基于核方法的一种新的模糊支持向量机

由于支持向量机对样本中的噪声及孤立点非常敏感,因而在解决非线性、高维数、不确定问题时,使用模糊支持向量机比使用支持向量机的效果要好。在模糊支持向量机中,模糊隶属度函数的建立是关键也是难点。一般,模糊隶属度是在原始空间中根据样本点的相互距离及到类中心的距离创建的。考虑样本间的密切度,在特征空间中利用混合核函数建立一种新的模糊隶属度。通过试验比较多项式核函数、高斯径向基核函数与混合核函数,可看出新方法表现出了它的优越性。     

基于核方法的一种新的模糊支持向量机

由于支持向量机对样本中的噪声及孤立点非常敏感,因而在解决非线性、高维数、不确定问题时,使用模糊支持向量机比使用支持向量机的效果要好。在模糊支持向量机中,模糊隶属度函数的建立是关键也是难点。一般,模糊隶属度是在原始空间中根据样本点的相互距离及到类中心的距离创建的。考虑样本间的密切度,在特征空间中利用混合核函数建立一种新的模糊隶属度。通过试验比较多项式核函数、高斯径向基核函数与混合核函数,可看出新方法表现出了它的优越性。     

基于混合隶属度的模糊简约双支持向量机研究

双支持向量机是一种新的非平行二分类算法,其处理速度比传统支持向量机快很多,但是双支持向量机在训练之前要进行大量的复杂逆矩阵计算;在非线性情况下,它不能像传统支持向量机那样把核技巧直接运用到对偶优化问题中;并且双支持向量机没有考虑不同输入样本点会对最优分类超平面产生不同的影响。针对这些情况,提出了一种模糊简约双支持向量机。该模糊简约双支持向量机通过对二次规划函数和拉格朗日函数的改进,省略大量的逆矩阵计算,同时核技巧能直接运用到非线性分类情况下;对于混合模糊隶属度函数,不仅每个样本点到类中心的距离影响着该混合模糊隶属度,而且该样本点的邻域密度同样影响着该混合模糊隶属度。实验结果表明,与支持向量机、标准双支持向量机、双边界支持向量机、模糊双支持向量机相比,具有该混合模糊隶属度函数的简约双支持向量机不仅分类时间短,计算简单,而且分类精度高。     

一种新的模糊支持向量机

基于类中心设计隶属度函数的模糊支持向量机能有效地解决支持向量机对噪声或孤立点敏感度高的问题,但是,由于它对支持向量赋予较小的隶属度,从而降低了其分类作用。基于此,提出一种新的隶属度函数设计方法;同时,针对模糊支持向量机普遍存在因核函数计算量大,而导致训练时间长的问题,通过使用一种高效的截集模糊C-均值聚类方法对训练样本进行聚类,然后以聚类中心作为样本进行训练,以减少训练样本来提高训练速度。根据上述新的隶属度函数设计方法和截集模糊C-均值聚类方法,构建了一种基于截集模糊C-均值聚类并改进了隶属度函数的模糊支持向量机,数值试验表明这种新的模糊支持向量机有效地提高了训练速度和分类精度。     

一种构造模糊隶属度的新方法

传统的模糊支持向量机隶属度函数是基于样本点到类中心点的距离进行设计的,这对非规则形状分布数据很不合理.在基于粗糙集和支持向量机建立入侵检测模型里,使用粗糙集理论挖掘出各条件属性对决策属性的影响决策程度,提出基于样本点与类中心点属性比较加权的新隶属度函数构造方法.该方法用于此模型,可以有效降低隶属度函数对样本集几何形状的依赖,能够有效地区分样本点、噪音点以及孤立点.实验表明,与支持向量机和传统基于类中心距离的模糊支持向量机相比,新的基于属性相关的隶属度函数的模糊支持向量机达到最好的分类效果,而且新隶属度方法简单易行,运行速度快     

模糊多核支持向量机研究进展

模糊多核支持向量机将模糊支持向量机与多核学习方法结合,通过构造隶属度函数和利用多个核函数的组合形式有效缓解了传统支持向量机模型对噪声数据敏感和多源异构数据学习困难等问题,广泛应用于模式识别和人工智能领域.综述了模糊多核支持向量机的理论基础及其研究现状,详细介绍模糊多核支持向量机中的关键问题,即模糊隶属度函数设计与多核学习方法,最后对模糊多核支持向量机算法未来的研究进行展望.     

一种新颖隶属度函数的模糊支持向量机

传统的支持向量机(SVM)训练含有外部点或噪音数据时,容易产生过拟合(over-fitting)。通过模糊隶属度函数来降低外部点或被污染数据的选择。本文提出了一种新的核隶属度函数,这种新的隶属度函数不仅依赖于每个样本点到类型中心的距离,还依赖于该样本点最邻近的K个其他样本点的距离。实验结果表明了具有该隶属度函数的模糊支持向量机的有效性。     

基于类内超平面的模糊支持向量机

分析基于样本与类中心距离设计模糊支持向量机隶属度函数的缺点,使用类内超平面代替类中心,提出基于样本到超平面距离的隶属度函数设计方法.该方法降低隶属度函数对样本集几何形状的依赖,提高模糊支持向量机的泛化能力.最后数值实验表明,与传统的支持向量机和现有的3种不同隶属度函数的模糊支持向量机相比,新隶属度函数可达到最好的分类效果而且速度快.     

模糊支持向量机中隶属度的确定与分析

针对目前模糊支持向量机方法中，一般使用特征空间中样本与类中心之间的距离关系构建隶属度函数的不足，提出了一种新的有效地反映样本不确定性的隶属度计算方法——基于样本紧密度的隶属度方法。在确定样本的隶属度时，不仅考虑了样本与类中心之间的关系，还考虑了类中各个样本之间的关系，并采用模糊连接度来度量类中各个样本之间的关系。将其应用于模糊支持向量机方法中，较好地将支持向量与含噪声或野值样本区分开。实验结果表明，采用模糊支持向量机方法，其分类错误率比采用支持向量机方法的错误率低，在使用的3种隶属度函数中，采用基于紧密度隶属度的模糊支持向量机方法抗噪性能最好，分类性能最强。     

核对齐多核模糊支持向量机

支持向量机（SVMs）是当前被广泛使用的机器学习技术,其通过最优分割超平面来提高分类器的泛化能力,在实际应用中表现优异。然而SVM也存在易受噪声影响,以及核函数选择等难题。针对以上问题,本文将基于核对齐的多核学习方法引入到模糊支持向量机（fuzzy support vector machine, FSVM）中,提出了模糊多核支持向量机模型（multiple kernel fuzzy support vector machine,MFSVM）。MFSVM通过模糊粗糙集方法计算每一样例隶属度;其次,利用核对齐的多核方法计算每一单核权重,并将组合核引入到模糊支持向量机中。该方法不仅提高了支持向量机的抗噪声能力,也有效避免了核选择难题。在UCI数据库上进行实验,结果表明本文所提方法具有较高的分类精度,验证了该方法的可行性与有效性。     

基于视觉注意和改进隶属度的FSVM彩色图像分割

针对SVM进行图像分割时存在对噪声和孤立点较敏感导致分割结果不佳和抗造性能低下等问题,提出一种基于视觉注意和改进隶属度的FSVM (Modified fuzzy SVM,MFSVM)彩色图像分割方法.该方法在考虑人类视觉显著性检测机制因素的同时,对标准的模糊SVM算法进行改进,新的隶属度函数综合考虑了样本点距离类中心的远近以及样本点的疏密程度,从而有效惩罚噪声点并增强了支持向量的作用.通过彩色图像分割进行验证,结果显示与标准的SVM及基于样本疏密程度隶属度的FSVM分割方法相比,本文方法能够对复杂场景下的彩色进行有效分割,同时呈现出良好的抗噪能力.     

马氏距离多核支持向量机学习模型

支持向量机是统计机器学习中的一种重要方法,被广泛地应用于模式识别、回归分析等问题。但一般支持向量机未考虑样本的总体分布,降低了支持向量机的泛化能力。针对该问题,提出一种马氏距离支持向量机学习模型,考虑总体样本的分布,并将该模型扩展到多核学习模型。通过数学方法将欧式距离核矩阵转化为马氏距离核矩阵,降低模型的实现难度。实验结果证明,该模型不仅保持了欧式距离多核学习模型的原有性质,且具有更好的分类精确度。     

基于隶属度的模糊加权k近质心近邻算法

模糊k近质心近邻算法（FKNCN）的分类结果易受噪声点和离群点影响,并且算法对所有样本特征同等对待,不能体现样本特征的差异性。针对这两个问题,提出基于隶属度的模糊加权k近质心近邻算法MRFKNCN。利用密度聚类思想构造新的隶属度函数计算训练样本的隶属度,以减小噪声或离群样本对分类结果的影响。在此基础上,设计基于冗余分析的Relief-F算法计算每个特征的权重,删去较小权重所对应的特征和冗余特征,并通过加权欧氏距离选取有代表性的k个近质心近邻,提高分类性能。最终,根据最大隶属度原则确定待分类样本的类别。利用UCI和KEEL中的多个数据集对MRFKNCN算法进行测试,并与KNN、KNCN、LMKNCN、FKNN、FKNCN2和BMFKNCN算法进行比较。实验结果表明,MRFKNCN算法的分类性能明显优于其他6个对比算法,平均准确率最高可提升4.68个百分点。     

基于类向心度的模糊支持向量机

传统支持向量机(SVM)训练含有噪声或野值点的数据时,容易产生过拟合,而模糊支持向量机可以有效地处理这种问题。针对使用样本与类中心之间的距离关系来构建模糊支持向量机隶属度函数的不足,提出了一种基于类向心度的模糊支持向量机(CCD FSVM)。该方法不仅考虑到样本与类中心之间的关系,还考虑到类中各个样本之间的联系,并用类向心度来表示。将类向心度应用于模糊隶属度函数的设计,能够很好地将有效样本与噪声、野值点样本区分开来,而且可以通过向心度的大小,对混合度比较高的样本进行区分,从而达到提高分类精度的效果。实验结果表明,基于类向心度的模糊支持向量机其分类正确率比支持向量机高,在使用三种不同隶属度函数的FSVM中,该方法的抗噪性能最好,分类性能最强。     

自动站气温数据异常的补偿方法

为了保证气象资料的完整性与准确性,针对含有间断噪声的自动站日平均气温数据提出了3种隶属度函数,设计了基于平方平均隶属度函数的模糊支持向量机（FSVM）补偿算法,建立了补偿模型,并与传统支持向量机（SVM）方法进行了对比。实验结果表明：基于平方平均隶属度函数的FSVM方法对噪声点有较强的识别能力,插补后的数据精度达到了1.4℃,优于传统SVM方法的1.6℃;整体预测精度达到了1.13℃,同样优于传统SVM方法的1.42℃。     

基于模糊支持向量机的步态识别

提出基于模糊支持向量机（FSVM）的步态识别方法,以人体步态的宽度向量作为特征,探讨直接取值法和模糊C均值2种模糊隶属度确定方法对FSVM步态分类效果的影响。实验结果表明,模糊C均值法的识别率均略好于SVM,直接取值法的识别率甚至低于SVM,因此,选取正确的模糊隶属度确定方法是FSVM能否成功应用于步态识别的关键。     

一种输入数据为模糊数的模糊支持向量机

支持向量机所处理的数据绝大多数是精确值,但当训练样本中含有模糊信息时,支持向量机将无能为力。基于此,针对输入数据是模糊数的分类问题,提出一种带有去模糊函数的模糊支持向量机（FSVM*）。该算法采用模糊数间的距离作为模糊数去模糊的度量,从而构造去模糊函数将模糊值转化为精确值,同时将去模糊函数与模糊支持向量机相结合完成模糊数据的分类。数值结果表明：相比Forghani提出的FSVDD*算法,该算法更有效。     

A complete fuzzy discriminant analysis approach for face recognition

In this paper, some studies have been made on the essence of fuzzy linear discriminant analysis (F-LDA) algorithm and fuzzy support vector machine (FSVM) classifier, respectively. As a kernel-based learning machine, FSVM is represented with the fuzzy membership function while realizing the same classification results with that of the conventional pair-wise classification. It outperforms other learning machines especially when unclassifiable regions still remain in those conventional classifiers. However, a serious drawback of FSVM is that the computation requirement increases rapidly with the increase of the number of classes and training sample size. To address this problem, an improved FSVM method that combines the advantages of FSVM and decision tree, called DT-FSVM, is proposed firstly. Furthermore, in the process of feature extraction, a reformative F-LDA algorithm based on the fuzzy k-nearest neighbors (FKNN) is implemented to achieve the distribution information of each original sample represented with fuzzy membership grade, which is incorporated into the redefinition of the scatter matrices. In particular, considering the fact that the outlier samples in the patterns may have some adverse influence on the classification result, we developed a novel F-LDA algorithm using a relaxed normalized condition in the definition of fuzzy membership function. Thus, the classification limitation from the outlier samples is effectively alleviated. Finally, by making full use of the fuzzy set theory, a complete F-LDA (CF-LDA) framework is developed by combining the reformative F-LDA (RF-LDA) feature extraction method and DT-FSVM classifier. This hybrid fuzzy algorithm is applied to the face recognition problem, extensive experimental studies conducted on the ORL and NUST603 face images databases demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.     

基于最大信息系数的ReliefF和支持向量机交互的自动特征选择算法

为解决特征选择ReliefF算法在利用欧氏距离选取近邻样本过程中,算法稳定性差以及选取的特征子集分类准确率低的问题,提出了一种利用最大信息系数（MIC）作为近邻样本选择标准的MICReliefF算法;同时,以支持向量机（SVM）模型的分类准确率作为评价指标,并多次寻优,以自动确定其最优特征子集,从而实现MICReliefF算法与分类模型的交互优化,即MICReliefF-SVM自动特征选择算法。在多个UCI公开数据集上对MICReliefF-SVM算法的性能进行了验证。实验结果表明,MICReliefF-SVM自动特征选择算法不仅可以筛除更多的冗余特征,而且可以选择出具有良好稳定性和泛化能力的特征子集。与随机森林（RF）、最大相关最小冗余（mRMR）、相关性特征选择（CFS）等经典的特征选择算法相比,MICReliefF-SVM算法具有更高的分类准确率。