高斯混合生成模型检测健康数据异常

来源：计算机科学与探索杂志2022年第5期北京时间：

作者：朱壮壮, 周治平

单位：江南大学 物联网工程学院,江苏 无锡 214122

摘要：在智能穿戴设备普及的背景下,运动手环为全面地了解人们的身体状况提供了丰富的信息源,但是其提供的多维活动数据存在未知的异常值,因此需要进行异常值的检测。由于“维度灾难”,通过传统的方法进行密度估计十分困难,导致检测效果不佳。针对该问题,使用了一种高斯混合生成模型（GMGM）健康数据检测方法。首先,该模型利用变分自编码器（VAE）训练原始数据,并且通过降低重构误差提取潜在特征。然后,利用深度信念网络（DBN）,通过潜在分布和提取的特征来预测样本的混合成员隶属度。接着,变分自编码器、深度信念网络与高斯混合模型（GMM）共同优化,避免了模型解耦的影响。高斯混合模型预测得到每个数据的样本密度,将密度高于训练阶段阈值的样本视为异常。在ODDS标准数据集上验证模型的性能,结果表明,相比深度自编码器高斯混合模型（DAGMM）,GMGM的AUC指标平均提升了5.5个百分点。最后,在真实数据集上的实验结果也表明了该方法的有效性。

关键词：变分自编码器（VAE）,深度信念网络（DBN）,高斯混合模型（GMM）,健康数据,异常检测