WSI
MIL遇见的问题
(i)未考虑块之间的关系,从而可能限制模型性能;
(ii)无法处理在临床诊断中至关重要的检索任务。
MIL常见模型
- DSMIL
- CS-MIL
- SA-MIL
- TransMIL
- HIPT
- MRAN
指标
1. Confusion Matrix
在介绍各指标前,先定义常用符号:
- TP(True Positive):预测为阳性且实际为阳性
- FP(False Positive):预测为阳性但实际为阴性
- TN(True Negative):预测为阴性且实际为阴性
- FN(False Negative):预测为阴性但实际为阳性
混淆矩阵是所有二分类指标的基础。
2. Accuracy
-
公式:
\(\mathrm{Accuracy} = \frac{TP + TN}{TP + TN + FP + FN}\)
- 原理:衡量模型整体预测正确的比例。
- 代表意义:当正负样本分布均衡时,准确率能较好反映模型整体性能;但若类别高度不平衡,容易被多数类主导,掩盖少数类表现。
3. Precision
-
公式:
\(\mathrm{Precision} = \frac{TP}{TP + FP}\)
- 原理:在所有被预测为阳性的样本中,有多少是真正的阳性。
- 代表意义:关注“预测为阳性”的可靠性,适用于希望减少假阳性(FP)代价高的场景,比如误诊成本高。
4. Recall
-
公式:
\(\mathrm{Recall} = \frac{TP}{TP + FN}\)
- 原理:在所有实际为阳性的样本中,有多少被模型正确找出。
- 代表意义:关注“漏检率”(FN)低,适用于希望尽可能多地检测出阳性(如病灶检测)时。
5. Specificity
-
公式:
\(\mathrm{Specificity} = \frac{TN}{TN + FP}\)
- 原理:在所有实际为阴性的样本中,有多少被模型正确识别为阴性。
- 代表意义:衡量模型排除阴性样本的能力,与召回率互补;适合关注假阳性成本时。
6. F1 Score
-
公式:
\(F1 = 2 \times \frac{\mathrm{Precision} \times \mathrm{Recall}}{\mathrm{Precision} + \mathrm{Recall}}\)
- 原理:Precision 和 Recall 的调和平均,平衡两者权重。
- 代表意义:当需要兼顾查准率和召回率时,F1 能提供一个综合度量,尤其在类别不平衡时比准确率更可靠。
7. ROC 曲线及 AUC
- ROC 曲线:以假阳性率(FPR = FP / (FP + TN))为横轴,召回率(TPR = Recall)为纵轴,绘制不同阈值下的曲线。
-
AUC(ROC AUC):
\(\mathrm{AUC} = \int_0^1 \mathrm{TPR}(FPR) \, dFPR\)
- 原理:评估模型在不同阈值下区分正负样本的能力,AUC 越接近 1,说明模型区分度越高。
- 代表意义:不依赖特定阈值,适合总体性能评估;对类别不平衡较鲁棒。
8. PR 曲线及 AUPRC
- PR 曲线:以召回率(Recall)为横轴,精确率(Precision)为纵轴,绘制不同阈值下的曲线。
-
AUPRC:
\(\mathrm{AUPRC} = \int_0^1 \mathrm{Precision}(\mathrm{Recall}) \, d(\mathrm{Recall})\)
- 原理:更关注模型对正类(通常为少数类)检出的性能。
- 代表意义:在正负样本极度不平衡时,AUPRC 能更敏感地反映模型对少数类的区分能力。
9. Average Precision, AP
-
公式:将 Precision–Recall 曲线离散化后计算加权和:
\(AP = \sum_n (R_n - R_{n-1}) P_n\)
其中 \(P_n\)、\(R_n\) 分别为第 \(n\) 个阈值下的精确率和召回率。
- 原理:在 PR 曲线下方求和,等同于 AUPRC 的一种离散近似。
- 代表意义:常用于目标检测评估,兼顾模型查准和召回能力。
10. MCC
-
公式:
\(\mathrm{MCC} = \frac{TP \times TN - FP \times FN}{\sqrt{(TP + FP)(TP + FN)(TN + FP)(TN + FN)}}\)
- 原理:基于混淆矩阵的关联度量,输出范围 \([-1,1]\)。
- 代表意义:综合考虑 TP、TN、FP、FN,适用于类别不平衡情况;MCC 越接近1,模型性能越好。