基于改进的半监督聚类的不平衡分类算法

来源：计算机应用杂志2022年第12期北京时间：

作者：陆宇, 赵凌云, 白斌雯, 姜震

单位：江苏大学 计算机科学与通信工程学院，江苏 镇江 212013

摘要：不平衡分类的相关算法是机器学习领域的研究热点之一，其中的过采样通过重复抽取或者人工合成来增加少数类样本，以实现数据集的再平衡。然而当前的过采样方法大部分是基于原有的样本分布进行的，难以揭示更多的数据集分布特征。为了解决以上问题，首先，提出一种改进的半监督聚类算法来挖掘数据的分布特征；其次，基于半监督聚类的结果，在属于少数类的簇中选择置信度高的无标签数据（伪标签样本）加入原始训练集，这样做除了实现数据集的再平衡外，还可以利用半监督聚类获得的分布特征来辅助不平衡分类；最后，融合半监督聚类和分类的结果来预测最终的类别标签，从而进一步提高算法的不平衡分类性能。选择G-mean和曲线下面积（AUC）作为评价指标，将所提算法与TU、CDSMOTE等7个基于过采样或欠采样的不平衡分类算法在10个公开数据集上进行了对比分析。实验结果表明，与TU、CDSMOTE相比，所提算法在AUC指标上分别平均提高了6.7%和3.9%，在G-mean指标上分别平均提高了7.6%和2.1%，且在两个评价指标上相较于所有对比算法都取得了最高的平均结果。可见所提算法能够有效地提高不平衡分类性能。

关键词：不平衡分类,半监督聚类,伪标签样本,过采样,融合

基金资助：国家自然科学基金资助项目(61906077);江苏大学大学生实践创新训练计划项目(202010299312X)