TL-SVM:一种迁移学习算法

迁移学习旨在利用大量已标签源域数据解决相关但不相同的目标域问题.当与某领域相关的新领域出现时,若重新标注新领域,则样本代价昂贵,丢弃所有旧领域数据又十分浪费.对此,基于SVM算法提出一种新颖的迁移学习算法—–TL-SVM,通过使用目标域少量已标签数据和大量相关领域的旧数据来为目标域构建一个高质量的分类模型,该方法既继承了基于经验风险最小化最大间隔SVM的优点,又弥补了传统SVM不能进行知识迁移的缺陷.实验结果验证了该算法的有效性.     

基于相似度学习的多源迁移算法

针对与测试数据分布相同的训练数据不足,相关领域中存在大量的、与测试数据分布相近的训练数据的场景,提出一种基于相似度学习的多源迁移学习算法(SL-MSTL).该算法在经典SVM分类模型的基础上提出一种新的迁移分类模型,增加对多源域与目标域之间的相似度学习,可以有效地利用各源域中的有用信息,提高目标域的分类效果.实验的结果表明了SL-MSTL 算法的有效性和实用性.     

用于迁移学习的多尺度领域对抗网络

深度学习算法的有效性依赖于大量的带有标签的数据,迁移学习的目的是利用已知标签的数据集（源域）来对未知标签的数据集（目标域）进行分类,因此深度迁移学习的研究成为了热门。针对训练数据标签不足的问题,提出了一种基于多尺度特征融合的领域对抗网络（Multi-scale domain adversarial network, MSDAN）模型,该方法利用生成对抗网络以及多尺度特征融合的思想,得到了源域数据和目标域数据在高维特征空间中的特征表示,该特征表示提取到了源域数据和目标域数据的公共几何特征和公共语义特征。将源域数据的特征表示和源域标签输入到分类器中进行分类,最终在目标域数据集的测试上得到了较为先进的效果。     

基于LDA主题相似度的SVM迁移学习

针对文本分类领域中的迁移学习方法,提出了一种基于LDA(Latent Dirichlet Allocation)主题生成模型相似度的支持向量机(SVM)迁移学习新思路。基于此思想,提出了迁移学习算法LDA-TSVM。本算法通过对目标域的主题进行分类,依据主题分类信息熵对训练数据进行筛选,分别计算每个训练样本的权重,使得训练集与目标集有很高的相似度,从而达到迁移学习的目的。本算法不仅未引入辅助集,而且还考虑了样本本身的差异,有效地提高了源域数据集与目标域数据集的相似性。实验结果表明了新迁移算法的有效性。     

一种基于伪标签的深度迁移学习算法

深度学习的成功依赖于海量的训练数据，然而获取大规模有标注的数据并不容易，成本昂贵且耗时；同时由于数据在不同场景下的分布有所不同，利用某一特定场景的数据集所训练出的模型往往在其他场景表现不佳。迁移学习作为一种将知识从一个领域转移到另一个领域的方法，可以解决上述问题。深度迁移学习则是在深度学习框架下实现迁移学习的方法。提出一种基于伪标签的深度迁移学习算法，该算法以ResNet-50为骨干，通过一种兼顾置信度和类别平衡的样本筛选机制为目标域样本提供伪标签，然后进行自训练，最终实现对目标域样本准确分类，在Office-31数据集上的三组迁移学习任务中，平均准确率较传统算法提升5.0%。该算法没有引入任何额外网络参数，且注重源域数据隐私，可移植性强，具有一定的实用价值。     

一种结合半监督Boosting方法的迁移学习算法

迁移学习是数据挖掘中的一个研究方向,试图重用相关领域的数据样本,将相关领域的知识”迁移”到新领域中帮助训练.当前,基于实例的迁移学习算法容易产生过度拟合的问题,不能充分利用相关领域中的有用数据,为了避免这个问题,通过引入目标领域的无标记样本参与训练,利用半监督Boosting方法,提出一种新的迁移学习算法,能够对样本的...     

基于SVC 和SVR 约束组合的迁移学习分类算法

根据迁移学习思想,针对分类问题,以支持向量机(SVM)模型为基础提出一种新的迁移学习分类算法CCTSVM.该方法以邻域间的分类超平面为纽带实现源域对目标域的迁移学习.具体地,以支持向量分类的约束条件完成对目标域数据的学习,获取分类超平面参数,再以支持向量回归的约束条件有效利用源域数据矫正目标域超平面参数,并在上述组合约束的共同作用下实现邻域间迁移,提高分类器性能.在人工和真实数据集上的实验表明,所提出算法具有良好的迁移能力和优越的分类性能.     

注意力迁移的联合平衡领域自适应

目的 现有的图像识别方法应用于从同一分布中提取的训练数据和测试数据时具有良好性能,但这些方法在实际场景中并不适用,从而导致识别精度降低。使用领域自适应方法是解决此类问题的有效途径,领域自适应方法旨在解决来自两个领域相关但分布不同的数据问题。方法 通过对数据分布的分析,提出一种基于注意力迁移的联合平衡自适应方法,将源域有标签数据中提取的图像特征迁移至无标签的目标域。首先,使用注意力迁移机制将有标签源域数据的空间类别信息迁移至无标签的目标域。通过定义卷积神经网络的注意力,使用关注信息来提高图像识别精度。其次,基于目标数据集引入网络参数的先验分布,并且赋予网络自动调整每个领域对齐层特征对齐的能力。最后,通过跨域偏差来描述特定领域的特征对齐层的输入分布,定量地表示每层学习到的领域适应性程度。结果 该方法在数据集Office-31上平均识别准确率为77.6%,在数据集Office-Caltech上平均识别准确率为90.7%,不仅大幅领先于传统手工特征方法,而且取得了与目前最优的方法相当的识别性能。结论 注意力迁移的联合平衡领域自适应方法不仅可以获得较高的识别精度,而且能够自动学习领域间特征的对齐程度,同时也验证了进行域间特征迁移可以提高网络优化效果这一结论。     

基于多源的跨领域数据分类快速新算法

研究跨领域学习与分类是为了将对多源域的有监督学习结果有效地迁移至目标域,实现对目标域的无标记分 类. 当前的跨领域学习一般侧重于对单一源域到目标域的学习,且样本规模普遍较小,此类方法领域自适应性较差,面对 大样本数据更显得无能为力,从而直接影响跨域学习的分类精度与效率. 为了尽可能多地利用相关领域的有用数据,本文 提出了一种多源跨领域分类算法（Multiple sources cross-domain classification,MSCC）,该算法依据被众多实验证明有效的罗杰斯特回归模型与一致性方法构建多个源域分类器并综合指导目标域的数据分类. 为了充分高效利用大样本的 源域数据,满足大样本的快速运算,在MSCC的基础上,本文结合最新的CDdual （Dual coordinate descent method）算 法,提出了算法MSCC的快速算法MSCC-CDdual,并进行了相关的理论分析. 人工数据集、文本数据集与图像数据集的实 验运行结果表明,该算法对于大样本数据集有着较高的分类精度、快速的运行速度和较高的领域自适应性. 本文的主要贡 献体现在三个方面:1）针对多源跨领域分类提出了一种新的一致性方法,该方法有利于将MSCC算法发展为MSCC-CDdual快速算法;2）提出了MSCC-CDdual快速算法,该算法既适用于样本较少的数据集又适用于大样本数据集;3） MSCC-CDdual 算法在高维数据集上相比其他算法展现了其独特的优势.     

一种基于最大熵模型的加权归纳迁移学习方法

传统机器学习和数据挖掘算法主要基于两个假设:训练数据集和测试数据集具有相同的特征空间和数据分布.然而在实际应用中,这两个假设却难以成立,从而导致传统的算法不再适用.迁移学习作为一种新的学习框架能有效地解决该问题.着眼于迁移学习的一个重要分支——归纳迁移学习,提出了一种基于最大熵模型的加权归纳迁移学习算法WTLME.该算法通过将已训练好的原始领域模型参数迁移到目标领域,并对目标领域实例权重进行调整,从而获得了精度较高的目标领域模型.实验结果表明了该算法的有效性.     

融合异构特征的子空间迁移学习算法

特征迁移重在领域共有特征间学习,然而其忽略领域特有特征的判别信息,使算法的适应性受到一定的局限. 针对此问题,提出了一种融合异构特征的子空间迁移学习（The subspace transfer learning algorithm integrating with heterogeneous features,STL-IHF）算法.该算法将数据的特征空间看成共享和特有两个特征子空间的组合,同时基于经验风险最 小框架将共享特征和特有特征共同嵌入到支持向量机（Support vector machine,SVM）的训练过程中.其在共享特征子空间上实现知识迁移的 同时兼顾了领域特有的异构信息,增强了算法的适应性.模拟和真实数据集上的实验结果表明了所提方法的有效性.     

On minimum distribution discrepancy support vector machine for domain adaptation

Domain adaptation learning (DAL) is a novel and effective technique to address pattern classification problems where the prior information for training is unavailable or insufficient. Its effectiveness depends on the discrepancy between the two distributions that respectively generate the training data for the source domain and the testing data for the target domain. However, DAL may not work so well when only the distribution mean discrepancy between source and target domains is considered and minimized. In this paper, we first construct a generalized projected maximum distribution discrepancy (GPMDD) metric for DAL on reproducing kernel Hilbert space (RKHS) based domain distributions by simultaneously considering both the projected maximum distribution mean and the projected maximum distribution scatter discrepancy between the source and the target domain. In the sequel, based on both the structure risk and the GPMDD minimization principle, we propose a novel domain adaptation kernelized support vector machine (DAKSVM) with respect to the classical SVM, and its two extensions called LS-DAKSVM and μ-DAKSVM with respect to the least-square SVM and the v-SVM, respectively. Moreover, our theoretical analysis justified that the proposed GPMDD metric could effectively measure the consistency not only between the RKHS embedding domain distributions but also between the scatter information of source and target domains. Hence, the proposed methods are distinctive in that the more consistency between the scatter information of source and target domains can be achieved by tuning the kernel bandwidth, the better the convergence of GPMDD metric minimization is and thus improving the scalability and generalization capability of the proposed methods for DAL. Experimental results on artificial and real-world problems indicate that the performance of the proposed methods is superior to or at least comparable with existing benchmarking methods.     

A kernel learning framework for domain adaptation learning

Domain adaptation learning(DAL) methods have shown promising results by utilizing labeled samples from the source(or auxiliary) domain(s) to learn a robust classifier for the target domain which has a few or even no labeled samples.However,there exist several key issues which need to be addressed in the state-of-theart DAL methods such as sufficient and effective distribution discrepancy metric learning,effective kernel space learning,and multiple source domains transfer learning,etc.Aiming at the mentioned-above issues,in this paper,we propose a unified kernel learning framework for domain adaptation learning and its effective extension based on multiple kernel learning(MKL) schema,regularized by the proposed new minimum distribution distance metric criterion which minimizes both the distribution mean discrepancy and the distribution scatter discrepancy between source and target domains,into which many existing kernel methods(like support vector machine(SVM),v-SVM,and least-square SVM) can be readily incorporated.Our framework,referred to as kernel learning for domain adaptation learning(KLDAL),simultaneously learns an optimal kernel space and a robust classifier by minimizing both the structural risk functional and the distribution discrepancy between different domains.Moreover,we extend the framework KLDAL to multiple kernel learning framework referred to as MKLDAL.Under the KLDAL or MKLDAL framework,we also propose three effective formulations called KLDAL-SVM or MKLDAL-SVM with respect to SVM and its variant μ-KLDALSVM or μ-MKLDALSVM with respect to v-SVM,and KLDAL-LSSVM or MKLDAL-LSSVM with respect to the least-square SVM,respectively.Comprehensive experiments on real-world data sets verify the outperformed or comparable effectiveness of the proposed frameworks.     

Online transfer learning by leveraging multiple source domains

Transfer learning aims to enhance performance in a target domain by exploiting useful information from auxiliary or source domains when the labeled data in the target domain are insufficient or difficult to acquire. In some real-world applications, the data of source domain are provided in advance, but the data of target domain may arrive in a stream fashion. This kind of problem is known as online transfer learning. In practice, there can be several source domains that are related to the target domain. The performance of online transfer learning is highly associated with selected source domains, and simply combining the source domains may lead to unsatisfactory performance. In this paper, we seek to promote classification performance in a target domain by leveraging labeled data from multiple source domains in online setting. To achieve this, we propose a new online transfer learning algorithm that merges and leverages the classifiers of the source and target domain with an ensemble method. The mistake bound of the proposed algorithm is analyzed, and the comprehensive experiments on three real-world data sets illustrate that our algorithm outperforms the compared baseline algorithms.     

基于双重权重偏差建模的无监督域适应

无监督域适应(Unsupervised Domain Adaptation,UDA)是一类新兴的机器学习范式,其通过对源域知识在无标记目标域上的迁移利用,来促进目标域模型的训练。为建模源域与目标域之间的域分布差异,最大均值差异(Maximum Mean Discrepancy,MMD)建模被广泛应用,其对UDA的性能提升起到了有效的促进作用。然而,这些方法通常忽视了领域之间对应类规模与类分布等结构信息,因为目标域与源域的数据类规模与数据分布通常并非一致。为此,文中提出了一种基于跨域类和数据样本双重加权的无监督域适应模型(Sample weighted and Class weighted based Unsupervised Domain Adaptation Network,SCUDAN)。具体而言,一方面,通过源域类层面的适应性加权来调整源域类权重,以实现源域与目标域之间的类分布对齐;另一方面,通过目标域样本层面的适应性加权来调整目标域样本权重,以实现目标域与源域类中心的对齐。此外,文中还提出了一种CEM(Classification Expectation Maximization)优化算法,以实现对SCUDAN的优化求解。最后,通过对比实验和分析,验证了所提模型和算法的有效性。     

基于dropout正则化的半监督域自适应方法

针对机器学习中训练样本和测试样本概率分布不一致的问题,提出了一种基于dropout正则化的半监督域自适应方法来实现将神经网络的特征表示从标签丰富的源域转移到无标签的目标域。此方法从半监督学习的角度出发,在源域数据中添加少量带标签的目标域数据,使得神经网络在学习到源域数据特征分布的同时也能学习到目标域数据的特征分布。由于有了先验知识的指导,即使没有丰富的标签信息,神经网络依然可以很好地拟合目标域数据。实验结果表明,此算法在几种典型的数字数据集SVHN、MNIST和USPS的域自适应任务上的性能优于现有的其他算法,并且在涵盖广泛自然类别的真实数据集CIFAR-10和STL-10的域自适应任务上有较好的鲁棒性。     

领域适应核支持向量机

领域适应学习是一种新颖的解决先验信息缺少的模式分类问题的有效方法, 最大化地缩小领域间样本分布差是领域适应学习成功的关键因素之一,而仅考虑领域间分布均值差最小化, 使得在具体领域适应学习问题上存在一定的局限性.对此,在某个再生核Hilbert空间, 在充分考虑领域间分布的均值差和散度差最小化的基础上,基于结构风险最小化模型, 提出一种领域适应核支持向量学习机(Kernel support vector machine for domain adaptation, DAKSVM)及其最小平方范式,人造和实际数据集实验结果显示,所提方法具有优化或可比较的模式分类性能.     

一种提高分类精度的支持向量机NDR-SVM

提出基于近邻域比率的支持向量机NDR-SVM.该算法对每个训练样本构造一个近邻域,在此邻域中计算与中心同类的样本占邻域中总样本的比率;根据比率与剔除闲值的大小关系决定邻域中心的取舍,并将所保留的样本带入SVM分类.通过修剪训练集,该算法减弱了噪声对SVM泛化能力的影响.实验结果表明,与已有算法相比,NDR-SVM具有更高的分类精度,大大提高了训练速度.     

基于深度自编码器子域自适应的跨库语音情感识别

针对不同语料库之间数据分布差异问题,提出一种基于深度自编码器子域自适应的跨库语音情感识别算法.首先,该算法采用两个深度自编码器分别获取源域和目标域表征性强的低维情感特征;然后,利用基于LMMD(local maximum mean discrepancy)的子域自适应模块,实现源域和目标域在不同低维情感类别空间中的特征分布对齐;最后,使用带标签的源域数据进行有监督地训练该模型.在eNTERFACE库为源域、Berlin库为目标域的跨库识别方案中,所提算法的跨库识别准确率相比于其他算法提升了5.26％～19.73％;在Berlin库为源域、eNTERFACE库为目标域的跨库识别方案中,所提算法的跨库识别准确率相比于其他算法提升了7.34％～8.18％.因此,所提方法可以有效地提取不同语料库的共有情感特征并提升了跨库语音情感识别的性能.