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python之MAP@k计算

2024年09月03日41qlqwjy

根据 wiki 在 k 处计算的平均精度(对于答案中的前 k 个元素) , ml metrics at kaggle ,以及这个答案:Confusion about (Mean) Average Precision应计算为 k 处平均精度的平均值,其中 k 处的平均精度计算为:

其中:P(i) 是列表中截止点 i 处的精度; rel(i) 是一个指示函数,如果排名 i 的项目是相关文档,则等于 1,否则为零。

分隔符 min(k, number of relevant documents) 的意思是答案中相关条目的最大可能数量。

这种理解是否正确?

MAP@k 是否总是小于为所有排名列表计算的 MAP?

我担心的是,这不是许多作品中计算 MAP@k 的方式。

通常,分隔符不是min(k, number of relevant documents),而是top-k中相关文档的数量。这种方法将提供更高的 MAP@k 值。


HashNet: Deep Learning to Hash by Continuation" (ICCV 2017)

代码: https://github.com/thuml/HashNet/blob/master/pytorch/src/test.py#L42-L51

    for i in range(query_num): 
        label = validation_labels[i, :] 
        label[label == 0] = -1 
        idx = ids[:, i] 
        imatch = np.sum(database_labels[idx[0:R], :] == label, axis=1) > 0 
        relevant_num = np.sum(imatch) 
        Lx = np.cumsum(imatch) 
        Px = Lx.astype(float) / np.arange(1, R+1, 1) 
        if relevant_num != 0: 
            APx.append(np.sum(Px * imatch) / relevant_num) 

其中relevant_num不是min(k, number of relevant documents),而是结果中相关文档的个数,不等于total number of相关文件或k。

我是不是看错了代码?


Deep Visual-Semantic Quantization of Efficient Image Retrieval CVPR 2017

代码:https://github.com/caoyue10/cvpr17-dvsq/blob/master/util.py#L155-L178

def get_mAPs_by_feature(self, database, query): 
    ips = np.dot(query.output, database.output.T) 
    #norms = np.sqrt(np.dot(np.reshape(np.sum(query.output ** 2, 1), [query.n_samples, 1]), np.reshape(np.sum(database.output ** 2, 1), [1, database.n_samples]))) 
    #self.all_rel = ips / norms 
    self.all_rel = ips 
    ids = np.argsort(-self.all_rel, 1) 
    APx = [] 
    query_labels = query.label 
    database_labels = database.label 
    print "#calc mAPs# calculating mAPs" 
    bar = ProgressBar(total=self.all_rel.shape[0]) 
    for i in xrange(self.all_rel.shape[0]): 
        label = query_labels[i, :] 
        label[label == 0] = -1 
        idx = ids[i, :] 
        imatch = np.sum(database_labels[idx[0: self.R], :] == label, 1) > 0 
        rel = np.sum(imatch) 
        Lx = np.cumsum(imatch) 
        Px = Lx.astype(float) / np.arange(1, self.R+1, 1) 
        if rel != 0: 
            APx.append(np.sum(Px * imatch) / rel) 
        bar.move() 
    print "mAPs: ", np.mean(np.array(APx)) 
    return np.mean(np.array(APx)) 

其中divider是rel,计算为np.sum(imatch),其中imatch是一个二进制向量,表示是否输入是否相关。问题是它只需要第一个 R:imatch = np.sum(database_labels[idx[0: self.R], :] == label, 1) > 0。所以 np.sum(imatch) 将在返回的大小为 R 的列表中给出相关条目的数量,而不是 min(R, number of relevant entries)。请注意,论文中使用的 R 的值小于 DB 中的条目数。


Deep Learning of Binary Hash Codes for Fast Image Retrieval (CVPR 2015)

代码:https://github.com/kevinlin311tw/caffe-cvprw15/blob/master/analysis/precision.m#L30-L55

    buffer_yes = zeros(K,1); 
    buffer_total = zeros(K,1); 
    total_relevant = 0; 
     
    for j = 1:K 
        retrieval_label = trn_label(y2(j)); 
         
        if (query_label==retrieval_label) 
            buffer_yes(j,1) = 1; 
            total_relevant = total_relevant + 1; 
        end 
        buffer_total(j,1) = 1; 
    end 
     
    % compute precision 
    P = cumsum(buffer_yes) ./ Ns'; 
     
    if (sum(buffer_yes) == 0) 
        AP(i) = 0; 
    else 
        AP(i) = sum(P.*buffer_yes) / sum(buffer_yes); 
    end 

这里的分隔符是 sum(buffer_yes),它是返回的大小为 k 的列表中相关文档的数量,而不是 min(k, number of相关文件)。


"Supervised Learning of Semantics-Preserving Deep Hashing" (TPAMI 2017)

代码:https://github.com/kevinlin311tw/Caffe-DeepBinaryCode/blob/master/analysis/precision.m

代码与前一篇论文相同。


Learning Compact Binary Descriptors with Unsupervised Deep Neural Networks (CVPR 2016)

相同的代码:https://github.com/kevinlin311tw/cvpr16-deepbit/blob/master/analysis/precision.m#L32-L55



我错过了什么吗?上面论文中的代码是否正确?为什么它不符合 https://github.com/benhamner/Metrics/blob/master/Python/ml_metrics/average_precision.py#L25-L39 ?


更新

我发现了这个已关闭的问题,指的是同样的问题:https://github.com/thuml/HashNet/issues/2

以下说法是否正确?

AP is a ranking metric. If the top 2 retrievals in the ranked list are relevant (and only the top 2), AP is 100%. You're talking about Recall, which in this case is indeed 0.2%.

根据我的理解,如果我们将 AP 视为 PR 曲线下的面积,则上述说法是不正确的。


附言我怀疑这是否应该转到 Cross Validated 或 StackOverflow。如果您认为将它放在交叉验证中更好,我不介意。我的理由是,这不是一个理论问题,而是引用实际代码的实现问题。

请您参考如下方法:

您找到这个是完全正确的,做得很好。鉴于代码的相似性,我猜测存在一个源错误,然后一篇又一篇论文在没有仔细检查的情况下复制了错误的实现。

“akturtle”问题提出者也完全正确,我要举同样的例子。我不确定“kunhe”是否理解这个论点,当然在计算平均精度时召回很重要。

是的,错误应该会夸大数字。我只是希望排名列表足够长并且方法足够合理,以便在排名列表中实现 100% 的召回率,这样 bug 就不会影响结果。

不幸的是,审稿人很难发现这一点,因为通常审稿人不会审阅论文代码。值得联系作者,尝试让他们更新代码,用正确的编号更新他们的论文,或者至少不要继续在他们以后的工作中犯错误。如果您打算写一篇比较不同方法的论文,您可以指出问题并报告正确的数字(以及可能有错误的数字,只是为了进行相同的比较)。

回答你的附带问题:

Is MAP@k always less than MAP computed for all ranked list?

不一定,MAP@k 本质上是在计算 MAP,同时针对仅给定 k 次检索就无法做得更好的潜在情况进行归一化。例如。考虑返回的具有相关性的排名列表: 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 并假设总共有 6 个相关文件。此处 MAP 应略高于 50%,而 MAP@3 = 100%,因为您不能比检索 1 1 1 做得更好。 但这与您发现的错误无关,因为他们的错误保证 MAP@k 至少与真实的 MAP@k 一样大。