基于不平衡类数据集分类的空间插值方法

对于不平衡类数据集的分类问题,训练分类器后,分类结果产生了向多数类偏斜的问题,少数类识别率较低.为了提高少数类的分类精度,提出了一种改进的SMOTE方法—空间插值方法,利用少数类及其k近邻构造超几何体,在超几何体内随机产生虚拟少数类样本,当其k近邻中存在多数类时,缩小构造虚拟样本的空间,加强对易错分样本的训练,降低数据集类不平衡程度,并进行有效性验证.在实际数据集上,基于多个分类器进行仿真,结果表明,空间插值法在少数类和数据集整体分类性能优化效果较好.     

一种面向不平衡数据分类的组合剪枝方法

传统的数据分类算法多是基于平衡的数据集创建,对不平衡数据分类时性能下降,而实践表明组合选择能有效提高算法在不平衡数据集上的分类性能。为此,从组合选择的角度考虑不平衡类学习问题,提出一种新的组合剪枝方法,用于提升组合分类器在不平衡数据上的分类性能。使用Bagging建立分类器库,直接用正类(少数类)实例作为剪枝集,并通过MBM指标和剪枝集,从分类器库中选择一个最优或次优子组合分类器作为目标分类器,用于预测待分类实例。在12个UCI数据集上的实验结果表明,与EasyEnsemble、Bagging和C4.5算法相比,该方法不但能大幅提升组合分类器在正类上的召回率,而且还能提升总体准确率。     

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。     

Bagging组合的不平衡数据分类方法

提出一种基于Bagging组合的不平衡数据分类方法CombineBagging,采用少数类过抽样算法SMOTE进行数据预处理,在此基础上利用C-SVM、径向基函数神经网络、Random Forests 3种不同的基分类器学习算法,分别对采样后的数据样本进行Bagging集成学习,通过投票规则集成学习结果。实验结果表明,该方法能够提高少数类的分类准确率,有效处理不平衡数据分类问题。     

新的基于代价敏感集成学习的非平衡数据集分类方法NIBoost

现实生活中存在大量的非平衡数据,大多数传统的分类算法假定类分布平衡或者样本的错分代价相同,因此在对这些非平衡数据进行分类时会出现少数类样本错分的问题。针对上述问题,在代价敏感的理论基础上,提出了一种新的基于代价敏感集成学习的非平衡数据分类算法--NIBoost（New Imbalanced Boost）。首先,在每次迭代过程中利用过采样算法新增一定数目的少数类样本来对数据集进行平衡,在该新数据集上训练分类器;其次,使用该分类器对数据集进行分类,并得到各样本的预测类标及该分类器的分类错误率;最后,根据分类错误率和预测的类标计算该分类器的权重系数及各样本新的权重。实验采用决策树、朴素贝叶斯作为弱分类器算法,在UCI数据集上的实验结果表明,当以决策树作为基分类器时,与RareBoost算法相比,F-value最高提高了5.91个百分点、G-mean最高提高了7.44个百分点、AUC最高提高了4.38个百分点;故该新算法在处理非平衡数据分类问题上具有一定的优势。     

一种改进的基于欧氏距离的SDRSMOTE算法

SMOTE算法可以扩充少数类样本,提高不平衡数据集中少数类的分类能力,但是它在扩充少数类样本时对于边界样本的选择以及随机数的取值具有盲目性。针对此问题,将传统的SMOTE过采样算法进行改进,改进后的过采样算法定义为SDRSMOTE,该算法综合考虑不平衡数据集中全部样本的分布状况,通过融合支持度sd和影响因素posFac来指导少数类样本的合成。在WEKA平台上分别使用SMOTE、SDRSMOTE算法对所选用的6个不平衡数据集进行过采样数据预处理,然后使用决策树、AdaBoost、Bagging和朴素贝叶斯分类器对预处理后的数据集进行预测,选择F-value、G-mean和AUC作为分类性能的评价指标,实验表明SDRSMOTE算法预处理的不平衡数据集的分类效果更好,证明了该算法的有效性。     

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。     

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。     

基于概率阈值Bagging算法的不平衡数据分类方法

类别不平衡问题广泛存在于现实生活中,多数传统分类器假定类分布平衡或误分类代价相等,因此类别不平衡数据严重影响了传统分类器的分类性能。针对不平衡数据集的分类问题,提出了一种处理不平衡数据的概率阈值Bagging分类方法-PT Bagging。将阈值移动技术与Bagging集成算法结合起来,在训练阶段使用原始分布的训练集进行训练,在预测阶段引入决策阈值移动方法,利用校准的后验概率估计得到对不平衡数据分类的最大化性能测量。实验结果表明,PT Bagging算法具有更好的处理不平衡数据的分类优势。     

基于BSMOTE和逆转欠抽样的不均衡数据分类算法

针对传统分类器在数据不均衡的情况下分类效果不理想的缺陷,为提高分类器在不均衡数据集下的分类性能,特别是少数类样本的分类能力,提出了一种基于BSMOTE 和逆转欠抽样的不均衡数据分类算法。该算法使用BSMOTE进行过抽样,人工增加少数类样本的数量,然后通过优先去除样本中的冗余和噪声样本,使用逆转欠抽样方法逆转少数类样本和多数类样本的比例。通过多次进行上述抽样形成多个训练集合,使用Bagging方法集成在多个训练集合上获得的分类器来提高有效信息的利用率。实验表明,该算法较几种现有算法不仅能够提高少数类样本的分类性能,而且能够有效提高整体分类准确度。     

基于免疫克隆特征选择和欠采样集成的垃圾网页检测

为解决垃圾网页检测过程中的“维数灾难”和不平衡分类问题,提出一种基于免疫克隆特征选择和欠采样（US）集成的二元分类器算法。首先,使用欠采样技术将训练样本集大类抽样成多个与小类样本数相近的样本集,再将其分别与小类样本合并构成多个平衡的子训练样本集;然后,设计一种免疫克隆算法遴选出多个最优的特征子集;基于最优特征子集对平衡的子样本集进行投影操作,生成平衡数据集的多个视图;最后,用随机森林（RF）分类器对测试样本进行分类,采用简单投票法确定测试样本的最终类别。在WEBSPAM UK-2006数据集上的实验结果表明,该集成分类器算法应用于垃圾网页检测：与随机森林算法及其Bagging和AdaBoost集成分类器算法相比,准确率、F1测度、AUC等指标均提高11%以上;与其他最优的研究结果相比,该集成分类器算法在F1测度上提高2%,在AUC上达到最优。     

A variant of Rotation Forest for constructing ensemble classifiers

Rotation Forest, an effective ensemble classifier generation technique, works by using principal component analysis (PCA) to rotate the original feature axes so that different training sets for learning base classifiers can be formed. This paper presents a variant of Rotation Forest, which can be viewed as a combination of Bagging and Rotation Forest. Bagging is used here to inject more randomness into Rotation Forest in order to increase the diversity among the ensemble membership. The experiments conducted with 33 benchmark classification data sets available from the UCI repository, among which a classification tree is adopted as the base learning algorithm, demonstrate that the proposed method generally produces ensemble classifiers with lower error than Bagging, AdaBoost and Rotation Forest. The bias–variance analysis of error performance shows that the proposed method improves the prediction error of a single classifier by reducing much more variance term than the other considered ensemble procedures. Furthermore, the results computed on the data sets with artificial classification noise indicate that the new method is more robust to noise and kappa-error diagrams are employed to investigate the diversity–accuracy patterns of the ensemble classifiers.     

不平衡数据分类数据层面方法：现状及研究进展

在不平衡数据的分类中,标准分类器为优化整体的分类误差会牺牲少数类的分类准确率,而实际应用中通常更重视对少数类的准确识别。数据层面方法因其有独立于分类器、泛化能力较强、实现简单等优势,成为解决不平衡数据分类问题的有效策略。围绕不平衡数据分类的数据层面方法开展综述研究,分析造成不平衡数据分类问题的影响因素,从样本空间优化、特征空间优化两个方向对重采样方法及特征选择方法的相关研究进行梳理和评述,并对两类方法进行横向比较。最后提出了需要重点关注的问题和可能的研究机会,以期为不平衡数据分类算法研究及应用提供借鉴和参考。     

基于欠采样和代价敏感的不平衡数据分类算法

针对不平衡数据集中的少数类在传统分类器上预测精度低的问题,提出了一种基于欠采样和代价敏感的不平衡数据分类算法——USCBoost.首先在AdaBoost算法每次迭代训练基分类器之前对多数类样本按权重由大到小进行排序,根据样本权重选取与少数类样本数量相当的多数类样本;之后将采样后的多数类样本权重归一化并与少数类样本组成临...     

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.     

A New Random Forest Applied to Heavy Metal Risk Assessment

As soil heavy metal pollution is increasing year by year, the risk assessment of soil heavy metal pollution is gradually gaining attention. Soil heavy metal datasets are usually imbalanced datasets in which most of the samples are safe samples that are not contaminated with heavy metals. Random Forest (RF) has strong generalization ability and is not easy to overfit. In this paper, we improve the Bagging algorithm and simple voting method of RF. A W-RF algorithm based on adaptive Bagging and weighted voting is proposed to improve the classification performance of RF on imbalanced datasets. Adaptive Bagging enables trees in RF to learn information from the positive samples, and weighted voting method enables trees with superior performance to have higher voting weights. Experiments were conducted using G-mean, recall and F1-score to set weights, and the results obtained were better than RF. Risk assessment experiments were conducted using W-RF on the heavy metal dataset from agricultural fields around Wuhan. The experimental results show that the RW-RF algorithm, which use recall to calculate the classifier weights, has the best classification performance. At the end of this paper, we optimized the hyperparameters of the RW-RF algorithm by a Bayesian optimization algorithm. We use G-mean as the objective function to obtain the optimal hyperparameter combination within the number of iterations.     

基于随机森林和欠采样集成的垃圾网页检测

为解决垃圾网页检测过程中的不平衡分类和"维数灾难"问题,提出一种基于随机森林(RF)和欠采样集成的二元分类器算法。首先使用欠采样技术将训练样本集大类抽样成多个子样本集,再将其分别与小类样本集合并构成多个平衡的子训练样本集;然后基于各个子训练样本集训练出多个随机森林分类器;最后用多个随机森林分类器对测试样本集进行分类,采用投票法确定测试样本的最终所属类别。在WEBSPAM UK-2006数据集上的实验表明,该集成分类器算法应用于垃圾网页检测比随机森林算法及其Bagging和Adaboost集成分类器算法效果更好,准确率、F1测度、ROC曲线下面积(AUC)等指标提高至少14%,13%和11%。与Web spam challenge 2007 优胜团队的竞赛结果相比,该集成分类器算法在F1测度上提高至少1%,在AUC上达到最优结果。     

一种基于支持向量的二进制粒子群网络故障特征选择算法

网络故障诊断中大量无关或冗余的特征会降低诊断的精度,需要对初始特征进行选择。Wrapper模式特征选择方法分类算法计算量大,为了降低计算量,本文提出了基于支持向量的二进制粒子群（SVB-BPSO）的故障特征选择方法。该算法以SVM为分类器,首先通过对所有样本的SVM训练选出SV集,在封装的分类训练中仅使用SV集,然后采用异类支持向量之间的平均距离作为SVM的参数进行训练,最后根据分类结果,利用BPSO在特征空间中进行全局搜索选出最优特征集。在DARPA数据集上的实验表明本文提出的方法能够降低封装模式特征选择的计算量且获得了较高的分类精度以及较明显的降维效果。     

A sentiment classification model based on multiple classifiers

With the widespread usage of social networks, forums and blogs, customer reviews emerged as a critical factor for the customers’ purchase decisions. Since the beginning of 2000s, researchers started to focus on these reviews to automatically categorize them into polarity levels such as positive, negative, and neutral. This research problem is known as sentiment classification. The objective of this study is to investigate the potential benefit of multiple classifier systems concept on Turkish sentiment classification problem and propose a novel classification technique. Vote algorithm has been used in conjunction with three classifiers, namely Naive Bayes, Support Vector Machine (SVM), and Bagging. Parameters of the SVM have been optimized when it was used as an individual classifier. Experimental results showed that multiple classifier systems increase the performance of individual classifiers on Turkish sentiment classification datasets and meta classifiers contribute to the power of these multiple classifier systems. The proposed approach achieved better performance than Naive Bayes, which was reported the best individual classifier for these datasets, and Support Vector Machines. Multiple classifier systems (MCS) is a good approach for sentiment classification, and parameter optimization of individual classifiers must be taken into account while developing MCS-based prediction systems.     

Binary black hole algorithm for feature selection and classification on biological data

Biological data often consist of redundant and irrelevant features. These features can lead to misleading in modeling the algorithms and overfitting problem. Without a feature selection method, it is difficult for the existing models to accurately capture the patterns on data. The aim of feature selection is to choose a small number of relevant or significant features to enhance the performance of the classification. Existing feature selection methods suffer from the problems such as becoming stuck in local optima and being computationally expensive. To solve these problems, an efficient global search technique is needed.Black Hole Algorithm (BHA) is an efficient and new global search technique, inspired by the behavior of black hole, which is being applied to solve several optimization problems. However, the potential of BHA for feature selection has not been investigated yet. This paper proposes a Binary version of Black Hole Algorithm called BBHA for solving feature selection problem in biological data. The BBHA is an extension of existing BHA through appropriate binarization. Moreover, the performances of six well-known decision tree classifiers (Random Forest (RF), Bagging, C5.0, C4.5, Boosted C5.0, and CART) are compared in this study to employ the best one as an evaluator of proposed algorithm.The performance of the proposed algorithm is tested upon eight publicly available biological datasets and is compared with Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (GA), Simulated Annealing (SA), and Correlation based Feature Selection (CFS) in terms of accuracy, sensitivity, specificity, Matthews’ Correlation Coefficient (MCC), and Area Under the receiver operating characteristic (ROC) Curve (AUC). In order to verify the applicability and generality of the BBHA, it was integrated with Naive Bayes (NB) classifier and applied on further datasets on the text and image domains.The experimental results confirm that the performance of RF is better than the other decision tree algorithms and the proposed BBHA wrapper based feature selection method is superior to BPSO, GA, SA, and CFS in terms of all criteria. BBHA gives significantly better performance than the BPSO and GA in terms of CPU Time, the number of parameters for configuring the model, and the number of chosen optimized features. Also, BBHA has competitive or better performance than the other methods in the literature.