Intersection over Union (IoU), definícia a použitie | AI slovník

Odborná definícia

Intersection over Union, skrátene IoU, je metrika podobnosti dvoch oblastí definovaná ako veľkosť ich prieniku delená veľkosťou zjednotenia. Pri bounding boxoch alebo segmentačných maskách nadobúda hodnotu od nuly, keď sa oblasti neprekrývajú, po jedna, keď sú totožné. IoU sa používa na priradenie predikcie ku ground truth, výpočet mean IoU a určenie, či detekcia prekročila hodnotiaci prah. Metrika je nezávislá od absolútnej plochy, ale malé objekty sú citlivé na posun niekoľkých pixelov. Samotné IoU nevyjadruje triedu, istotu, počet falošných objektov ani praktickú závažnosť chyby hranice.

Zrozumiteľné vysvetlenie

Anotátor vyznačí auto obdĺžnikom a model nakreslí vlastný box. Plocha, ktorú majú spoločnú, tvorí prienik. Zjednotenie je celá plocha pokrytá aspoň jedným z boxov. Ak sa prekrývajú iba napoly, IoU bude podstatne nižšie než jedna, aj keď model správne našiel približné miesto. Pri malom dopravnom značení posun o pár pixelov zmení pomer viac než pri veľkom autobuse. Hodnotiaci protokol môže považovať detekciu za správnu nad prahom 0,5 alebo požadovať prísnejšie hodnoty. Prah preto určuje, aká presná lokalizácia sa od systému očakáva.

Časté otázky

Ako sa IoU vypočíta pre dve masky?

Spočíta sa počet pixelov patriacich do oboch masiek a vydelí počtom pixelov patriacich aspoň do jednej. Pri viac triedach sa metrika počíta osobitne a následne priemeruje.

Čo znamená IoU rovné nule?

Predikovaná a referenčná oblasť nemajú spoločný pixel alebo plochu. Model mohol zvoliť nesprávne miesto, prípadne predikovať objekt, ktorý v ground truth chýba.

Prečo sa pri object detection používajú rôzne prahy IoU?

Nižší prah toleruje hrubú lokalizáciu, vyšší vyžaduje presné hranice. Metriky COCO priemerujú výkon cez viac prahov, čím odlišujú nájdenie objektu od kvalitného umiestnenia.

Je Dice coefficient rovnaký ako IoU?

Nie, hoci sú matematicky prepojené. Dice násobí prienik dvoma a delí súčtom plôch. Pri rovnakých maskách dáva vyššie číslo než IoU, preto hodnoty nemožno priamo zamieňať.

Kedy IoU nestačí na hodnotenie segmentácie?

Keď záleží na presnej hranici, malých štruktúrach, topológii alebo klinickej vzdialenosti. Dopĺňa sa boundary metrikou, Hausdorffovou vzdialenosťou, recall a doménovým posúdením.

Súvisiace pojmy

Zdroje a redakčná stopa

Google Machine Learning Glossary, intersection over union (developers.google.com) COCO evaluation metrics (cocodataset.org)

Definícia je autorská odborná syntéza. Pri právnych a regulačných rozhodnutiach má prednosť aktuálne oficiálne znenie predpisu a posúdenie konkrétneho prípadu.