Keras，训练期间验证集上的 auc 与 sklearn auc 不匹配

Posted 2023-03-12

【中文标题】Keras，训练期间验证集上的 auc 与 sklearn auc 不匹配

【英文标题】：Keras, auc on validation set during training does not match with sklearn auc

【发布时间】：2019-02-13 04:23:13

【问题描述】：

我正在使用我的测试集作为验证集。我使用了与How to compute Receiving Operating Characteristic (ROC) and AUC in keras?类似的方法

问题是我在训练期间的 val_auc 大约是 0.85，但是，当我使用时

fpr, tpr, _ = roc_curve(test_label, test_prediction)
roc_auc = auc(fpr, tpr)

我得到 0.60 的 auc。我知道他们使用不同的公式，并且流式 auc 可能与 sklearn 计算的公式不同。但是差异非常大，我无法弄清楚导致这种差异的原因。

# define roc_callback, inspired by https://github.com/keras-team/keras/issues/6050#issuecomment-329996505
def auc_roc(y_true, y_pred):
    # any tensorflow metric
    value, update_op = tf.contrib.metrics.streaming_auc(y_pred, y_true)

    # find all variables created for this metric
    metric_vars = [i for i in tf.local_variables() if 'auc_roc' in i.name.split('/')[1]]

    # Add metric variables to GLOBAL_VARIABLES collection.
    # They will be initialized for new session.
    for v in metric_vars:
        tf.add_to_collection(tf.GraphKeys.GLOBAL_VARIABLES, v)

    # force to update metric values
    with tf.control_dependencies([update_op]):
        value = tf.identity(value)
        return value

clf = Sequential()

clf.add(LSTM(units = 128, input_shape = (windowlength, trainX.shape[2]), return_sequences = True))#, kernel_regularizer=regularizers.l2(0.01)))

clf.add(Dropout(0.2))

clf.add(LSTM(units = 64, return_sequences = False))#, kernel_regularizer=regularizers.l2(0.01)))

clf.add(Dropout(0.2))

clf.add(Dense(units = 128, activation = 'relu'))
clf.add(Dropout(0.2))

clf.add(Dense(units = 128, activation = 'relu'))

clf.add(Dense(units = 1, activation = 'sigmoid'))
clf.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer = 'adam', metrics = ['acc', auc_roc])

my_callbacks = [EarlyStopping(monitor='auc_roc', patience=50, verbose=1, mode='max')]
clf.fit(trainX, trainY, batch_size = 1000, epochs = 80, class_weight = class_weights, validation_data = (testX, testY), 
        verbose = 2, callbacks=my_callbacks)
y_pred_pro = model.predict_proba(testX)
print (roc_auc_score(y_test, y_pred_pro))

如果有人能引导我走向正确的方向，我真的很感激。

【问题讨论】：

我知道这已经很老了，但如果它回答了您的问题，您应该接受答案，如果没有，请提供反馈！

【参考方案1】：

首先，tf.contrib.metrics.streaming_auc 已弃用，请改用tf.metrics.auc。

正如您所提到的，TF 使用与 Scikit-learn 不同的方法来计算 AUC。 TF 使用近似方法。引用其文档：

为了离散化 AUC 曲线，使用一组线性间隔的阈值来计算召回率和精度值对。

这几乎总是会给出比实际分数更高的 AUC 分数。此外，thresholds 参数默认为 200，如果您的数据集很大，则该参数较低。增加它应该会使分数更准确，但无论你设置多高，它总是会有一些错误。

另一方面，Scikit-learn 使用不同的方法计算“真实”AUC 分数。

我不知道 TF 使用近似方法的确切原因，但我猜是因为它的内存效率更高、速度更快。此外，虽然它高估了分数，但它很可能会保留模型的相对顺序：如果一个模型的 AUC 近似值比另一个模型更好，那么它的真实 AUC - 很可能 - 也会更好。