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AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

AJI(Aggregated Jaccard Index )是在2017年提出的概念。論文出處:

A Dataset and a Technique for Generalized Nuclear Segmentation for Computational Pathology

這個是MICCAI18 細胞分割資料集的論文。

AJI可以說是增強版的IOU,但是相比于IOU,他有着對實力分割效果更加強大的衡量能力。為什麼呢**,因為他是基于連通域的,而不是基于像素的**。下面仔細說明這個AJI是怎麼計算的。

首先是給出公式:

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

這裡的

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

指的是生成的mask的連通域,

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

指的是

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與groundtruth交集最大的連通域。U指的是與groundtruth沒有交集的連通域的集合,PF指的是U的成員。下面來詳細解析一下這個東西怎麼算。

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

圖一

上圖左邊的是groundtruth 右邊的是我們生成的mask。為了好區分,右邊的連通域我都用藍色表示。

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

公式裡面的紅色這一塊,指的就是mask右下角的小圈圈,也就是B。前面也說了,PF指的是和groundtruth沒有交集的連通域,是以指的是mask右下角的圈圈。

我們把grounftruth和mask重疊起來。

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

圖二

英文字母表示連通域,數字表示圖形中的部分面積。之前也說過,AJI和IOU最大的不同在于它是基于連通域的,并不是基于像素的。

現在來詳細說這一塊

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

可以看到這個是Gi和Pi的交集,那麼這個交集指的是圖二中的哪一部分呢?

如果是計算IOU,那麼交集指的應該是2+4.但是對于AJI,交集指的是2.因為這裡的交集是Pi和groundtruth所有連通域中交集最大的連通域的交集。

Pi在這裡指的是A連通域,他和groundtruth有交集的連通域有兩個,一個是a,一個是b。與a的交集是2,與b的交集是4.可以看出,2比4要大,是以groundtruth中與A交集最大的連通域是a。是以公式裡面的紅色部分指的是A和a的交集,也就是2.

累加符号表示的就是對于mask中所有的連通域,都去找groundtruth中與他交集最大的連通域,然後把他們的交集加起來。我們發現圖一中的B和groundtruth是沒有交集的,是以B就不會出現在累加裡面,而是成為了公式右下角的PF。是以我們會發現,AJI會懲罰那些goundtruth裡面沒有卻被誤認為是物體的區域。

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

這個很好懂了,就是Gi和Pi的并集,也就是圖二中的1+2+3+4.

AJI(Aggregated Jaccard Index )增強版的IOU,基于連通域的圖像分割結果評判

通過這個公式我們會發現,IOU隻是比較屬于物體的像素是否被識别出來,至于是否存在一個物體被識别成兩個,或者是兩個物體被識别成一個這種情況它并不關心。而AJI在過分割(一個物體被識别成多個物體,上圖中的2被識别成1),欠分割(多個物體被識别成一個物體,上圖中的1被識别成2),誤分割(原本沒有卻被識别成物體)的情況都會導緻AJI很低。因為欠分割和過分割都會導緻公式中并集的累加變得很大。

總結就是,AJI是比IUO,dice-score(也叫F1-score)更加嚴格,更加适合衡量細胞分割結果的名額。

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