基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法

针对传统图转导（GT）算法计算量大并且准确率不高的问题,提出一个基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法。首先,采用模糊C均值（FCM）聚类算法先对未标记样本预选取,缩小图转导算法构图数据集的范围;然后,构建k近邻稀疏图,减少相似度矩阵的虚假连接,进而缩减了构图的时间,通过标记传播的方式得出初选未标记样本的标记信息;最后,结合半监督流形假设模型利用扩充的标记数据集以及剩余未标记数据集进行分类器的训练,进而得出最终的分类结果。在Weizmann Horse数据集下,所提算法分类准确率均达到96%以上,和传统仅使用图转导的分类方法相比,解决了对初始标记集的依赖性问题,将准确率至少提高了10%;将所提算法直接运用到兵马俑数据集,分类准确度也达到95%以上,明显高于传统的图转导算法。实验结果表明,基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法,在图像分类方面有较好的分类效果,对图像的精准分类具有研究意义。     

结合半监督聚类和加权KNN的协同训练方法

针对协同训练方法在迭代时选择加入的无标记样本所隐含的有用信息不够,以及协同训练方法多个分类器标记不一致带来错误标记无标记样本的问题,提出了一种结合半监督聚类和加权[K]最近邻的协同训练方法。该方法在每次迭代过程中,先对训练集进行半监督聚类,选择隶属度高的无标记样本给朴素贝叶斯分类,再用加权[K]最近邻算法对多个分类器分类不一致的无标记样本重新分类。利用半监督聚类能够选择出较好表现数据空间结构的样本,而采用加权[K]最近邻算法为标记不一致的无标记样本重新标记能够解决标记不一致带来的分类精度降低问题。在UCI数据集上的对比实验验证了该算法的有效性。     

基于Tri-Training和数据剪辑的半监督聚类算法

提出一种半监督聚类算法,该算法在用seeds集初始化聚类中心前,利用半监督分类方法Tri-training的迭代训练过程对无标记数据进行标记,并加入seeds集以扩大规模;同时,在Tri-training训练过程中结合基于最近邻规则的Depuration数据剪辑技术对seeds集扩大过程中产生的误标记噪声数据进行修正、净化,以提高seeds集质量.实验结果表明,所提出的基于Tri-training和数据剪辑的DE-Tri-training半监督聚类新算法能够有效改善seeds集对聚类中心的初始化效果,提高聚类性能.     

基于图的组合半监督SVM聚类核算法研究

为了在聚类假设的基础上,进一步提高支持向量机的分类精度,文中通过引入线性分段转换函数,将加权无向图上的相似矩阵重新表示,改变该图上的距离度量,使得在同一群集中两点间的距离更小,从而建立基于图的聚类核,与多项式核函数线性组合后,构造出基于图的组合半监督聚类核,并将其用于支持向量机的训练和分类。实验表明,与标准SVM算法相比,该算法分类精度较高,且高于组合前的单个核函数。随着标记样本比例的增加,该算法的分类精度也在增加,有效利用了未标记样本蕴含的信息。     

基于类标记扩展的半监督网络流量特征选择算法

针对网络流量特征选择过程中存在的样本标记瓶颈问题,以及现有半监督方法无法选择强相关的特征的不足,提出一种基于类标记扩展的多类半监督特征选择(SFSEL)算法。该算法首先从少量的标记样本出发,通过K-means算法对未标记样本进行类标记扩展;然后结合基于双重正则的支持向量机(MDrSVM)算法实现多类数据的特征选择。与半监督特征选择算法Spectral、PCFRSC和SEFR在Moore数据集进行了对比实验,SFSEL得到的分类准确率和召回率明显都要高于其他算法,而且SFSEL算法选择的特征个数明显少于其他算法。实验结果表明: SFSEL算法能够有效地提高所选特征的相关性,获取更好的网络流量分类性能。     

基于主动学习的图半监督分类算法

为抑制噪声数据对分类结果的影响,将噪声处理算法与高斯随机域算法相结合,提出一种带噪声系数的高斯随机域学习算法;针对样本集不平衡性数据分类问题,考虑主动学习在样本不平衡问题中的应用,将主动学习与图半监督算法相结合,提出一种鲁棒性强的主动学习图半监督分类算法。利用基于样本划分的主动学习方法,对正类的近邻样本集中样本与特定类样本形成的新样本集做总体散度排序,筛选出能使新样本集中总体散度最小的样本,代替正类的近邻样本集中所有样本,形成平衡类。在UCI标准数据集上的实验结果表明,与标准的图半监督算法相比,该算法的分类精度更高、泛化能力更强。     

一种基于聚类核的半监督支持向量机分类方法

为了在标记样本数目有限时尽可能地提高支持向量机的分类精度,提出了一种基于聚类核的半监督支持向量机分类方法。该算法依据聚类假设,即属于同一类的样本点在聚类中被分为同一类的可能性较大的原则去对核函数进行构造。采用K-均值聚类算法对已有的标记样本和所有的无标记样本进行多次聚类,根据最终的聚类结果去构造聚类核函数,从而更好地反映样本间的相似程度,然后将其用于支持向量机的训练和分类。理论分析和计算机仿真结果表明,该方法充分利用了无标记样本信息,提高了支持向量机的分类精度。     

基于光滑表示的半监督分类算法

近年来,基于图的半监督分类是机器学习与数据挖掘领域的研究热点之一。该类方法一般通过构造图来挖掘数据中隐含的信息,并利用图的结构信息来对无标签样本进行分类。因此,半监督分类的效果严重依赖于图的质量。文中提出了一种基于光滑表示的半监督分类算法。具体来说,此方法通过应用一个低通滤波器来实现数据的平滑,然后将光滑数据用于半监督分类。此外,所提方法将常见的图构造和标签传播集成到一个统一的优化框架中,使它们互相促进,从而避免低质量图导致的次优解。对人脸和物品数据集进行大量实验,结果表明,所提SRSSC算法在大部分情况下都优于其他算法,从而证明了光滑表示的重要性。     

一种迭代加权更新的带加速算子的半监督AP聚类算法

为了提高AP算法的数据集分类准确度和收敛速度,提出一种基于改进AP算法的迭代加权更新的带加速算子的半监督AP聚类算法(AP-SSM)。该算法采用带约束的标签映射的方法对样本所属子簇进行分类,在采用传统AP聚类算法上引入了迭代加权更新方法来吸引度参数和适选度参数,并在算法聚类过程中引入了加速因子,考虑到了子簇自身数据中心和权重值的加速因子可以提高聚类精度和算法收敛性能。仿真实验结果表明,AP-SSM算法相比AP、AP-VSM、SAP算法,在数据集分类准确度和算法运行速度上具有更好的效果。     

FCM预选取样本的半监督SVM图像分类方法

针对基于拉普拉斯支持向量机(LapSVM)的半监督分类方法需要将全部无标记样本加入训练样本集中训练得到分类器,算法需要的时间和空间复杂度高,不能有效处理大规模图像分类的问题,提出了模糊C-均值聚类(FCM)预选取样本的LapSVM图像分类方法。该方法利用FCM算法对无标记样本聚类,根据聚类结果选择可能在最优分类超平面附近的无标记样本点加入训练样本集,这些样本可能是支持向量,携带对分类有用的信息,其数量只是无标记样本的一少部分,因此使训练样本集减小。计算机仿真结果表明该方法充分利用了无标记样本所蕴含的判别信息,有效地提高了分类器的分类精度,降低了算法的时间和空间复杂度。     

Weighted samples based semi-supervised classification

Graph-based semi-supervised classification (GSSC) takes labeled and unlabeled samples as vertices in a graph, and edge weights as the similarity between samples. Most GSSC methods handle each labeled sample as equally important in the graph, and they mainly focus on optimizing the graph to improve the performance. In fact, samples are not always evenly distributed. Labeled samples close to the decision boundary of different classes are generally more important than labeled samples far away from the boundary. To account for the different importances, we propose an approach called Weighted Samples based Semi-Supervised Classification (WS3C for short). WS3C firstly executes multiple clusterings on the dataset to explore the structure of samples and summarizes these clustering results. Second, it quantifies the hard-to-cluster index of each labeled sample with respect to other samples based on the summarized results and employs the index to weight that sample. Next, it constructs a graph whose edge weights are equal to the frequency of two samples grouped into the same clusters in multiple clusterings. After that, it performs semi-supervised classification based on the constructed graph and weighted samples. Empirical study on synthesized and real datasets demonstrates that assigning labeled samples with different weights significantly improves the accuracy than equally treating labeled samples. WS3C not only has better performance than other related comparing methods, but also is robust to the input parameters.     

基于两阶段学习的半监督支持向量机分类算法

提出了一种基于两阶段学习的半监督支持向量机(semi-supervised SVM)分类算法.首先使用基于图的标签传递算法给未标识样本赋予初始伪标识,并利用k近邻图将可能的噪声样本点识别出来并剔除;然后将去噪处理后的样本集视为已标识样本集输入到支持向量机(SVM)中,使得SVM在训练时能兼顾整个样本集的信息,从而提高SVM的分类准确率.实验结果证明,同其它半监督学习算法相比较,本文算法在标识的训练样本较少的情况下,分类性能有所提高且具有较高的可靠性.     

基于标签进行度量学习的图半监督学习算法

大多基于图的半监督学习方法,在样本间相似性度量时没有用到已有的和标签传播过程中得到的标签信息,同时,其度量方式相对固定,不能有效度量出分布结构复杂多样的数据样本间的相似性。针对上述问题,提出了基于标签进行度量学习的图半监督学习算法。首先,给定样本间相似性的度量方式,从而构建相似度矩阵。然后,基于相似度矩阵进行标签传播,筛选出k个低熵样本作为新确定的标签信息。最后,充分利用所有标签信息更新相似性度量方式,重复迭代优化直至学出所有标签信息。所提算法不仅利用标签信息改进了样本间相似性的度量方式,而且充分利用中间结果降低了半监督学习对标签数据的需求量。在6个真实数据集上的实验结果表明,该算法在超过95%的情况下相较三种传统的基于图的半监督学习算法取得了更高的分类准确率。     

面向半监督情感分类的特征选择方法研究

特征选择旨在降低高维度特征空间,进而简化问题和优化学习方法。已有的研究显示特征提取方法能够有效降低监督学习的情感分类中的特征维度空间。同以往研究不一样的是,该文首次探讨半监督情感分类中的特征提取方法,提出一种基于二部图的特征选择方法。该方法首先借助二部图模型来表述文档与单词间的关系;然后,结合小规模标注样本的标签信息和二部图模型,利用标签传播(LP)算法计算每个特征的情感概率;最后,按照特征的情感概率进行排序进而实现特征选择。多个领域的实验结果表明,在半监督情感分类任务中,基于二部图的特征选择方法明显优于随机特征选择,在保证分类效果不下降(甚至提高)的前提下有效降低了特征空间维度。     

基于标签进行度量学习的图半监督学习算法

大多基于图的半监督学习方法，在样本间相似性度量时没有用到已有的和标签传播过程中得到的标签信息，同时，其度量方式相对固定，不能有效度量出分布结构复杂多样的数据样本间的相似性。针对上述问题，提出了基于标签进行度量学习的图半监督学习算法。首先，给定样本间相似性的度量方式，从而构建相似度矩阵。然后，基于相似度矩阵进行标签传播，筛选出k个低熵样本作为新确定的标签信息。最后，充分利用所有标签信息更新相似性度量方式，重复迭代优化直至学出所有标签信息。所提算法不仅利用标签信息改进了样本间相似性的度量方式，而且充分利用中间结果降低了半监督学习对标签数据的需求量。在6个真实数据集上的实验结果表明，该算法在超过95%的情况下相较三种传统的基于图的半监督学习算法取得了更高的分类准确率。     

基于自适应图的半监督学习方法

基于图的半监督学习方法中,图结构经常要预先设定,这就导致了在标签传递过程中,算法不能自适应地学习一个最优的图．为此,提出了一种基于自适应图的半监督学习方法．该方法通过迭代的优化方法同时学习到最优的图和标签．而且,在少量标记样本的情况下该方法也可以得到较高的分类准确率,并通过实验证明了该方法的有效性．     

基于分布先验的半监督FCM的肺结节分类

肺结节的良恶性分类对于肺癌的早期发现及诊断具有重要意义。然而实际应用中,标记的图像数量较少,且获取标记将耗费大量的人力,在这种情况下,使用半监督学习算法是有效提高分类性能的一个思路。作为一种经典的半监督学习算法,传统的半监督FCM在未标记样本与标记样本分布不平衡情况下不能充分利用标记信息。针对此问题,本文提出了一种基于分布先验的半监督FCM算法。首先计算样本的先验分布概率,基于获得的先验概率,给样本赋予权重,并将其融入到半监督FCM聚类中,从而强化少量的标记样本在聚类过程中的指导作用。文中在LIDC数据库上进行了相应的实验,实验结果证明,相比较传统的半监督FCM算法,提出的算法能够取得更好的肺结节分类性能。     

A new graph-based semi-supervised method for surface defect classification

Vision-based defect classification is an important technology to control the quality of product in manufacturing system. As it is very hard to obtain enough labeled samples for model training in the real-world production, the semi-supervised learning which learns from both labeled and unlabeled samples is more suitable for this task. However, the intra-class variations and the inter-class similarities of surface defect, named as the poor class separation, may cause the semi-supervised methods to perform poorly with small labeled samples. While graph-based methods, such as graph convolution network (GCN), can solve the problem well. Therefore, this paper proposes a new graph-based semi-supervised method, named as multiple micrographs graph convolutional network (MMGCN), for surface defect classification. Firstly, MMGCN performs graph convolution by constructing multiple micrographs instead of a large graph, and labels unlabeled samples by propagating label information from labeled samples to unlabeled samples in the micrographs to obtain multiple labels. Weighting the labels can obtain the final label, which can solve the limitations of computation complexity and practicality of original GCN. Secondly, MMGCN divides unlabeled dataset into multiple batches and sets an accuracy threshold. When the model accuracy reaches the threshold, the unlabeled datasets are labeled in batches. A famous case has been used to evaluate the performance of the proposed method. The experimental results demonstrate that the proposed MMGCN can achieve better computation complexity and practicality than GCN. And for accuracy, MMGCN can also obtain the best performance and the best class separation in the comparison with other semi-supervised surface defect classification methods.     

Semi-supervised learning based on nearest neighbor rule and cut edges

In this paper, we propose a novel semi-supervised learning approach based on nearest neighbor rule and cut edges. In the first step of our approach, a relative neighborhood graph based on all training samples is constructed for each unlabeled sample, and the unlabeled samples whose edges are all connected to training samples from the same class are labeled. These newly labeled samples are then added into the training samples. In the second step, standard self-training algorithm using nearest neighbor rule is applied for classification until a predetermined stopping criterion is met. In the third step, a statistical test is applied for label modification, and in the last step, the remaining unlabeled samples are classified using standard nearest neighbor rule. The main advantages of the proposed method are: (1) it reduces the error reinforcement by using relative neighborhood graph for classification in the initial stages of semi-supervised learning; (2) it introduces a label modification mechanism for better classification performance. Experimental results show the effectiveness of the proposed approach.