一、ROC原理介绍

回到ROC上来, 百度百科对roc的解释如下:ROC曲线指受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve), 是反映敏感性和特异性连续变量的综合指标,是用构图法揭示敏感性和特异性的相互关系,它通过将连续变量设定出多个不同的临界值,从而计算出一系列敏感性和特异性,再以敏感性为纵坐标、(1-特异性)为横坐标绘制成曲线,曲线下面积越大(AUC area  under roc curve),诊断准确性越高。在ROC曲线上,最靠近坐标图左上方的点为敏感性和特异性均较高的临界值。

ROC关注两个指标:

true positive rate ( TPR = TP / [TP + FN] ) ------正例分对的概率

false positive rate

直观上,TPR代表能将正例分对的概率,FPR代表将负例错分为正例的概率,FPR 预测的是正例,但是实际上是负例。这部分在负例中占得比例。也就是将负例错分为正例的概率。

在ROC 空间中,每个点的横坐标是FPR,纵坐标是TPR,这也就描绘了分类器在TP(真正的正例)和FP(错误的正例)间的trade-off。ROC的主要分析工具是一个画在ROC空间的曲线——ROC curve。我们知道,对于二值分类问题,实例的值往往是连续值,我们通过设定一个阈值,将实例分类到正类或者负类(比如大于阈值划分为正类)。因此我们可以变化阈值,根据不同的阈值进行分类,根据分类结果计算得到ROC空间中相应的点,连接这些点就形成ROC curve。ROC curve经过(0,0)(1,1),实际上(0, 0)和(1, 1)连线形成的ROC curve实际上代表的是一个随机分类器。一般情况下,这个曲线都应该处于(0, 0)和(1, 1)连线的上方。如图1所示。

                                            

机器学习的roc曲线 roc曲线原理_临界值

图 1 ROC curve of three epitope predictors.


2.混淆矩阵(confusion matrix)

    针对预测值和真实值之间的关系,我们可以将样本分为四个部分,分别是:

    真正例(True Positive,TP):预测值和真实值都为1

    假正例(False Positive,FP):预测值为1,真实值为0

    真负例(True Negative,TN):预测值与真实值都为0

    假负例(False Negative,FN):预测值为0,真实值为1

    我们将这四种值用矩阵表示(图片引自《machine learning:A Probabilistic Perspective》):

    

机器学习的roc曲线 roc曲线原理_机器学习_02