模型評估 · 物件偵測

IoU 與 mAP

偵測不只要「認得出」,還要「框得準」。IoU 用交集除以聯集量出框有多準,門檻決定它算不算命中。

交集 / 聯集0~1命中門檻TP · FPmAP@50 · @75

💡一句話定義

IoU(Intersection over Union,交併比)= 預測框與真實框的交集面積 ÷ 聯集面積,值介於 0 到 1,越大代表框得越準。它是物件偵測與分割最核心的重疊度指標。
IoU = 交集面積(重疊) ÷ 聯集面積(總涵蓋範圍)

完全不重疊時 IoU=0,完全重合時 IoU=1。框「差一點」還是「差很多」,就靠這個比值來量化。

🎮互動:拖出你的預測框

綠色是固定的真實框,紫色虛線是你的預測框。拖動滑桿移動/縮放它,看橘色交集區、IoU 分數,以及在目前門檻下被判 TP(命中)還是 FP(不夠準)

IoU 與 mAP 閾值互動圖解
真實物件 (Ground Truth)
預測框 (Prediction)

調整預測框

(常見設定:mAP@50 為 0.50,mAP@75 為 0.75)

當前交併比 (IoU)

0.000
交集面積 (橘色) ÷ 聯集面積 (總涵蓋區)

模型判定結果:

計算中...

🎚️門檻與 TP / FP

偵測時會設一個 IoU 門檻(如 0.5):預測框與真實框的 IoU 超過門檻才算命中(True Positive),否則算誤報(False Positive)。門檻越高(如 0.75、0.9),要求框得越精準——稍微偏一點就被判失敗。自動駕駛、醫療病灶定位這類「失之毫釐差之千里」的任務,通常用嚴格門檻。

📈從 IoU 到 mAP

有了「命中判定」,就能一路算到偵測的主要指標 mAP

指標意思
IoU單一預測框與真實框的重疊度(交集÷聯集)
AP某一類別在各信心度下的 Precision-Recall 曲線面積
mAP所有類別 AP 的平均(mean Average Precision)
mAP@50 / @75用 IoU 門檻 0.5 / 0.75 判命中算出的 mAP
COCO 標準:會用 IoU 門檻 0.5 到 0.95(每 0.05 一階)算多個 mAP 再平均,比單一門檻更全面。

⚠️IoU 的限制

IoU 在兩框完全不重疊時一律是 0,無法反映「差一點點」還是「差很遠」,用來訓練回歸框時梯度會消失。改良版 GIoU、DIoU、CIoU 加入了距離與形狀資訊,即使沒重疊也能提供有意義的梯度,訓練邊界框回歸更穩。

自我檢測

Q1. IoU 怎麼算?範圍多少?
交集面積 ÷ 聯集面積,值介於 0(完全不重疊)到 1(完全重合)。越大代表預測框與真實框越吻合。
Q2. IoU 門檻在偵測裡做什麼?
設一個門檻(如 0.5),預測框與真實框 IoU 超過門檻才算命中(TP)、否則算誤報(FP)。門檻越高、判定越嚴,要求框得越精準。
Q3. mAP@50 和 mAP@75 差在哪?
分別用 IoU 門檻 0.5 與 0.75 來判命中再算 mAP。@75 更嚴格。COCO 還會用 0.5~0.95 多門檻平均,衡量更全面。
Q4. IoU 有什麼缺點?怎麼改良?
兩框完全不重疊時 IoU 恆為 0、無法反映差多遠,訓練回歸框時梯度消失。GIoU、DIoU、CIoU 加入距離/形狀資訊改良,即使沒重疊也能提供梯度。

🎯重點整理

📝 iPAS 考點提醒

IoU 與 mAP 是物件偵測的核心評估指標,iPAS 中級科目一考點。重點:IoU 等於交集除以聯集,衡量預測框與真實框的重疊;設門檻(如 0.5)判命中,再算各類 AP 與整體 mAP。易混點:門檻越高判定越嚴(COCO 用 0.5 到 0.95 平均);IoU 完全不重疊時為 0、無法反映差多遠(GIoU、DIoU 改良)。情境:評估偵測模型、解讀 mAP。

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❓ 常見問題

IoU 是什麼?

Intersection over Union,交集除以聯集:衡量預測框或區域與真實框或區域的重疊程度,值 0 到 1,越大越準。

IoU 在物件偵測怎麼用?

設一個門檻(如 0.5),預測框與真實框 IoU 超過門檻才算命中(TP)、否則算誤報,再據此算 AP 與 mAP。

IoU 在影像分割怎麼用?

逐像素算預測區域與真實區域的交集除聯集(又稱 Jaccard 指數),衡量分割輪廓的準確度。

IoU 門檻設高低有何影響?

門檻越高(如 0.75)要求重疊越精準、判定越嚴;COCO 等基準會用多個門檻平均(mAP 從 0.5 到 0.95)更全面。

IoU 的限制?

完全不重疊時 IoU 為 0、無法反映差多遠;改良版如 GIoU、DIoU 加入距離資訊,訓練回歸框時更好用。

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