Как построить точность и отзывчивость мультиклассового классификатора?

Из документации scikit-learn:

• Precision-Recall:

Кривые точности-отзыва обычно используются в двоичной классификации для изучения результатов работы классификатора. Чтобы расширить кривую точности-отзыва и средней точности до классификации по нескольким классам или меткам, необходимо преобразовать выходные данные в двоичную форму. Для каждой метки можно нарисовать одну кривую, но можно также нарисовать кривую точного отзыва, рассматривая каждый элемент индикаторной матрицы метки как двоичный прогноз (микро-усреднение).

• Рабочие характеристики приемника (ROC):

Кривые ROC обычно используются в двоичной классификации для изучения результатов работы классификатора. Чтобы расширить кривую ROC и область ROC до классификации с несколькими классами или метками, необходимо преобразовать выходные данные в двоичную форму. Для каждой метки можно нарисовать одну кривую ROC, но можно также нарисовать кривую ROC, рассматривая каждый элемент индикаторной матрицы метки как двоичный прогноз (микро-усреднение).

Следовательно, вы должны преобразовать выходные данные в двоичную форму и рассмотреть кривые точности-отзыва и roc для каждого класса. Кроме того, вы собираетесь использовать predict_proba, чтобы получить вероятности классов.

Я делю код на три части:

1. общие настройки, обучение и предсказание
2. кривая точности-отзыва
3. Кривая ROC

1. общие настройки, обучение и прогнозирование

from sklearn.datasets import fetch_mldata
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.multiclass import OneVsRestClassifier
from sklearn.metrics import precision_recall_curve, roc_curve
from sklearn.preprocessing import label_binarize

import matplotlib.pyplot as plt
#%matplotlib inline

mnist = fetch_mldata("MNIST original")
n_classes = len(set(mnist.target))

Y = label_binarize(mnist.target, classes=[*range(n_classes)])

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(mnist.data,
                                                    Y,
                                                    random_state = 42)

clf = OneVsRestClassifier(RandomForestClassifier(n_estimators=50,
                             max_depth=3,
                             random_state=0))
clf.fit(X_train, y_train)

y_score = clf.predict_proba(X_test)

2. кривая точности-отзыва

# precision recall curve
precision = dict()
recall = dict()
for i in range(n_classes):
    precision[i], recall[i], _ = precision_recall_curve(y_test[:, i],
                                                        y_score[:, i])
    plt.plot(recall[i], precision[i], lw=2, label='class {}'.format(i))
    
plt.xlabel("recall")
plt.ylabel("precision")
plt.legend(loc="best")
plt.title("precision vs. recall curve")
plt.show()

3. Кривая ROC

# roc curve
fpr = dict()
tpr = dict()

for i in range(n_classes):
    fpr[i], tpr[i], _ = roc_curve(y_test[:, i],
                                  y_score[:, i]))
    plt.plot(fpr[i], tpr[i], lw=2, label='class {}'.format(i))

plt.xlabel("false positive rate")
plt.ylabel("true positive rate")
plt.legend(loc="best")
plt.title("ROC curve")
plt.show()