结合主动学习与置信度投票的集成自训练方法

基于集成学习的自训练算法是一种半监督算法,不少学者通过集成分类器类别投票或平均置信度的方法选择可靠样本。基于置信度的投票策略倾向选择置信度高的样本或置信度低但投票却一致的样本进行标记,后者这种情形可能会误标记靠近决策边界的样本,而采用异构集成分类器也可能会导致各基分类器对高置信度样本的类别标记不同,从而无法将其有效加入到有标记样本集。提出了结合主动学习与置信度投票策略的集成自训练算法用来解决上述问题。该算法合理调整了投票策略,选择置信度高且投票一致的无标记样本加以标注,同时利用主动学习对投票不一致而置信度较低的样本进行人工标注,以弥补集成自训练学习只关注置信度高的样本,而忽略了置信度低的样本的有用信息的缺陷。在UCI数据集上的对比实验验证了该算法的有效性。     

融合迁移学习的TranCo-Training分类模型

半监督学习中当未标注样本与标注样本分布不同时,将导致分类器偏离目标数据的主题,降低分类器的正确性.文中采用迁移学习技术,提出一种TranCo-Training分类模型.每次迭代,根据每个未标注样本与其近邻标注样本的分类一致性计算其迁移能力,并根据迁移能力从辅助数据集向目标数据集迁移实例.理论分析表明,辅助样本的迁移能力与其训练错误损失成反比,该方法能将训练错误损失最小化,避免负迁移,从而解决半监督学习中的主题偏离问题.实验表明,TranCo-Training优于随机选择未标注样本的RdCo-Training算法,尤其是给定少量的标注目标样本和大量的辅助未标注样本时.     

基于优化样本分布抽样集成学习的半监督文本分类方法研究

针对现有文本分类方法在即时性文本信息上面临的挑战,考虑到即时性文本信息具有已标注数据规模小的特点,为了提高半监督学习的分类性能,该文提出一种基于优化样本分布抽样集成学习的半监督文本分类方法。首先,通过运用一种新的样本抽样的优化策略,获取多个新的子分类器训练集,以增加训练集之间的多样性和减少噪声的扩散范围,从而提高分类器的总体泛化能力;然后,采用基于置信度相乘的投票机制对预测结果进行集成,对未标注数据进行标注;最后,选取适量的数据来更新训练模型。实验结果表明,该方法在长文本和短文本上都取得了优于研究进展方法的分类性能。     

基于主动学习和半监督学习的多类图像分类

多数图像分类算法需要大量的训练样本对分类器模型进行训练.在实际应用中, 对大量样本进行标注非常枯燥、耗时.对于一些特殊图像,如合成孔径雷达 (Synthetic aperture radar, SAR)图像, 对其内容判读非常困难,因此能够获得的标注样本数量非常有限. 本文将基于最优标号和次优标号(Best vs second-best, BvSB)的主动学习和带约束条件的自学习(Constrained self-training, CST) 引入到基于支持向量机(Support vector machine, SVM)分类器的图像分类算法中,提出了一种新的图像分类方法.通过BvSB 主动学习去挖掘那些对当前分类器模型最有价值的样本进行人工标注,并借助CST半 监督学习进一步利用样本集中大量的未标注样本,使得在花费较小标注代价情况下, 能够获得良好的分类性能.将新方法与随机样本选择、基于熵的不确定性采样主动学 习算法以及BvSB主动学习方法进行了性能比较.对3个光学图像集及1个SAR图像集分类 问题的实验结果显示,新方法能够有效地减少分类器训练时所需的人工标注样本的数 量,并获得较高的准确率和较好的鲁棒性.     

基于朴素贝叶斯的半监督学习遥感影像分类

为提高分类器识别率,减少标注样本使用数量,提出一种基于朴素贝叶斯的半监督学习方法。研究基于该方法的分类器分类效果,采用遥感影像数据作为训练和测试集,与基于朴素贝叶斯的全监督学习分类器分类效果作比较。实验结果表明,当标注样本与非标注样本比例在1:2~1:9时,半监督学习可以利用比全监督学习更少的标注样本,达到更高的分类精度。     

基于集成学习的半监督情感分类方法研究

情感分类旨在对文本所表达的情感色彩类别进行分类的任务。该文研究基于半监督学习的情感分类方法,即在很少规模的标注样本的基础上,借助非标注样本提高情感分类性能。为了提高半监督学习能力,该文提出了一种基于一致性标签的集成方法,用于融合两种主流的半监督情感分类方法:基于随机特征子空间的协同训练方法和标签传播方法。首先,使用这两种半监督学习方法训练出的分类器对未标注样本进行标注;其次,选取出标注一致的未标注样本;最后,使用这些挑选出的样本更新训练模型。实验结果表明,该方法能够有效降低对未标注样本的误标注率,从而获得比任一种半监督学习方法更好的分类效果。     

主动协同半监督粗糙集分类模型

粗糙集理论是一种有监督学习模型,一般需要适量有标记的数据来训练分类器。但现实一些问题往往存在大量无标记的数据,而有标记数据由于标记代价过大较为稀少。文中结合主动学习和协同训练理论,提出一种可有效利用无标记数据提升分类性能的半监督粗糙集模型。该模型利用半监督属性约简算法提取两个差异性较大的约简构造基分类器,然后基于主动学习思想在无标记数据中选择两分类器分歧较大的样本进行人工标注,并将更新后的分类器交互协同学习。UCI数据集实验对比分析表明,该模型能明显提高分类学习性能,甚至能达到数据集的最优值。     

结合半监督与主动学习的复杂名词短语识别

为克服传统的全监督机器学习模型的训练依赖于大量的标注样本的弱点,给出一种半监督学习和主动学习相结合的算法。根据主动学习选择策略选择最有价值的句子来标注,结合半监督来充分利用未标注的句子。结合汉语语料的特点,改进主动学习选择策略。实验结果表明,与采用随机选择标注样本相比,在使用相同数目的训练样本的情况下,该算法可以使学习器的F-score调高10.2%,在分类器到达相同性能的情况下,人工标注量可以减少32%,学习器对标注样本的需求得到了有效降低。     

主动学习的多标签图像在线分类

目的在多标签有监督学习框架中,构建具有较强泛化性能的分类器需要大量已标注训练样本,而实际应用中已标注样本少且获取代价十分昂贵。针对多标签图像分类中已标注样本数量不足和分类器再学习效率低的问题,提出一种结合主动学习的多标签图像在线分类算法。方法基于min-max理论,采用查询最具代表性和最具信息量的样本挑选策略主动地选择待标注样本,且基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件在线地更新多标签图像分类器。结果在4个公开的数据集上,采用4种多标签分类评价指标对本文算法进行评估。实验结果表明,本文采用的样本挑选方法比随机挑选样本方法和基于间隔的采样方法均占据明显优势;当分类器达到相同或相近的分类准确度时,利用本文的样本挑选策略选择的待标注样本数目要明显少于采用随机挑选样本方法和基于间隔的采样方法所需查询的样本数。结论本文算法一方面可以减少获取已标注样本所需的人工标注代价;另一方面也避免了传统的分类器重新训练时利用所有数据所产生的学习效率低下的问题,达到了当新数据到来时可实时更新分类器的目的。     

结合Tri-training半监督学习和凸壳向量的SVM主动学习算法*

为解决监督学习过程中难以获得大量带有类标记样本且样本数据标记代价较高的问题,结合主动学习和半监督学习方法,提出基于Tri-training半监督学习和凸壳向量的SVM主动学习算法.通过计算样本集的壳向量,选择最有可能成为支持向量的壳向量进行标记.为解决以往主动学习算法在选择最富有信息量的样本标记后,不再进一步利用未标记样本的问题,将Tri-training半监督学习方法引入SVM主动学习过程,选择类标记置信度高的未标记样本加入训练样本集,利用未标记样本集中有利于学习器的信息.在UCI数据集上的实验表明,文中算法在标记样本较少时获得分类准确率较高和泛化性能较好的SVM分类器,降低SVM训练学习的样本标记代价.     

A unified framework for semi-supervised PU learning

Traditional supervised classifiers use only labeled data (features/label pairs) as the training set, while the unlabeled data is used as the testing set. In practice, it is often the case that the labeled data is hard to obtain and the unlabeled data contains the instances that belong to the predefined class but not the labeled data categories. This problem has been widely studied in recent years and the semi-supervised PU learning is an efficient solution to learn from positive and unlabeled examples. Among all the semi-supervised PU learning methods, it is hard to choose just one approach to fit all unlabeled data distribution. In this paper, a new framework is designed to integrate different semi-supervised PU learning algorithms in order to take advantage of existing methods. In essence, we propose an automatic KL-divergence learning method by utilizing the knowledge of unlabeled data distribution. Meanwhile, the experimental results show that (1) data distribution information is very helpful for the semi-supervised PU learning method; (2) the proposed framework can achieve higher precision when compared with the state-of-the-art method.     

一种基于半监督主动学习的动态贝叶斯网络算法

本文提出一种基于半监督主动学习的算法，用于解决在建立动态贝叶斯网络(DBN)分类模型时遇到的难以获得大量带有类标注的样本数据集的问题．半监督学习可以有效利用未标注样本数据来学习DBN分类模型，但是在迭代过程中易于加入错误的样本分类信息，并因而影响模型的准确性．在半监督学习中借鉴主动学习，可以自主选择有用的未标注样本来请求用户标注．把这些样本加入训练集之后，能够最大程度提高半监督学习对未标注样本分类的准确性．实验结果表明，该算法能够显著提高DBN学习器的效率和性能，并快速收敛于预定的分类精度．     

Semi-supervised learning combining co-training with active learning

Co-training is a good paradigm of semi-supervised, which requires the data set to be described by two views of features. There are a notable characteristic shared by many co-training algorithm: the selected unlabeled instances should be predicted with high confidence, since a high confidence score usually implies that the corresponding prediction is correct. Unfortunately, it is not always able to improve the classification performance with these high confidence unlabeled instances. In this paper, a new semi-supervised learning algorithm was proposed combining the benefits of both co-training and active learning. The algorithm applies co-training to select the most reliable instances according to the two criterions of high confidence and nearest neighbor for boosting the classifier, also exploit the most informative instances with human annotation for improve the classification performance. Experiments on several UCI data sets and natural language processing task, which demonstrate our method achieves more significant improvement for sacrificing the same amount of human effort.     

基于未标签信息主动学习算法的高光谱影像分类

针对高光谱遥感影像分类中,传统的主动学习算法仅利用已标签数据训练样本,大量未标签数据被忽视的问题,提出一种结合未标签信息的主动学习算法。首先,通过K近邻一致性原则、前后预测一致性原则和主动学习算法信息量评估3重筛选得到预测标签可信度高并具备一定信息量的未标签样本;然后,将其预测标签当作真实标签加入到标签样本集中;最后,训练得到更优质的分类模型。实验结果表明,与被动学习算法和传统的主动学习算法相比,所提算法能够在同等标记的代价下获得更高的分类精度,同时具有更好的参数敏感性。     

一种基于EM和分类损失的半监督主动DBN学习算法

对于建立动态贝叶斯网络(DBN)分类模型时,带有类标注样本数据集获得困难的问题,提出一种基于EM和分类损失的半监督主动DBN学习算法.半监督学习中的EM算法可以有效利用未标注样本数据来学习DBN分类模型,但是由于迭代过程中易于加入错误的样本分类信息而影响模型的准确性.基于分类损失的主动学习借鉴到EM学习中,可以自主选择有用的未标注样本来请求用户标注,当把这些样本加入训练集后能够最大程度减少模型对未标注样本分类的不确定性.实验表明,该算法能够显著提高DBN学习器的效率和性能,并快速收敛于预定的分类精度.     

基于Tri-training的半监督SVM

当前机器学习面临的主要问题之一是如何有效地处理海量数据,而标记训练数据是十分有限且不易获得的。提出了一种新的半监督SVM算法,该算法在对SVM训练中,只要求少量的标记数据,并能利用大量的未标记数据对分类器反复的修正。在实验中发现,Tri-training的应用确实能够提高SVM算法的分类精度,并且通过增大分类器间的差异性能够获得更好的分类效果,所以Tri-training对分类器的要求十分宽松,通过SVM的不同核函数来体现分类器之间的差异性,进一步改善了协同训练的性能。理论分析与实验表明,该算法具有较好的学习效果。     

Optimizing area under the ROC curve using semi-supervised learning

Receiver operating characteristic (ROC) analysis is a standard methodology to evaluate the performance of a binary classification system. The area under the ROC curve (AUC) is a performance metric that summarizes how well a classifier separates two classes. Traditional AUC optimization techniques are supervised learning methods that utilize only labeled data (i.e., the true class is known for all data) to train the classifiers. In this work, inspired by semi-supervised and transductive learning, we propose two new AUC optimization algorithms hereby referred to as semi-supervised learning receiver operating characteristic (SSLROC) algorithms, which utilize unlabeled test samples in classifier training to maximize AUC. Unlabeled samples are incorporated into the AUC optimization process, and their ranking relationships to labeled positive and negative training samples are considered as optimization constraints. The introduced test samples will cause the learned decision boundary in a multi-dimensional feature space to adapt not only to the distribution of labeled training data, but also to the distribution of unlabeled test data. We formulate the semi-supervised AUC optimization problem as a semi-definite programming problem based on the margin maximization theory. The proposed methods SSLROC1 (1-norm) and SSLROC2 (2-norm) were evaluated using 34 (determined by power analysis) randomly selected datasets from the University of California, Irvine machine learning repository. Wilcoxon signed rank tests showed that the proposed methods achieved significant improvement compared with state-of-the-art methods. The proposed methods were also applied to a CT colonography dataset for colonic polyp classification and showed promising results.¹     

基于图的半监督协同训练算法

针对协同训练算法对无标记数据挑选效率较低,导致噪声数据引入问题,提出了基于图的置信度估计半监督协同训练算法(CESL).利用样本数据自身的结构信息,显式计算无标记样本所属类别概率.同时,采用了多分类器隐式对无标记数据进行置信度估计,以提高无标记数据挑选标准.将显示计算和隐式估计结合对无标记数据进行选择,减低噪音数据的引入,更新分类器.在UCI数据集上的对比实验表明了该算法的有效性.