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基于维度约束的距离测度学习算法

房娟 刘洪英 李庆利

房娟, 刘洪英, 李庆利. 基于维度约束的距离测度学习算法[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (2): 69-74, 88. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.009
引用本文: 房娟, 刘洪英, 李庆利. 基于维度约束的距离测度学习算法[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (2): 69-74, 88. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.009
FANG Juan, LIU Hong-ying, LI Qing-li. Learning distance metrics with dimension constraints[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (2): 69-74, 88. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.009
Citation: FANG Juan, LIU Hong-ying, LI Qing-li. Learning distance metrics with dimension constraints[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (2): 69-74, 88. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.009

基于维度约束的距离测度学习算法

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.009
基金项目: 

国家自然科学基金 61240006

详细信息
    作者简介:

    房娟, 女, 硕士研究生, 研究方向为多维信息处理.E-mail:fjoanna@126.com

    通讯作者:

    刘洪英, 女, 副教授, 研究方向为多维信息处理.E-mail:hyliu@ee.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: TP181

Learning distance metrics with dimension constraints

  • 摘要: 为提高分类精度,通过距离测度学习可以得到样本在新的特征空间里新的表示.针对马氏距离未考虑不同类别样本维度间相关性存在差异这一缺陷,提出了一种新的有监督的距离测度学习算法,即独立-差别分量分析方法(Independent Discrimi-Native Component Analysis,I-DCA),并将其运用于基于k近邻分类器的运动神经与感觉神经分类中.作为对照,还详细分析了已有的相关分量分析方法(Relevant Component Analysis,RCA)和差别分量分析方法(Discrimi-Native Component Analysis,DCA)这两种距离测度学习算法.实验结果表明,改进算法的分类精度相较于马氏距离提高了近45%相较于RCA与DCA也提高了15%左右,分类精度的提高说明了改进算法的有效性.
  • 图  1  空间变换示意图

    Fig.  1  Schematic illustration of the space transformation

    图  2  RCA与DCA算法说明

    (a) 带有标签信息的原始数据集合; (b) 经RCA变换后的数据集合; (c) 经DCA变换后的数据集合

    Fig.  2  An illustrative example of the RCA and DCA algorithm

    (a) The fully labeled data set with 3 classes; (b) The original data after applying the RCA transformation; (c) The original data after applying the DCA transformation.

    图  3  I-DCA算法说明

    (a) 原始数据集合; (b) 随机选择的带有标签信息的训练样本; (c) 变换后各维度相互独立的训练样本 (d) 带有标签信息的原始数据集; (e) 经马氏距离变换后的数据集; (f) 经I-DCA算法变换后的数据集

    Fig.  3  An illustrative example of the I-DCA algorithm

    (a) The fully unlabeled data set; (b) Random labeled train data set; (c) The whitening transformation applied to train data; (d) The fully labeled data set with 3 classes; (e) The original data after applying the mahalanobis distance; (f) The original data after applying the I-DCA transformation.

    表  1  数据类别名称以及数量

    Tab.  1  The data type name and quantity

    标号 类别名称
    1 Motor_axone (2000)
    2 Motor_medullary_sheath (2000)
    3 Sensory_axone (2000)
    4 Sensory _medullary_sheath (2000)
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    表  2  近邻总体分类精度比较

    Tab.  2  Overall kNN classification precision comparing

    train% | test% Euclidean distance% Mahalanobis distance% I-DCA% RCA% DCA%
    k=1 10|90 86.5 53.61 86.28 69.92 71.83
    30|70 94.16 59.41 93.87 74.42 77.33
    50|50 96.3 62.42 95.98 75.81 78.31
    k=5 10|90 81.72 53.26 81.47 72.07 73.07
    30|70 90.34 61.70 90.26 77.16 78.27
    50|50 93.65 65.09 93.38 79.59 79.53
    k=10 10|90 77.66 51.67 77.16 70.81 73.12
    30|70 86.79 58.77 86.63 75.81 77.22
    50|50 90.63 63.81 90.57 77.62 79.32
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-08
  • 刊出日期:  2017-03-25

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