多分类问题代价敏感AdaBoost算法

针对目前多分类代价敏感分类问题在转换成二分类代价敏感分类问题存在的代价合并问题, 研究并构造出了可直接应用于多分类问题的代价敏感AdaBoost算法.算法具有与连续AdaBoost算法 类似的流程和误差估计. 当代价完全相等时, 该算法就变成了一种新的多分类的连续AdaBoost算法, 算法能够确保训练错误率随着训练的分类器的个数增加而降低, 但不直接要求各个分类器相互独立条件, 或者说独立性条件可以通过算法规则来保证, 但现有多分类连续AdaBoost算法的推导必须要求各个分类器相互独立. 实验数据表明, 算法可以真正实现分类结果偏向错分代价较小的类, 特别当每一类被错分成其他类的代价不平衡但平均代价相等时, 目前已有的多分类代价敏感学习算法会失效, 但新方法仍然能 实现最小的错分代价. 研究方法为进一步研究集成学习算法提供了一种新的思路, 得到了一种易操作并近似满足分类错误率最小的多标签分类问题的AdaBoost算法.     

一种适用于多类不平衡数据集的模糊关联分类方法

提出一种适用于多类不平衡分布情形下的模糊关联分类方法,该方法以最小化AdaBoost.M1W集成学习迭代过程中训练样本的加权分类错误率和子分类器中模糊关联分类规则数目及规则中所含模糊项的数目为遗传优化目标,实现了AdaBoost.M1W和模糊关联分类建模过程的较好融合.通过5个多类不平衡UCI标准数据集和现有的针对不平衡分类问题的数据预处理方法实验对比结果,表明了所提出的方法能显著提高多类不平衡情形下的模糊关联分类模型的分类性能.     

基于浮动阈值分类器组合的多标签分类算法

针对目标可以同时属于多个类别的多标签分类问题,提出了一种基于浮动阈值分类器组合的多标签分类算法.首先,分析探讨了基于浮动阈值分类器的AdaBoost算法(AdaBoost.FT)的原理及错误率估计,证明了该算法能克服固定分段阈值分类器对分类边界附近点分类不稳定的缺点从而提高分类准确率;然后,采用二分类(BR)方法将该单标签学习算法应用于多标签分类问题,得到基于浮动阈值分类器组合的多标签分类方法,即多标签AdaBoost.FT.实验结果表明,所提算法的平均分类精度在Emotions数据集上比AdaBoost.MH、ML-kNN、RankSVM这3种算法分别提高约4%、8%、11%;在Scene、Yeast数据集上仅比RankSVM低约3%、1%.由实验分析可知,在不同类别标记之间基本没有关联关系或标签数目较少的数据集上,该算法均能得到较好的分类效果.     

多标签代价敏感分类集成学习算法

尽管多标签分类问题可以转换成一般多分类问题解决,但多标签代价敏感分类问题却很难转换成多类代价敏感分类问题.通过对多分类代价敏感学习算法扩展为多标签代价敏感学习算法时遇到的一些问题进行分析,提出了一种多标签代价敏感分类集成学习算法.算法的平均错分代价为误检标签代价和漏检标签代价之和,算法的流程类似于自适应提升（Adaptive boosting,AdaBoost）算法,其可以自动学习多个弱分类器来组合成强分类器,强分类器的平均错分代价将随着弱分类器增加而逐渐降低.详细分析了多标签代价敏感分类集成学习算法和多类代价敏感AdaBoost算法的区别,包括输出标签的依据和错分代价的含义.不同于通常的多类代价敏感分类问题,多标签代价敏感分类问题的错分代价要受到一定的限制,详细分析并给出了具体的限制条件.简化该算法得到了一种多标签AdaBoost算法和一种多类代价敏感AdaBoost算法.理论分析和实验结果均表明提出的多标签代价敏感分类集成学习算法是有效的,该算法能实现平均错分代价的最小化.特别地,对于不同类错分代价相差较大的多分类问题,该算法的效果明显好于已有的多类代价敏感AdaBoost算法.     

基于多类指数损失函数逐步添加模型的改进多分类AdaBoost算法

多类指数损失函数逐步添加模型（SAMME）是一种多分类的AdaBoost算法,为进一步提升SAMME算法的性能,针对使用加权概率和伪损失对算法的影响进行研究,在此基础上提出了一种基于基分类器对样本有效邻域分类的动态加权AdaBoost算法SAMME.RD。首先,确定是否使用加权概率和伪损失;然后,求出待测样本在训练集中的有效邻域;最后,根据基分类器针对有效邻域的分类结果确定基分类器的加权系数。使用UCI数据集进行验证,实验结果表明：使用真实的错误率计算基分类器加权系数效果更好;在数据类别较少且分布平衡时,使用真实概率进行基分类器筛选效果较好;在数据类别较多且分布不平衡时,使用加权概率进行基分类器筛选效果较好。所提的SAMME.RD算法可以有效提高多分类AdaBoost算法的分类正确率。     

基于Gabor直方图特征和MVBoost的人脸表情识别

提出采用Gabor变换与分级直方图统计相结合的方法来提取表情特征,以分层次反映局部区域内纹理变化的信息.这比仅用一维的Gabor系数具有更强的特征表示能力.借助直方图特征,还设计了向量输入、多类连续输出的弱分类器,并嵌入到多类连续AdaBoost的算法框架中,得到了向量输入、多类输出的MVBoost方法.该方法直接对特征进行多类的判决以满足多类时分类的需求,而不必训练多个二分类的AdaBoost分类器,从而使训练过程和分类过程都得到简化.     

一种面向多类不平衡协议流量的改进AdaBoost.M2算法

针对AdaBoost。M2算法在解决多类不平衡协议流量的分类问题时存在不足,提出一种适用于因特网协议流量多类不平衡分类的集成学习算法RBWS-ADAM2,本算法在AdaBoost。M2每次迭代过程中,设计了基于权重的随机平衡重采样策略对训练数据进行预处理,该策略利用随机设置采样平衡点的重采样方式来更改多数类和少数类的样本数目占比,以构建多个具有差异性的训练集,并将样本权重作为样本筛选的依据,尽可能保留高权重样本,以加强对此类样本的学习。在国际公开的协议流量数据集上将RBWS-ADAM2算法与其他类似算法进行实验比较表明,相比于其他算法,该算法不仅对部分少数类的F-measure有较大提升,更有效提高了集成分类器的总体G-mean和总体平均F-measure,明显增强了集成分类器的整体性能。     

MK-LSSVM与AdaBoost-SVM在分类中的比较和研究

对基于多核函数的最小二乘支持向量机算法(MK-LSSVM)和采用支持向量机作为弱分类器的AdaBoost算法(AdaBoost-SVM)这两种新型的分类算法进行了研究.将这两种算法应用于求解心脏单光子发射计算机化断层显像(SPECT)图像数据的二分类问题和iris数据集的多分类问题,并从平均分类精度和平均运行时间两方面进行比较分析.最后通过Sammon映射给出了分类的可视化结果.试验结果验证了MK-LSSVM算法和AdaBoost-SVM算法的有效性和可行性,且MK-LSSVM算法在不损失分类精度的前提下,能够获得比AdaBoost-SVM更快的训练速度.     

基于GAN-AdaBoost-DT不平衡分类算法的信用卡欺诈分类

针对传统单个分类器在不平衡数据上分类效果有限的问题，基于对抗生成网络（GAN）和集成学习方法，提出一种新的针对二类不平衡数据集的分类方法——对抗生成网络-自适应增强-决策树（GAN-AdaBoost-DT）算法。首先，利用GAN训练得到生成模型，生成模型生成少数类样本，降低数据的不平衡性；其次，将生成的少数类样本代入自适应增强（AdaBoost）模型框架，更改权重，改进AdaBoost模型，提升以决策树（DT）为基分类器的AdaBoost模型的分类性能。使用受测者工作特征曲线下面积（AUC）作为分类评价指标，在信用卡诈骗数据集上的实验分析表明，该算法与合成少数类样本集成学习相比，准确率提高了4.5%，受测者工作特征曲线下面积提高了6.5%；对比改进的合成少数类样本集成学习，准确率提高了4.9%，AUC值提高了5.9%；对比随机欠采样集成学习，准确率提高了4.5%，受测者工作特征曲线下面积提高了5.4%。在UCI和KEEL的其他数据集上的实验结果表明，该算法在不平衡二分类问题上能提高总体的准确率，优化分类器性能。     

一种基于聚类提升的不平衡数据分类算法

不平衡数据分类是机器学习研究领域中的一个热点问题。针对传统分类算法处理不平衡数据的少数类识别率过低问题,文章提出了一种基于聚类的改进AdaBoost分类算法。算法首先进行基于聚类的欠采样,在多数类样本上进行K均值聚类,之后提取聚类质心,与少数类样本数目一致的聚类质心和所有少数类样本组成新的平衡训练集。为了避免少数类样本数量过少而使训练集过小导致分类精度下降,采用少数过采样技术过采样结合聚类欠采样。然后,借鉴代价敏感学习思想,对AdaBoost算法的基分类器分类误差函数进行改进,赋予不同类别样本非对称错分损失。实验结果表明,算法使模型训练样本具有较高的代表性,在保证总体分类性能的同时提高了少数类的分类精度。     

一种限制输出模型规模的集成进化分类算法

AdaBoost算法是一种典型的集成学习框架,通过线性组合若干个弱分类器来构造成强学习器,其分类精度远高于单个弱分类器,具有很好的泛化误差和训练误差。然而AdaBoost 算法不能精简输出模型的弱分类器,因而不具备良好的可解释性。本文将遗传算法引入AdaBoost算法模型,提出了一种限制输出模型规模的集成进化分类算法(Ensemble evolve classification algorithm for controlling the size of final model,ECSM)。通过基因操作和评价函数能够在AdaBoost迭代框架下强制保留物种样本的多样性,并留下更好的分类器。实验结果表明,本文提出的算法与经典的AdaBoost算法相比,在基本保持分类精度的前提下,大大减少了分类器数量。     

基于双标签集的标签匹配集成学习算法

当标识示例的两个标签分别来源于两个标签集时,这种多标签分类问题称之为标签匹配问题,目前还没有针对标签匹配问题的学习算法。 尽管可以用传统的多标签分类学习算法来解决标签匹配问题,但显然标签匹配问题有其自身特殊性。 通过对标签匹配问题进行深入的研究,在连续AdaBoost(real Adaptive Boosting)算法的基础上,基于整体优化的思想,采用算法适应的方法,提出了基于双标签集的标签匹配集成学习算法,该算法能够较好地学习到标签匹配规律从而完成标签匹配。 实验结果表明,与传统的多标签学习算法用于解决标签匹配问题相比,提出的新算法不仅缩小了搜索的标签空间的范围,而且最小化学习误差可以随着分类器个数的增加而降低,进而使得标签匹配分类更加快速、准确。     

Multi-Class Learning by Smoothed Boosting

AdaBoost.OC has been shown to be an effective method in boosting “weak” binary classifiers for multi-class learning. It employs the Error-Correcting Output Code (ECOC) method to convert a multi-class learning problem into a set of binary classification problems, and applies the AdaBoost algorithm to solve them efficiently. One of the main drawbacks with the AdaBoost.OC algorithm is that it is sensitive to the noisy examples and tends to overfit training examples when they are noisy. In this paper, we propose a new boosting algorithm, named “MSmoothBoost”, which introduces a smoothing mechanism into the boosting procedure to explicitly address the overfitting problem with AdaBoost.OC. We proved the bounds for both the empirical training error and the marginal training error of the proposed boosting algorithm. Empirical studies with seven UCI datasets and one real-world application have indicated that the proposed boosting algorithm is more robust and effective than the AdaBoost.OC algorithm for multi-class learning. Editor: Nicolo Cesa-Bianchi     

AdaBoost算法研究进展与展望

AdaBoost是最优秀的Boosting算法之一, 有着坚实的理论基础, 在实践中得到了很好的推广和应用. 算法能够将比随机猜测略好的弱分类器提升为分类精度高的强分类器, 为学习算法的设计提供了新的思想和新的方法. 本文首先介绍Boosting猜想提出以及被证实的过程, 在此基础上, 引出AdaBoost算法的起源与最初设计思想;接着, 介绍AdaBoost算法训练误差与泛化误差分析方法, 解释了算法能够提高学习精度的原因;然后, 分析了AdaBoost算法的不同理论分析模型, 以及从这些模型衍生出的变种算法;之后, 介绍AdaBoost算法从二分类到多分类的推广. 同时, 介绍了AdaBoost及其变种算法在实际问题中的应用情况. 本文围绕AdaBoost及其变种算法来介绍在集成学习中有着重要地位的Boosting理论, 探讨Boosting理论研究的发展过程以及未来的研究方向, 为相关研究人员提供一些有用的线索. 最后,对今后研究进行了展望, 对于推导更紧致的泛化误差界、多分类问题中的弱分类器条件、更适合多分类问题的损失函数、 更精确的迭代停止条件、提高算法抗噪声能力以及从子分类器的多样性角度优化AdaBoost算法等问题值得进一步深入与完善.     

一种用于中文主题分类的CSVM算法

提出一种新的级联支持向量机分类算法CSVM,结合AdaBoost算法框架与支持向量机(SVM)进行多分类处理。针对多分类问题中支持向量机处理样本数量多和计算时间过长的问题,引入最小闭合球算法对原始样本数据进行提取,以缩短SVM的训练时间。实验结果表明,CSVM算法具有与AdaBoost-SVM算法相似的精确度,而计算时间仅为AdaBoost-SVM算法的35%。