半监督模式下复杂网络分类的方法

提出了一种基于半监督模式的复杂网络社团划分新方法,通过引入物理学中的万有引力定理进而计算出有标签节点与周围无标签节点的相互作用值,最终将网络中的社团划分出来。实验表明,算法可以比较准确地划分出一些网络中的社团结构。     

基于聚类标签均值的半监督支持向量机

针对标签均值半监督支持向量机在图像分类中随机选取无标记样本会导致分类正确率不高,以及算法的稳定性较低的问题,提出了基于聚类标签均值的半监督支持向量机算法。该算法修改了原算法对于无标记样本的惩罚项,对选取的无标记样本聚类,使用聚类标签均值替换标签均值。实验结果表明,使用聚类标签均值训练的分类器大大减少了背景与目标的错分情况,提高了分类的正确率以及算法的稳定性,适合用于图像分类。     

生成样本对抗训练的图半监督学习

给定一个由少量标记节点和大量未标记节点组成的图,图半监督学习的目标是为图中的未标记节点分配标签。生成对抗网络已经在半监督学习中展示了强大的能力,但基于生成对抗网络的图半监督学习的研究工作较少,目前的工作主要关注在低密度区域生成未标记样本削弱子图之间的信息传播,从而使决策边界更清晰,但在这类方法中,标记样本过少仍是其面临的主要挑战。针对这个问题,提出了一种基于生成样本对抗训练的图半监督学习算法。该算法基于生成对抗网络,分别生成服从真实样本分布的标记样本和与真实样本分布不同的未标记样本,其中生成的标记样本扩充了监督信息,生成的未标记样本减少了密度间隙中邻近节点的影响,从而提高了图半监督分类效果。相比现有的方法,提出的算法全面考虑了标记样本和未标记样本对图半监督学习的影响,使其分类能力更强。同时在不同的数据集上进行了大量的实验,验证了该方法的有效性。     

一种半监督支持向量机优化方法

针对半监督支持向量机在采用间隔最大化思想对有标签样本和无标签样本进行分类时面临的非凸优化问题,提出了一种采用分布估计算法进行半监督支持向量机优化的方法EDA_S3VM。该方法把无标签样本的标签作为需要优化的参数,从而得到一个在标准支持向量机上的组合优化问题,利用分布估计算法通过概率模型的学习和采样来对问题进行求解。在人工数据集和公共数据集上的实验结果表明,EDA_S3VM与其它一些半监督支持向量机算法相比有更高的分类准确率。     

基于Hessian半监督特征选择的网络图像标注

针对半监督特征选择算法进行了研究,采用有标签图像和无标签图像的半监督特征选择方法来提升网络图像标注的性能。基于二阶Hessian能提出一个新的半监督特征选择方法,该方法具有更好的局部拓扑结构保持特性和推断能力,从而能够克服基于图拉普拉斯半监督学习方法的缺点。将所提出的半监督特征选择算法应用到网络图像标注任务中,在两个大规模网络图像数据库上进行了实验,结果表明Hessian半监督特征选择方法优于拉普拉斯半监督特征选择方法,适合大规模网络图像标注。     

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。     

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。     

稀疏和标签约束半监督自动编码机的分类算法

自动编码机通过深度无监督学习能够表达数据的语义特征,但由于其隐含层节点个数难以有效确定,所处理的数据进一步用于分类时常会导致分类准确度低、稳定性弱等问题。针对这些问题,提出了一种稀疏和标签约束的半监督自动编码机（SLRAE）,以实现无监督学习与监督学习的有机结合,更准确地抽取样本的本质特征。稀疏约束项针对每个隐含节点的响应添加约束条件,从而在隐含神经元数量较多的情况下仍可发现数据中潜在的结构;同时引入标签约束项,以监督学习的方式比对实际标签与期望标签,针对性地调整网络参数,进一步提高分类准确率。为验证所提方法的有效性,实验中对多个数据集进行广泛地测试,其结果表明,相对传统自动编码机（AE）、稀疏自动机（SAE）以及极限学习机（ELM）,SLRAE所处理的数据应用于同一分类器,能明显提高分类准确率和稳定性。     

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。     

一种半监督的多标签Boosting分类算法

针对标记数据不足的多标签分类问题,提出一种新的半监督Boosting算法,即基于函数梯度下降方法给出一种半监督Boosting多标签分类的框架,并将非标记数据的条件熵作为一个正则化项引入分类模型。实验结果表明,对于多标签分类问题,新的半监督Boosting算法的分类效果随着非标记数据数量的增加而显著提高,在各方面都优于传统的监督Boosting算法。     

基于Tri-DE-ELM的半监督模式分类方法研究

针对极限学习机（ELM）未充分利用未标注样本、训练精度受网络权值初值影响的问题,提出一种基于协同训练与差分进化的改进ELM算法（Tri-DE-ELM）。考虑到传统的ELM模式分类技术只利用了少量标注样本而忽视大量未标注样本的问题,首先应用基于Tri-Training算法的协同训练机制构建Tri-ELM半监督分类算法,利用少量的标记样本训练三个基分类器实现对未标记样本的标注。进一步针对基分类器训练中ELM网络输入层权值随机初始化影响分类效果的问题,采用差分进化（DE）算法对网络初值进行优化,优化目标及过程同时包括网络权值和分类误差两方面的因素,以避免网络的过拟合现象。在标准数据集上的实验结果表明,Tri-DE-ELM算法能有效地利用未标注数据,具有比传统ELM更高的分类精度。     

一种协同半监督分类算法Co-S3OM

为了提高半监督分类的有效性, 提出了一种基于SOM神经网络和协同训练的半监督分类算法Co-S3OM (coordination semi-supervised SOM)。将有限的有标记样本分为无重复的三个均等的训练集, 分别使用改进的监督SSOM算法(supervised SOM)训练三个单分类器, 通过三个单分类器共同投票的方法挖掘未标记样本中的隐含信息, 扩大有标记样本的数量, 依次扩充单分类器训练集, 生成最终的分类器。最后选取UCI数据集进行实验, 结果表明Co-S3OM具有较高的标记率和分类率。     

基于梯形网络和改进三训练法的半监督分类

为了提高半监督深层生成模型的分类性能, 提出一种基于梯形网络和改进三训练法的半监督分类模型. 该模型在梯形网络框架有噪编码器的最高层添加3个分类器, 结合改进的三训练法提高图像分类性能. 首先, 用基于类别抽样的方法将有标记数据分为3份, 模型以有标记数据的标签误差和未标记数据的重构误差相结合的方式调整参数, 训练得到3个Large-margin Softmax分类器; 接着, 用改进的三训练法对未标记数据添加伪标签, 并对新的标记数据分配不同权重, 扩充训练集; 最后, 利用扩充的训练集更新模型. 训练完成后, 对分类器进行加权投票, 得到分类结果. 模型得到的梯形网络的特征有更好的低维流形表示, 可以有效地避免因为样本数据分布不均而导致的分类误差, 增强泛化能力. 模型分别在MNIST数据库, SVHN数据库和CIFAR10数据库上进行实验, 并且与其他半监督深层生成模型进行了比较, 结果表明本文所提出的模型得到了更高的分类精度.     

一种基于半监督主动学习的动态贝叶斯网络算法

本文提出一种基于半监督主动学习的算法，用于解决在建立动态贝叶斯网络(DBN)分类模型时遇到的难以获得大量带有类标注的样本数据集的问题．半监督学习可以有效利用未标注样本数据来学习DBN分类模型，但是在迭代过程中易于加入错误的样本分类信息，并因而影响模型的准确性．在半监督学习中借鉴主动学习，可以自主选择有用的未标注样本来请求用户标注．把这些样本加入训练集之后，能够最大程度提高半监督学习对未标注样本分类的准确性．实验结果表明，该算法能够显著提高DBN学习器的效率和性能，并快速收敛于预定的分类精度．     

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。     

基于多重分形和半监督EM的LPI雷达信号识别

针对先验信息不完整的非合作电子对抗背景下的低截获概率雷达信号识别问题,提出一种基于多重分形和半监督最大期望(EM)的识别算法.该算法计算出信号的多重分形谱,提取出信号的多重分形谱参数特征;针对EM算法中全部未标记样本集的加入会造成收敛速度缓慢甚至有可能影响到分类精度的缺陷,引入Self-training思想,提出一种基于Self-training的半监督EM算法.该算法通过挑选最为确定的一个或多个未标记样本来更新样本集,使得未标记样本集不断缩小进而加快分类器的训练速度,也可有效避免错误的累加,在一定程度上可提高分类精度.理论分析和仿真结果表明,在LPI雷达信号识别问题上,所提出的算法在不同的信噪比下具有更高的分类识别率和更好的实时性.     

基于成对约束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监督信息缺乏的问题,提出一种基于成对约束扩展的半监督网络流量特征选择算法。该算法同时考虑少量成对约束和大量无标记样本,利用样本集合间的相关性和自相关性,扩展成对约束集到无标记样本上,产生更多可靠性强的成对约束,以揭示样本空间分布信息。最后,利用扩展的成对约束集进行特征选择。实验证明:与未进行成对约束扩展的算法相比,该算法在少量初始成对约束的情况下能获得更好的分类性能。     

SemiBoost: Boosting for Semi-Supervised Learning

Semi-supervised learning has attracted a significant amount of attention in pattern recognition and machine learning. Most previous studies have focused on designing special algorithms to effectively exploit the unlabeled data in conjunction with labeled data. Our goal is to improve the classification accuracy of any given supervised learning algorithm by using the available unlabeled examples. We call this as the Semi-supervised improvement problem, to distinguish the proposed approach from the existing approaches. We design a metasemi-supervised learning algorithm that wraps around the underlying supervised algorithm and improves its performance using unlabeled data. This problem is particularly important when we need to train a supervised learning algorithm with a limited number of labeled examples and a multitude of unlabeled examples. We present a boosting framework for semi-supervised learning, termed as SemiBoost. The key advantages of the proposed semi-supervised learning approach are: 1) performance improvement of any supervised learning algorithm with a multitude of unlabeled data, 2) efficient computation by the iterative boosting algorithm, and 3) exploiting both manifold and cluster assumption in training classification models. An empirical study on 16 different data sets and text categorization demonstrates that the proposed framework improves the performance of several commonly used supervised learning algorithms, given a large number of unlabeled examples. We also show that the performance of the proposed algorithm, SemiBoost, is comparable to the state-of-the-art semi-supervised learning algorithms.