基于K-means聚类和遗传算法的少数类样本采样方法研究

传统的分类器对不均衡数据集的分类严重倾向于多数类.为了有效地提高不均衡数据集中少数类的分类性能,针对此问题提出了一种基于K-means聚类和遗传算法的少数类样本采样方法.通过K-means算法将少数类样本聚类分组,在每个聚类内使用遗传算法获取新样本并进行有效性验证,最后通过使用KNN和SVM分类器,在仿真实验中证明了方法的有效性.     

一种适用于不均衡数据集分类的KNN算法

传统的K-最邻近(K Nearest Neighbor,KNN)分类算法在处理不均衡样本数据时,其分类器预测倾向于多数类,少数类分类误差大。针对此问题从数据层的角度改进了传统的KNN算法。先通过K-means聚类算法将少数类样本聚类分组,将每个聚类内的样本作为遗传算法的初始种群;再使用遗传交叉和变异操作获取新样本,并进行有效性验证。最终获取到各类别样本数量基本均衡的训练样本集合。实验结果表明此方法有效改善了KNN算法对少数类分类效果。此法同时适用于其他关注少数类分类精度的不均衡数据集分类问题。     

小波图像压缩编码中小波基的选择技术研究

传统的分类器对不均衡数据集的分类严重倾向于多数类。为了有效地提高不均衡数据集中少数类的分类性能,针对此问题提出了一种基于K-means聚类和遗传算法的少数类样本采样方法。通过K-means算法将少数类样本聚类分组,在每个聚类内使用遗传算法获取新样本并进行有效性验证,最后通过使用KNN和SVM分类器,在仿真实验中证明了方法的有效性。     

基于密度峰值聚类和模糊支持度的boosting随机森林

为了解决传统分类算法在不平衡样本集上分类效果不佳的问题,提出一种新的欠采样boosting集成算法(FECBoost).首先,通过改进的模糊熵反映样本集原始分布的不确定性,并用此模糊熵判断多数类样本所在的区域,称为安全区域或边界区域;其次,利用密度峰值聚类算法选取安全区域的代表性样本以减少分类器的训练时间和样本间的重叠,降低样本的不平衡度,实现静态欠采样;最后,训练新的boosting集成分类器,在算法每一次迭代之前,基于模糊熵和模糊支持度对多数类样本再次欠采样,使用于训练的样本集达到平衡.该动态欠采样依赖于分类器的训练过程,充分考虑了样本分布的不确定性和错分可能性.通过在真实样本集上的仿真实验验证了提出方法的有效性.     

基于蚁群聚类的不平衡数据过采样方法

针对不平衡数据集的低分类准确性,提出基于蚁群聚类改进的SMOTE不平衡数据过采样算法ACC-SMOTE。一方面利用改进的蚁群聚类算法将少数类样本划分为不同的子簇,充分考虑类间与类内数据的不平衡,根据子簇所占样本的比例运用SMOTE算法进行过采样,从而降低类内数据的不平衡度;另一方面对过采样后的少数类样本采用Tomek Links数据清理技术进行及时修正,清除数据集中的噪声和抽样方法产生的重叠样例,从而保证合成样本的质量。本文所用训练数据集和测试数据集均为UCI数据集。实验结果表明本算法可以明显提高不平衡数据集的分类精度,从而提高分类器的分类性能。     

基于TCGA数据库不平衡数据的改进分类方法

为解决癌症基因组图谱中DNA甲基化数据不平衡导致假阴率上升的问题,提出一种基于TCGA数据库不平衡数据的改进分类方法.使用合成少数类过采样技术和Tomek Link算法进行混合采样,解决数据不平衡问题.在此基础上,将经特征选择后的训练集数据输入改进模型进行训练、学习及分类.基于TCGA数据库6种癌症DNA甲基化数据的实验结果表明:改进方法对少数类样本的分类性能有显著提高,对多数类样本的分类性能也有一定的提升.     

基于协同进化机制的欠采样方法

针对非平衡数据集分类中＂少数类样本精度难以提高＂这一瓶颈问题,提出了一种基于协同进化机制的欠采样方法.此方法将少数类样本与多数类样本划分为两类种群,采用种群协同进化原理,利用提出的动态交叉变异算子自适应协同进化过程,实现种群间自动调节和自动适应.仿真试验结果表明,此采样方法增强了局部随机搜索能力,改善了种群的分布特性,加强了算法的全局收敛能力,在不降低多数类样本分类性能的基础上有效提高了少数类样本的精度.与其他经典重采样方法相比,本文办法抗噪能力好,具有更强的鲁棒性.     

基于FCM-KFDA判别的不平衡数据集分类

不平衡数据的分类是机器学习的热点问题.传统的分类方法在分类时会倾向于多数类而使得分类精度不高.对不平衡数据集的分类,提出一种基于FCM结合KFDA方法,首先采用FCM算法对样本数据进行聚类,将数据聚类后的样本数据映射到特征空间里,再采用KFDA算法对数据进行分类,可以克服不平衡数据对分类性能的影响.对UCI数据集进行仿真实验,结果表明FCM-KFDA算法可以有效地提高数据识别率.     

不均衡数据分类算法的综述

传统的分类方法都是建立在类分布大致平衡这一假设基础上的,然而实际情况中,数据往往都是不均衡的.因此,传统分类器分类性能通常比较有限.从数据层面和算法层面对国内外分类算法做了详细而系统的概述.并通过仿真实验,比较了多种不平衡分类算法在6个不同数据集上的分类性能,发现改进的分类算法在整体性能上得到不同程度的提高,最后列出了不均衡数据分类发展还需解决的一些问题.     

基于支持向量聚类和重抽样的入侵检测

针对入侵检测中少数类异常数据的检测精度较低的问题,提出基于支持向量聚类的不平衡数据无监督检测算法.方法采用支持向量聚类对所有未知样本进行聚类,根据不同类别样本内在属性的差异,用改进的重抽样方法选择样本,平衡数据集的分布,对新的数据集进行学习.经过KDD99的测试表明,该方法能有效检测出少数类样本.     

一种基于投票的不平衡数据分类集成算法

不平衡数据分类是机器学习的研究热点之一。传统的机器学习分类算法通常假定用于训练的数据集是平衡的,不能直接应用于不平衡数据分类。利用朴素贝叶斯和决策树对数据不平衡的敏感度不同,提出一种基于投票的不平衡数据分类集成算法。基分类器选择NB和C4.5,通过投票平均方法进行分类决策;并选择公开的不平衡数据集进行实验验证。实验结果表明,该算法能有效提高不平衡数据的分类性能,特别是对正类(少数类)的误报率较低,具有良好的鲁棒性。     

一种改进的代价敏感随机森林算法

随机森林在分类不平衡数据时,容易偏向多数类而忽略少数类,可以将代价敏感用于分类器的训练,但在传统代价敏感随机森林算法中,代价函数没有考虑样本集实际分布与特征权重,且在随机森林投票阶段,没有考虑基分类器的性能差异。本文提出一种改进的代价敏感随机森林算法ICSRF,该算法首先根据不平衡数据集的实际分布构造代价函数,并将权重距离引入代价函数,然后根据基分类器的性能采取权重投票,提高分类准确率。实验结果表明,ICSRF算法能有效提高少数类的分类性能,可以较好的处理不平衡数据。     

不均衡数据集下的入侵检测

在直推式支持向量机(transductive support vector machine, TSVM)中,迭代过程中样本标注错误会导致错误传递,影响下一次迭代中样本标注准确度,使得错误不断地被积累,造成最终分类超平面的偏移。在不均衡数据集下,传统支持向量机(support vector machine, SVM)对样本分类的错误率较高,导致TSVM在每次迭代中标注样本准确度不高。针对此,本文提出一种不均衡数据集下的直推式学习算法,该算法依据各类支持向量的密度分布关系动态计算各类的惩罚因子,提高每次迭代中样本标注的准确度,算法在继承渐进赋值和动态调整规则的基础上,减少分类超平面的偏移。最后,在KDD CUP99数据集上的仿真实验结果表明该算法能够提高TSVM在不均衡数据下的分类性能,降低误警率和漏报率。     

不均衡数据集中KNN分类器样本裁剪算法

针对KNN算法在分类时的样本相似度计算开销大,在处理不均衡数据集时少数类分类误差大的问题,提出一种在不均衡数据集下基于密度的训练样本裁剪算法。对训练样本的各个样本类进行聚类,删除噪声数据并计算每个样本类的平均相似度和样本平均密度,以此获得样本类裁剪的相似度阈值,然后将样本类内相似度小于类相似度阈值的样本进行合并,减少训练样本总数。实验表明,此样本裁剪算法能够在保持KNN算法分类性能基本稳定的前提下,有效地减少分类计算开销,并能在一定程度上提高少数类的分类性能。     

基于加权极限学习机的肿瘤基因表达谱数据分类

基因表达谱数据一般来源于临床试验,而在临床试验中,试验样本的类分布情况是不确定的,这就使得表达谱数据往往具有比较明显的不平衡性.采用加权极限学习机来对不平衡基因表达谱数据进行分类,为了减少因为不平衡数据引起的分类误差,一个临时的权重被分配给每一个样本以增强少样本类的影响,同时减少多样本类的影响,进而提高肿瘤分类的准确率.实验结果表明,所提方法能够提高少样本类的识别率,从而提高分类器的总体性能.     

面向不平衡数据分类的最近邻三角区域SMOTE方法

针对传统的SMOTE方法在类别区域重合的数据集应用时,可能产生多个更接近多数类的人工样例,甚至突破类别边界,从而影响整体分类性能的情况,提出了一种最近三角区域的SMOTE方法,使合成的人工样例只出现在少数类样例的最近三角区域内部,并且删除掉距离多数类更近的合成样例,从而使生成的样例更接近少数类,且不突破原始的类别边界。实验分别在人工数据集和改进的UCI数据集上进行,并和原始的SMOTE方法分别在G-mean和F-value的评价指标上进行了对比,实验结果验证了改进的SMOTE方法在类别区域有重合的数据集上要优于原始SMOTE方法。     

An Ensemble Classification Model Based on Imbalanced Data for Aviation Safety

Nowadays aviation accidents have become one of the major causes of severe injuries and fatalities around the world. This attracts the research community to look into aviation safety by applying data analysis techniques based on an advanced machine learning algorithm. An ensemble classification model based on Aviation Safety Reporting System(ASRS) has been proposed to analyze aviation safety targeting the people injured in the system.The ensemble classification model shall contain two modules: the data-driven module consisting of data cleaning, feature selection,and imbalanced data division and reorganization, and the modeldriven module stacked by Random Forest(RF), XGBoost(XGB),and Light Gradient Boosting Machine(LGBM) separately. The results indicate that the ensemble model could solve the data imbalance while vastly improving accuracy. LGBM illustrates higher accuracy and faster run in the analysis of a single model of the ASRS-based imbalanced data, while the ensemble model has the best performance in classification at the same time. The ensemble model proposed for imbalanced data classification can provide a certain reference for similar data processing while improving the safety of civil aviation.     

基于改进XGBoost不平衡围岩超前分类方法的隧洞工程施工仿真研究

为了在围岩类别不平衡的条件下实现围岩类别有效判断,进而提高隧洞工程施工仿真准确性,基于改进极限梯度提升(XGBoost)不平衡围岩超前分类方法进行隧洞工程施工仿真研究。采用自动邻域确定合成过采样(AND-SMOTE)方法优化围岩类别不平衡性,并采用改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型进行围岩超前分类,进而优选仿真参数,提高仿真结果的准确性,其中,以模型交叉验证平均准确率为目标,采用哈里斯鹰优化(HHO)算法自动优化XGBoost超参数,以提高围岩分类精度。工程应用表明,相比未改进的XGBoost不平衡、KNN、SVC等6个模型,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度更高;考虑围岩类别不平衡性后,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度提高了8.6%;此外,基于围岩超前分类的隧洞工程施工仿真结果与实际进度的相对偏差相比传统仿真降低了11.3%,更符合工程实际。