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深度学习中IU、IoU(Intersection over Union)的概念理解以及python程序实现

IoU(Intersection over Union)

Intersection over Union是一种测量在特定数据集中检测相应物体准确度的一个标准。我们可以在很多物体检测挑战中,例如PASCAL VOC challenge中看多很多使用该标准的做法。

通常我们在 HOG + Linear SVM object detectors 和 Convolutional Neural Network detectors (R-CNN, Faster R-CNN, YOLO, etc.)中使用该方法检测其性能。注意,这个测量方法和你在任务中使用的物体检测算法没有关系。

IoU是一个简单的测量标准,只要是在输出中得出一个预测范围(bounding boxex)的任务都可以用IoU来进行测量。为了可以使IoU用于测量任意大小形状的物体检测,我们需要:
1、 ground-truth bounding boxes(人为在训练集图像中标出要检测物体的大概范围);
2、我们的算法得出的结果范围。

也就是说,这个标准用于测量真实和预测之间的相关度,相关度越高,该值越高。

如下图:

《深度学习中IU、IoU(Intersection over Union)的概念理解以及python程序实现》

下图展示了ground-truth和predicted的结果,绿色标线是人为标记的正确结果,红色标线是算法预测出来的结果,IoU要做的就是在这两个结果中测量算法的准确度。

《深度学习中IU、IoU(Intersection over Union)的概念理解以及python程序实现》

如上图,很简单,IoU相当于两个区域重叠的部分除以两个区域的集合部分得出的结果。
一般来说,这个score > 0.5 就可以被认为一个不错的结果了。

《深度学习中IU、IoU(Intersection over Union)的概念理解以及python程序实现》

python程序实现

具体实现过程请移步:https://www.pyimagesearch.com/2016/11/07/intersection-over-union-iou-for-object-detection/

def bb_intersection_over_union(boxA, boxB):
    # determine the (x, y)-coordinates of the intersection rectangle
    xA = max(boxA[0], boxB[0])
    yA = max(boxA[1], boxB[1])
    xB = min(boxA[2], boxB[2])
    yB = min(boxA[3], boxB[3])

    # compute the area of intersection rectangle
    interArea = (xB - xA + 1) * (yB - yA + 1)

    # compute the area of both the prediction and ground-truth
    # rectangles
    boxAArea = (boxA[2] - boxA[0] + 1) * (boxA[3] - boxA[1] + 1)
    boxBArea = (boxB[2] - boxB[0] + 1) * (boxB[3] - boxB[1] + 1)

    # compute the intersection over union by taking the intersection
    # area and dividing it by the sum of prediction + ground-truth
    # areas - the interesection area
    iou = interArea / float(boxAArea + boxBArea - interArea)

    # return the intersection over union value
    return iou

后记

IoU在FCN中称为IU,初看Fully Convolutional Networks for Semantic Segmentation论文,其中的IU概念没有能理解,其实那里的IU也就是IoU,检测物体轮廓不一定非得是方框,也可以是沿着物体的边线:

《深度学习中IU、IoU(Intersection over Union)的概念理解以及python程序实现》

在实际的任务中,根据不同的任务要求来写不同具体实现的检测方法,但说白了其实都是IoU或者IU。
另外mean IU指的是不同类别识别准确度的平均值,比如一幅图中要识别三个物体,mean IU就是三个物体分别准确度加起来的平均值。

参考资料:

1、https://www.pyimagesearch.com/2016/11/07/intersection-over-union-iou-for-object-detection/
2、https://stackoverflow.com/questions/25349178/calculating-percentage-of-bounding-box-overlap-for-image-detector-evaluation/42874377#42874377
3、https://stackoverflow.com/questions/25349178/calculating-percentage-of-bounding-box-overlap-for-image-detector-evaluation/42874377#42874377

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