一种基于SVM的非均衡数据集过采样方法

针对不平衡数据集分类结果偏向多数类的问题,重采样技术是解决此问题的有效方法之一。而传统过采样算法易合成无效样本,欠采样方法易剔除重要样本信息。基于此提出一种基于SVM的不平衡数据过采样方法SVMOM（Oversampling Method Based on SVM）。SVMOM通过迭代合成样本。在迭代过程中,通过SVM得到分类超平面;根据每个少数类样本到分类超平面的距离赋予样本距离权重;同时考虑少数类样本的类内平衡,根据样本的分布计算样本的密度,赋予样本密度权重;依据样本的距离权重和密度权重计算每个少数类样本的选择权重,根据样本的选择权重选择样本运用SMOTE合成新样本,达到平衡数据集的目的。实验结果表明,提出的算法在一定程度上解决了分类结果偏向多数类的问题,验证了算法的有效性。     

用于不平衡数据分类的0阶TSK型模糊系统

处理不平衡数据分类时,传统模糊系统对少数类样本识别率较低.针对这一问题,首先,在前件参数学习上,提出了竞争贝叶斯模糊聚类（Bayesian fuzzy clustering based on competitive learning,BFCCL）算法,BFCCL算法考虑不同类别样本聚类中心间的排斥作用,采用交替迭代的执行方式并通过马尔科夫蒙特卡洛方法获得模型参数最优解.其次,在后件参数学习上,基于大间隔的策略并通过参数调节使得少数类到分类面的距离大于多数类到分类面的距离,该方法能有效纠正分类面的偏移.基于上述思想以0阶TSK型模糊系统为具体研究对象构造了适用于不平衡数据分类问题的0阶TSK型模糊系统（0-TSK-IDC）.人工和真实医学数据集实验结果表明,0-TSK-IDC在不平衡数据分类问题中对少数类和多数类均具有较高的识别率,且具有良好的鲁棒性和可解释性.     

基于增量学习的非平衡SVM分类方法

针对传统支持向量机（SupportVectorMachine,SVM）无法有效处理非平衡分类的问题,提出一种基于增量学习的非平衡SVM分类方法（ImbalancedSVMBasedonIncrementalLearning,ISVM_IL）。该方法首先提取多数类样本中的部分样本,与少数类样本合并参与训练得到初始分类器,然后根据分类器与其他样本的关系,选择距离分类器最近的样本作为增量样本加入训练集参与训练,从而减小实际参与训练的负类数据规模,提高非平衡分类的性能。实验结果表明,本文提出的ISVM_IL方法可以有效提高非平衡分类中重要的少数类样本的分类性能。     

基于聚类权重分阶段的SVM解不平衡数据集分类

SVM在处理不平衡数据分类问题（class imbalance problem）时,其分类结果常倾向于多数类。为此,综合考虑类间不平衡和类内不平衡,提出一种基于聚类权重的分阶段支持向量机（WSVM）。预处理时,采用K均值算法得到多数类中各样本的权重。分类时,第一阶段根据权重选出多数类内各簇边界区域的与少数类数目相等的样本;第二阶段对选取的样本和少数类样本进行初始分类;第三阶段用多数类中未选取的样本对初始分类器进行优化调整,当满足停止条件时,得到最终分类器。通过对UCI数据集的大量实验表明,WSVM在少数类样本的识别率和分类器的整体性能上都优于传统分类算法。     

基于商空间理论的非平衡数据集分类算法

在机器学习及其分类问题时经常会遇到非平衡数据集,为了提高非平衡数据集分类的有效性,提出了基于商空间理论的过采样分类算法,即QMSVM算法。对训练集中多数类样本进行聚类结构划分,所得划分结果和少数类样本合并进行线性支持向量机(SVM)学习,从而获取多数类样本的支持向量和错分的样本粒;另一方面,获取少数类样本的支持向量和错分的样本,进行SMOTE采样,最后把上述得到的两类样本合并进行SVM学习,这样来实现学习数据集的再平衡处理,从而得到更加合理的分类超平面。实验结果表明,和其他几种算法相比,所提算法虽在正确分类率上有所降低,但较大改善了g_means值和acc+值,且对非平衡率较大的数据集效果会更好。     

面向不平衡数据集的改进型SMOTE算法

针对SMOTE（synthetic minority over-sampling technique）在合成少数类新样本时存在的不足,提出了一种改进的SMOTE算法GA-SMOTE。该算法的关键将是遗传算法中的3个基本算子引入到SMOTE中,利用选择算子实现对少数类样本有区别的选择,使用交叉、变异算子实现对合成样本质量的控制.结合GA-SMOTE与SVM（support vector machine）算法来处理不平衡数据的分类问题.UCI数据集上的大量实验表明,GA-SMOTE在新样本的整体合成效果上表现出色,有效提高了SVM在不平衡数据集上的分类性能。     

基于模糊支持向量机的非平衡数据分类

支持向量机(SVM)作为一种有效的机器学习技术可以很好地处理平衡数据集,然而除了对噪声点和野点敏感以外,SVM在非平衡数据分类时会偏向多数类(负类)样本,从而导致少数类(正类)的分类精度变差。为了克服以上问题,提出了一种改进的模糊支持向量机(FSVM)算法。新算法在设计模糊隶属度时,不仅考虑样本到其所在类中心的距离,还考虑了样本的紧密度特征。实验结果表明,相对于标准SVM及已有的FSVM模型,新方法对于非平衡且含有噪声的数据集有更好的分类效果。     

价值样本选取的不均衡分类

基于传统模型的实际分类问题,不均衡分类是一个常见的挑战问题。由于传统分类器较难学习少数类数据集内部的本质结构,导致更多地偏向于多数类,从而使少数类样本被误分为多数类样本。与此同时,样本集中的冗余数据和噪音数据也会对分类器造成困扰。为有效处理上述问题,提出一种新的不均衡分类框架SSIC,该框架充分考虑数据统计特性,自适应从大小类中选取有价值样本,并结合代价敏感学习构建不均衡数据分类器。首先,SSIC通过组合部分多数类实例和所有少数类实例来构造几个平衡的数据子集。在每个子集上,SSIC充分利用数据的特征来提取可区分的高级特征并自适应地选择重要样本,从而可以去除冗余噪声数据。其次,SSIC通过在每个样本上自动分配适当的权重来引入一种代价敏感的支持向量机(SVM),以便将少数类视为与多数类相等。     

一种鲁棒非平衡极速学习机算法

极速学习机（ELM）算法只对平衡数据集分类较好,对于非平衡数据集,它通常偏向多数样本类,对于少数样本类性能较低。针对这一问题,提出了一种处理不平衡数据集分类的ELM模型（ELM-CIL）,该模型按照代价敏感学习的原则为少数类样本赋予较大的惩罚系数,并引入模糊隶属度值减小了外围噪声点的影响。实验表明,提出的方法不仅对提高不平衡数据集中少数类的分类精度效果较明显,而且提高了对噪声的鲁棒性。     

基于Fisher类内散度的支持向量机分类面修正方法

针对支持向量机(SVM)训练不平衡样本数据产生最优分类面的偏移会降低分类模型泛化性的问题,提出一种基于Fisher类内散度平均分布比的分类面修正方法。对样本数据进行SVM训练后获得分类面的法向量;通过计算两类样本在该法向量方向上的Fisher类内散度来评价这两类样本的分布情况;依据类内散度综合考虑样本个数所得到的平均分布比重新修正最优分类面的位置。在benchmarks数据集上的实验结果说明该方法能够提高SVM分类模型在处理不均衡数据集时对于少数类的识别率,从而有助于提高模型的泛化性。     

适用于不平衡数据集分类的改进SVM算法

在分析了传统支持向量机(SVM)对不平衡数据的学习缺陷后,提出了一种改进SVM算法,采用自适应合成(ADASYN)采样技术对数据集进行部分重采样,增加少类样本的数量;对不同的样本点分配不同的权重,减弱噪声对训练结果的影响;使用基于代价敏感的SVM算法训练,缓解不平衡数据对超平面造成的偏移.选择UCI数据库中的6组不平衡数据集进行测试,实验结果表明:在各个数据集上改进SVM算法的性能优于其他算法,并在少类准确率和多类准确率上取得了很好的平衡.     

Entropy based fuzzy least squares twin support vector machine for class imbalance learning

In classification problems, the data samples belonging to different classes have different number of samples. Sometimes, the imbalance in the number of samples of each class is very high and the interest is to classify the samples belonging to the minority class. Support vector machine (SVM) is one of the widely used techniques for classification problems which have been applied for solving this problem by using fuzzy based approach. In this paper, motivated by the work of Fan et al. (Knowledge-Based Systems 115: 87–99 2017), we have proposed two efficient variants of entropy based fuzzy SVM (EFSVM). By considering the fuzzy membership value for each sample, we have proposed an entropy based fuzzy least squares support vector machine (EFLSSVM-CIL) and entropy based fuzzy least squares twin support vector machine (EFLSTWSVM-CIL) for class imbalanced datasets where fuzzy membership values are assigned based on entropy values of samples. It solves a system of linear equations as compared to the quadratic programming problem (QPP) as in EFSVM. The least square versions of the entropy based SVM are faster than EFSVM and give higher generalization performance which shows its applicability and efficiency. Experiments are performed on various real world class imbalanced datasets and compared the results of proposed methods with new fuzzy twin support vector machine for pattern classification (NFTWSVM), entropy based fuzzy support vector machine (EFSVM), fuzzy twin support vector machine (FTWSVM) and twin support vector machine (TWSVM) which clearly illustrate the superiority of the proposed EFLSTWSVM-CIL.     

基于识别关键样本点的非平衡数据核SVM算法

非平衡数据处理中常采用的欠采样方法很少考虑支持向量机(SVM)的特性,并且在原始空间进行采样会导致多数类样本部分关键信息的丢失.针对上述问题,文中提出基于识别关键样本点的非平衡数据核SVM算法.基于初始超平面有效划分多数类样本,在高维空间中对每个分块进行核异类近邻抽样,得到多数类中的关键样本点,使用关键样本点和少数类样本训练最终核SVM分类器.在多个数据集上的实验证明文中算法的可行性和有效性,特别是在非平衡度高于10∶1的数据集上,文中算法优势明显.     

基于实例重要性的SVM解不平衡数据分类

在不平衡数据分类问题中,作为目标对象的少数类往往不易识别.常见方法存在需要显式设置实例重要度、仅仅间接支持少数类的识别等缺点.由此,文中提出基于实例重要性的支持向量机--ⅡSVM.它分为3个阶段.前两个阶段分别采用单类支持向昔机和二元支持向量机,将数据按照"最重要"、"较重要",和"不重要"3个档次重新组织.阶段3首先选择最重要的数据训练初始分类器,并通过显式设置早停止条件,直接支持少数类的识别.实验表明,ⅡSVM的平均分类性能优于目前的主流方法.     

处理非平衡数据的粒度SVM学习算法

针对支持向量机对于非平衡数据不能进行有效分类的问题,提出一种粒度支持向量机学习算法。根据粒度计算思想对多数类样本进行粒划分并从中获取信息粒,以使数据趋于平衡。通过这些信息粒来寻找局部支持向量,并在这些局部支持向量和少数类样本上进行有效学习,使SVM在非平衡数据集上获得令人满意的泛化能力。     

一种改善非平衡分布数据SVM分类能力的新策略

支持向量机利用接近边界的少数向量来构造一个最优分类面。但是若两分类问题中的样本呈现非平衡分布时，即两类样本数目相差很大时，分类能力就会有所下降。提出分别使用重复数量少的一类样本、选择数量多的类样本以及引入类惩罚因子的三个方法来改善分类能力。实验表明，三种方法对不同类型数据集合，一定程度上都改善了支持向量的分类能力。     

一种基于特征选择的不平衡数据分类算法

不平衡数据分类是当前机器学习的研究热点,传统分类算法通常基于数据集平衡状态的前提,不能直接应用于不平衡数据的分类学习.针对不平衡数据分类问题,文章提出一种基于特征选择的改进不平衡分类提升算法,从数据集的不同类型属性来权衡对少数类样本的重要性,筛选出对有效预测分类出少数类样本更意义的属性,同时也起到了约减数据维度的目的.然后结合不平衡分类算法使数据达到平衡状态,最后针对原始算法错分样本权值增长过快问题提出新的改进方案,有效抑制权值的增长速度.实验结果表明,该算法能有效提高不平衡数据的分类性能,尤其是少数类的分类性能.     

一种基于GMM-EM的非平衡数据的概率增强算法

非平衡数据的分类问题是机器学习领域的一个重要研究课题.在一个非平衡数据里,少数类的训练样本明显少于多数类,导致分类结果往往偏向多数类.针对非平衡数据分类问题,提出一种基于高斯混合模型-均值最大化方法(GMM-EM)的概率增强算法.首先,通过高斯混合模型(GMM)与均值最大化算法(EM)建立少数类数据的概率密度函数;其次,根据高概率密度的样本生成新样本的能力比低概率密度的样本更强的性质,建立一种基于少数类样本密度函数的过采样算法,该算法保证少数类数据集在平衡前后的概率分布的一致性,从数据集的统计性质使少数类达到平衡;最后,使用决策树分类器对已经达到平衡的数据集进行分类,并且利用评价指标对分类效果进行评判.通过从UCI和KEEL数据库选出的8组数据集的分类实验,表明了所提出算法比现有算法更有效.