一种改进的鲁棒模糊孪生支持向量机算法
2023-01-13周裕群张德生
周裕群,张德生,张 晓
西安理工大学 理学院,西安 710054
支持向量机(support vector machine,SVM)是由Cortes等人[1]提出的一种有效的机器学习算法,该算法被广泛应用于模式识别和数据分割等领域。SVM算法通过引入核函数,将非线性分类问题转化为某个高维特征空间中的线性分类问题,进而解决了小样本、非线性和维数灾难等问题。但是,SVM算法也存在以下几点不足:SVM算法在构建模型时,采用的是铰链损失函数,导致SVM算法对训练集中的噪声比较敏感;SVM算法在求解对偶问题时,计算成本较高;SVM算法使用平行平面来区分两类样本,而平行平面不一定符合数据的分布趋势。
针对SVM算法存在的不足,学者们提出了以下改进方法:文献[2]提出了广义特征值近端支持向量机算法(generalized eigenvalue proximal support vector machine,GEPSVM),该算法通过求解两个广义特征值问题来构建两个非平行超平面。基于GEPSVM算法的思想,文献[3]提出了孪生支持向量机算法(TWSVM),在运行速度上,TWSVM算法比SVM算法大约快4倍。但是,GEPSVM算法和TWSVM算法都没有考虑不同输入样本点对最优超平面的影响,为此,文献[4]提出了模糊支持向量机算法(fuzzy support vector machine,FSVM),文献[5]将TWSVM算法和FSVM算法结合,提出了模糊孪生支持向量机算法(fuzzy twin support vector machine,FTSVM),FTSVM算法在一定程度上降低了异常值对分类性能的影响。为了实现结构风险最小化,文献[6]在TWSVM算法中引入正则化项,进而提出了孪生有界支持向量机算法(twin bounded support vector machine,TBSVM)。文献[7-8]提出了基于pinball损失的支持向量机算法和孪生支持向量机算法,这两种算法在一定程度上降低了噪声对分类性能的影响。文献[9]提出了大规模最小二乘孪生支持向量机算法(large-scale least squares twin SVM,LS-LSTSVM),实验结果表明,该方法能够有效处理大规模数据集。……
