图像分割中的两种常用评估指标

简介：
本文介绍了在图像分割领域中常用的两种评价标准，旨在帮助研究人员和从业者更好地理解与应用这些关键性能度量方法。 在计算机视觉领域，尤其是在医学影像分析与精准放疗计划制定过程中，图像分割是一项至关重要的任务。这项工作旨在自动或半自动地识别并划分出特定区域，例如肿瘤靶区及正常组织等。 评估图像分割的质量时常用到的两个指标是Dice系数（Dice Similarity Coefficient, DSC）和Hausdorff距离（Hausdorff Distance, HD）。这两个评价标准各具特点，能够从不同角度反映分割结果的效果。 **Dice系数**用以衡量两个区域之间的重叠程度，并通过计算两者的交集面积与并集面积的比例来量化相似性。DSC值范围在0到1之间，数值越接近1表示两者间重合度越高，即分割效果越好；通常而言，当DSC大于0.7时认为是准确的分割结果。 **Hausdorff距离**则是一种衡量两个轮廓最大偏差的方法，它对位置信息的变化非常敏感。即使大部分区域匹配良好，如果存在一小部分显著差异，则HD值会明显上升。因此，在低HD的情况下意味着轮廓较为接近；反之高HD可能表示局部不匹配的问题存在。 在实际应用中，仅依赖于Dice系数可能会忽略一些局部的不一致性问题，而单纯依靠Hausdorff距离又容易过分强调边缘精确度的重要性，从而忽视整体相似性评估。因此结合使用这两种指标能提供更全面且准确的结果评价方式。例如，在DSC较高但HD较大的情况下可能表明图像的整体符合程度良好但存在某些局部的不匹配；相反地如果两者都较低则意味着轮廓间的吻合较差。 一项研究通过设计18个（9对）从临床靶区中抽象出的不同轮廓，系统性地计算并对比了Dice系数和Hausdorff距离来揭示它们之间的关系及其互补作用。该研究表明存在三种不同的比较结果类型：(1) 图像符合度良好；(2) 整体匹配较好但局部有不一致现象；以及 (3) 图像轮廓吻合差。 因此，为了准确评价图像分割的质量，不仅要考虑区域的整体重叠情况（Dice系数），还需关注轮廓的精细匹配程度（Hausdorff距离）。这种综合评估方法有助于优化算法性能并提高医学影像分析的精确性和可靠性，在放疗计划制定等临床应用中提升治疗效果。未来的研究和实践中结合这两种评价标准，将促进图像分割技术的发展，并更好地服务于医疗健康领域。