ดัชนีความไว

ดัชนีความไวหรือดัชนีความสามารถในการจำแนกหรือดัชนีความสามารถในการตรวจจับเป็นสถิติ ไร้หน่วย ที่ใช้ในทฤษฎีการตรวจจับสัญญาณดัชนีที่สูงขึ้นแสดงว่าสามารถตรวจจับสัญญาณได้ง่ายขึ้น
คำนิยาม
ดัชนีความสามารถในการจำแนก คือ ค่าที่ใช้แยกค่าเฉลี่ยของสองการกระจายตัว (โดยทั่วไปคือการกระจายตัวของสัญญาณและการกระจายตัวของสัญญาณรบกวน) โดยมีหน่วยเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
ความแปรปรวน/ความแปรปรวนร่วมที่เท่ากัน
สำหรับการแจกแจงแบบเอกตัวแปร สองแบบและโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากัน จะใช้สัญลักษณ์แทนด้วย('ดี-ไพรม์'):
- .
ในมิติที่สูงกว่า เช่น ที่มีการแจกแจงหลายตัวแปรสองแบบที่มีเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมเดียวกัน(ซึ่งเมทริกซ์รากที่สองสมมาตร ซึ่งก็คือเมทริกซ์ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน คือ) ซึ่งสามารถขยายความไปสู่ระยะทางมาฮาลาโนบิสระหว่างการแจกแจงทั้งสองได้:
- ,
ที่ไหนคือส่วนตัด 1 มิติของ sd ตามแนวเวกเตอร์หน่วยโดยผ่านวิธีการดังกล่าว กล่าวคือเท่ากับตามแนวตัด 1 มิติที่ผ่านค่าเฉลี่ย
สำหรับสองการแจกแจงทวิภาคที่มีค่าความแปรปรวนร่วมเท่ากัน จะได้ดังนี้:
- ,
ที่ไหนคือค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ และตรงนี้และกล่าวคือ รวมถึงเครื่องหมายของความแตกต่างเฉลี่ย แทนที่จะเป็นค่าสัมบูรณ์
ความแปรปรวน/ความแปรปรวนร่วมที่ไม่เท่ากัน
เมื่อการแจกแจงทั้งสองมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานต่างกัน (หรือโดยทั่วไปแล้วมีมิติต่างกัน คือเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมต่างกัน) จะมีดัชนีที่แข่งขันกันอยู่หลายตัว ซึ่งทั้งหมดสามารถลดทอนลงเหลือเพียง...เพื่อให้ค่าความแปรปรวน/ความแปรปรวนร่วมเท่ากัน
ดัชนีความสามารถในการจำแนกของเบย์ส
นี่คือดัชนีความสามารถในการจำแนกสูงสุด (แบบเบย์ส) สำหรับการกระจายสองแบบ โดยพิจารณาจากปริมาณการทับซ้อนกัน กล่าวคือ ข้อผิดพลาดในการจำแนกประเภทที่เหมาะสมที่สุด (แบบเบย์ส)โดยผู้สังเกตการณ์ในอุดมคติ หรือส่วนเติมเต็มของมัน คือ ความแม่นยำสูงสุด:
- ,
ที่ไหนคือฟังก์ชันการกระจายสะสม ผกผัน ของค่าปกติมาตรฐาน ความสามารถในการจำแนกแบบเบย์สระหว่างการกระจายแบบปกติตัวแปรเดียวหรือหลายตัวแปรสามารถคำนวณได้ด้วยวิธีเชิงตัวเลข ( โค้ด Matlab ) และยังสามารถใช้เป็นการประมาณค่าได้เมื่อการกระจายใกล้เคียงกับการกระจายแบบปกติ
เป็นการวัดระยะทางทางสถิติแบบบวกแน่นอนที่ไม่ขึ้นอยู่กับข้อสมมติเกี่ยวกับการกระจายตัว เช่นความแตกต่างของคัลล์แบ็ก-ไลเบลอร์.มีความไม่สมมาตร ในขณะที่มีความสมมาตรสำหรับทั้งสองการแจกแจง อย่างไรก็ตามไม่เป็นไปตามอสมการสามเหลี่ยมดังนั้นจึงไม่ใช่เมตริกที่สมบูรณ์
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับงานทดสอบใช่/ไม่ใช่ ระหว่างการแจกแจงปกติแบบเอกตัวแปรสองแบบที่มีค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนความแม่นยำในการจำแนกประเภทที่เหมาะสมที่สุดตามวิธีของเบย์สมีดังนี้:
- ,
ที่ไหนหมายถึงการแจกแจงไคกำลังสองแบบไม่ศูนย์กลาง, และความสามารถในการจำแนกของเบย์ส
นอกจากนี้ ยังสามารถคำนวณได้จากเส้นโค้ง ROCของงานใช่/ไม่ใช่ ระหว่างการแจกแจงปกติแบบเอกตัวแปรสองแบบที่มีเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงเพียงเกณฑ์เดียว หรือยังสามารถคำนวณได้จากเส้นโค้ง ROC ของการแจกแจงสองแบบใดๆ (ในจำนวนตัวแปรใดๆ) ที่มีอัตราส่วนความน่าจะเป็นแบบเปลี่ยนแปลง โดยการหาจุดบนเส้นโค้ง ROC ที่อยู่ห่างจากเส้นทแยงมุมมากที่สุด
สำหรับงานสองช่วงเวลาระหว่างการแจกแจงเหล่านี้ ความแม่นยำที่เหมาะสมที่สุดคือ((หมายถึงการแจกแจงไคกำลังสองแบบทั่วไป ) โดยที่ ความสามารถในการจำแนกของเบย์ส.
ดัชนีความสามารถในการจำแนก RMS sd
ดัชนีการจำแนกความแตกต่างโดยประมาณ (เช่น ดัชนีที่ไม่เหมาะสม) ที่ใช้กันทั่วไปและมีสูตรตายตัว คือ การหาค่าเฉลี่ยของความแปรปรวน กล่าวคือ ค่า rms ของค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานทั้งสอง:[ 2 ] (เรียกอีกอย่างว่ามันคือครั้ง- คะแนนของพื้นที่ใต้ เส้นโค้ง ลักษณะการทำงานของผู้รับ (AUC) ของผู้สังเกตการณ์เกณฑ์เดียว ดัชนีนี้ขยายไปสู่มิติทั่วไปในชื่อระยะทางมาฮาลาโนบิสโดยใช้ความแปรปรวนร่วมแบบรวม กล่าวคือ ด้วยในฐานะเมทริกซ์ sd ทั่วไป
ดัชนีความสามารถในการจำแนกเฉลี่ยส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน
ดัชนีอีกตัวหนึ่งคือขยายไปสู่มิติทั่วไปโดยใช้ในฐานะเมทริกซ์ sd ทั่วไป
การมีส่วนช่วยในการจำแนกความแตกต่างในแต่ละมิติ
โดยทั่วไปแล้ว การมีส่วนร่วมของแต่ละมิติหรือคุณลักษณะต่อความสามารถในการจำแนกโดยรวมนั้น สามารถวัดได้โดยใช้ปริมาณที่ความสามารถในการจำแนกลดลงเมื่อลบมิตินั้นออกไป หากความสามารถในการจำแนกแบบเบย์โดยรวมคือและความสามารถในการจำแนกแบบเบย์สที่มีมิติถูกลบออกแล้วเราสามารถกำหนดการมีส่วนร่วมของมิติได้เช่นนี่เหมือนกับความสามารถในการแยกแยะมิติของแต่ละบุคคลเมื่อเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมเท่ากันและเป็นเมทริกซ์ทแยงมุม แต่ในกรณีอื่นๆ มาตรวัดนี้สะท้อนถึงการมีส่วนร่วมของมิติได้แม่นยำกว่าความสามารถในการจำแนกแต่ละมิติเสียอีก
การปรับขนาดความสามารถในการจำแนกของสองการแจกแจง

บางครั้งเราอาจต้องการปรับขนาดความสามารถในการจำแนกความแตกต่างของข้อมูลสองชุดโดยการขยับให้การกระจายตัวของข้อมูลทั้งสองชุดเข้าใกล้กันหรือห่างกันมากขึ้น กรณีหนึ่งคือเมื่อเรากำลังสร้างแบบจำลองงานตรวจจับหรือจำแนกประเภท และประสิทธิภาพของแบบจำลองนั้นสูงกว่าข้อมูลต้นฉบับหรือข้อมูลที่สังเกตได้ ในกรณีนั้น เราสามารถปรับการกระจายตัวของตัวแปรในแบบจำลองให้เข้าใกล้กันมากขึ้นเพื่อให้ตรงกับประสิทธิภาพที่สังเกตได้ ในขณะเดียวกันก็สามารถทำนายได้ว่าจุดข้อมูลใดบ้างที่ควรเริ่มทับซ้อนและถูกจำแนกผิดพลาด
มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้ วิธีหนึ่งคือการคำนวณเวกเตอร์ค่าเฉลี่ยและเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมของทั้งสองการแจกแจง จากนั้นทำการแปลงเชิงเส้นเพื่อประมาณค่าเฉลี่ยและเมทริกซ์ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (รากที่สองของเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วม) ของการแจกแจงหนึ่งไปยังอีกการแจกแจงหนึ่ง
อีกวิธีหนึ่งคือการคำนวณตัวแปรตัดสินใจของจุดข้อมูล (อัตราส่วนความน่าจะเป็นล็อกที่จุดหนึ่งเป็นของหนึ่งการแจกแจงเทียบกับอีกการแจกแจงหนึ่ง) ภายใต้แบบจำลองมัลตินอร์มอล จากนั้นจึงขยับตัวแปรตัดสินใจเหล่านี้ให้เข้าใกล้กันหรือห่างออกจากกัน
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- บทเรียนเชิงโต้ตอบเกี่ยวกับทฤษฎีการตรวจจับสัญญาณรวมถึงการคำนวณค่าd ′