,我們受目標(biāo)檢測度量方法的啟發(fā)爽哎,采用了了一種新奇的度量方法。簡單地說器一,就是將這項任務(wù)看作是 Keypoint detection ,將預(yù)測算法看作是 Keypoint detector厨内,在此之前祈秕,建議先會看一下有關(guān) Object detection 的度量方法

http://cocodataset.org/#detection-eval

Keypoint detection 度量方法的核心思想就是模仿 Object detection 的度量方法 : average precision (AP) and average recall (AR)和他們的變種渺贤。所有這些度量方法的核心都是去檢測真實目標(biāo)和預(yù)測目標(biāo)之間的相似度。在 Object detection 中请毛,IoU 是作為一種相似度度量志鞍,它定義了在真實目標(biāo)和預(yù)測值目標(biāo)之間的匹配程度并允許計算 precision-recall 曲線。為了將 AP/AR 應(yīng)用到關(guān)節(jié)點檢測方仿,我們只需要定義一個相似的度量方法固棚,于是我們就定義了一個類似于 IoUOKS(object keypoint similarity) 方法


AP、AR仙蚜、mAP此洲、mAR、Precision-Recall曲線

  • 為什么同時需要準(zhǔn)確率和召回率
    例如委粉,有一個池塘呜师,里面共有1000條魚,含100條鯽魚贾节。機器學(xué)習(xí)分類系統(tǒng)將這1000條魚全部分類為“不是鯽魚”汁汗,那么準(zhǔn)確率也有90%(顯然這樣的分類系統(tǒng)是失敗的),然而查全率為0%栗涂,因為沒有鯽魚樣本被分對知牌。這個例子顯示出一個成功的分類系統(tǒng)必須同時考慮Precision和Recall,尤其是面對一個不平衡分類問題斤程。

分類目的: 取出測試集中所有飛機的圖片角寸,而不是大雁的圖片。
tp(true positives):飛機的圖片被正確識別為飛機(好瓜)
tn(true nagetives):大雁的圖片沒有被識別暖释,正確認(rèn)為它們是大雁(壞瓜)
fp(false positives):大雁的圖片被錯誤的預(yù)測為飛機(壞瓜被當(dāng)做好瓜袭厂,實際是壞瓜)
fn(false nagetives):飛機的圖片沒有被識別出來,被錯誤的認(rèn)為是大雁(好瓜被當(dāng)做壞瓜球匕,實際是好瓜)
true:好瓜是好瓜纹磺,壞瓜是壞瓜(預(yù)測對了)
false:好瓜當(dāng)做壞瓜,壞瓜當(dāng)做好瓜(預(yù)測錯了)
positives:被預(yù)測為好瓜(好瓜+壞瓜當(dāng)做好瓜)
nagetives:被預(yù)測為壞瓜(壞瓜+好瓜當(dāng)做壞瓜)

  • AP(average precision) : 挑出來的西瓜中有多少是好瓜
    Precision = \frac{tp}{tp + fp}
  • mAP(mean average precision) : 針對于所有類別的AP
  • AR(average recall) : 所有好瓜中有多少比例被挑出來
    Recall = \frac{tp}{tp + fn}
  • mAR : mean average recall(針對于所有類別)
    image.png

Object Keypoint Similarity(OKS)

  • 真實關(guān)節(jié)點的格式 : [x_1, y_1, v_1,...,x_k, y_k, v_k]
    其中x,yKeypoint的坐標(biāo)亮曹,v為可見標(biāo)志
    v = 0 : 未標(biāo)注點
    v = 1 : 標(biāo)注了但是圖像中不可見(例如遮擋)
    v = 2 : 標(biāo)注了并圖像可見
    實際預(yù)測時橄杨,不要求預(yù)測每個關(guān)節(jié)點的可見性

Object Keypoint Similarity (OKS)

\sf OKS = \sum_i [exp(-d_i^2 / 2s^2k_i^2)\delta (v_i>0)] \ / \ \sum_i[\delta (v_i > 0)]
\sf d_i是標(biāo)注和預(yù)測關(guān)節(jié)點之間的歐氏距離
\sf sk_i為標(biāo)準(zhǔn)差
每個關(guān)節(jié)點的相似度都會在\sf [0,1]之間,完美的預(yù)測將會得到\sf OKS = 1照卦,預(yù)測值與真實值差距太大將會得到\sf OKS\text{~}0


Tuning OKS

我們通過調(diào)整\sf k_i使得\sf OKS更符合直覺意義并更容易描述相似度量式矫,首先,使用5000多余的標(biāo)注圖片組成驗證集役耕,對于隸屬于\sf i類型的每個關(guān)節(jié)點都定義了一個與目標(biāo)尺度\sf s相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)差采转。計算標(biāo)準(zhǔn)差\sf \sigma_i^2 = E[d_i^2/s^2],不同的關(guān)節(jié)點有著相差極大的\sf \sigma_i : 位于身體上的關(guān)節(jié)點(shoulders, knees, hips, etc.)的\sf \sigma要大于位于頭部上的關(guān)節(jié)點(eyes, noses, ears)
設(shè)置\sf k_i = 2\sigma_i,經(jīng)如此設(shè)置故慈,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差為原來的(\sf d_i / s)一板熊、二、三倍時察绷,代入公式可以得到\sf exp(-d_i^2 / 2s^2k_i^2)的值為\sf e^{-1/8} = 0.88, e^{-4/8} = 0.61, e^{-9/8} = 0.32干签,剛好為正態(tài)分布。根據(jù)68-95-99.7法則拆撼,設(shè)置\sf k_i = 2\sigma_i意味著68%, 95%, 99.7%標(biāo)注的關(guān)節(jié)點將會有0.88, 0.61, 0.32以上的相似度(實際測得為75%, 95%, 99.7%)


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