论文标题：Revisiting multi-dimensional classification from a dimension-wise perspective

期刊：Frontiers of Computer Science

作者：Yi SHI1, Hanjia YE, Dongliang MAN, Xiaoxu HAN, Dechuan ZHAN, Yuan JIANG

发表时间：15 Jan 2025

DOI：10.1007/s11704-023-3272-9

微信链接：点击此处阅读微信文章

引用格式：

Yi SHI, Hanjia YE, Dongliang MAN, Xiaoxu HAN, Dechuan ZHAN, Yuan JIANG. Revisiting multi-dimensional classification from a dimension-wise perspective. Front. Comput. Sci., 2025, 19(1): 191304

阅读原文：

问题概述

虽然类别不平衡问题在多分类范式中得到了广泛的研究，但由于不平衡偏移现象，其在多维度分类（MDC）背景下的研究受到了限制。当样本属于一个标签维度（LD） 中的次要类而属于另一个 LD 中的主要类时，样本作为次要类或主要类实例的分类变得不明确。以前的 MDC 方法主要强调实例方面的标准，忽略了维度方面的预测能力，即跨 LD 的平均分类性能。我们强调了维度指标在现实 MDC 应用中的重要性，并引入了两个这样的指标。此外，我们观察每个 LD 内的不平衡类别分布，并提出一种新颖的不平衡感知融合模型（IMAM）来解决 MDC 问题。

图 1. 我们展示了从一个 LD 到另一个 LD 的不平衡转移。图中计算 Zappos 数据集上两个 LD 上的实例数量。图中彩色块标注的数值表示对数后的值转型。当 LD 更改时，许多主要类实例会变成次要类实例。换句话说，实例的主要/次要类属性很难跨 LD 保留。

技术步骤

1. 我们首先将任务分解为多个多类分类问题，为每个 LD 分别创建不平衡感知深度模型。这种简单的方法在 LD 上表现良好，并且不会牺牲实例标准的性能。

2. 随后，我们采用 LD-wise 模型作为多个教师，并将他们跨所有 LD 的知识转移到统一的学生模型。

图 2. 我们提出的 IMAM 方法的图示，该图展示了基于具有两个 LD 的 MDC 问题。在分解步骤 (a) 中，我们为每个 LD 构建不平衡感知深度模型。在融合步骤（b）中，我们使用前一步中的模型作为教师，并将他们的知识融合到一个学生模型中。特征（绿色）和分类器（红色）蒸馏都有助于匹配模型之间的知识。下标“T”表示教师部分。“CE”表示交叉熵。

实验结果

结果表明，所提出的 IMAM 显著优于其他方法。

表 1. 四种传统 MDC 方法、四种深度 MDC 方法以及我们的 IMAM 在四个真实数据集上的性能。我们计算了实例和标签方面的四个评估指标。

文章推荐

文章精要 | 南京大学李宇峰教授团队：RTS：面向带有噪声标记时序数据的稳健学习方法2024 18(6)：186332

文章精要 | 北京航空航天大学黄迪教授团队：FIFAWC：群体行为识别的具有详细注释和丰富语义的数据集 2024 18(6)：186351

文章精要 | 明升中国app院软件所马菲菲研究员团队、计算所曹娟研究员团队合作提出：基于提示的对抗样本生成和鲁棒性提升方法 2024 18(4)：184318

文章精要 | 南京航空航天大学黄圣君教授团队：基于成对置信度对比信息的鲁棒AUC优化 2024 18(4)：184317

文章精要 | 北京航空航天大学王薇教授团队：基于区块链和联邦学习的物联网流量入侵检测算法 2024 18(5)：185328

Frontiers of Computer Science

Frontiers of Computer Science （FCS）是由教育部主管、高等教育出版社和北京航空航天大学共同主办、SpringerNature 公司海外发行的英文学术期刊。本刊于 2007 年创刊，双月刊，全球发行。主要刊登计算机app领域具有创新性的综述论文、研究论文等。本刊主编为周志华教授，共同主编为熊璋教授。编委会及青年 AE 团队由国内外知名学者及优秀青年学者组成。本刊被 SCI、Ei、DBLP、INSPEC、SCOPUS 和明升中国app引文数据库（CSCD）核心库等收录，为 CCF 推荐期刊；两次入选“明升中国科技期刊国际影响力提升计划”；入选“第4届明升中国国际化精品科技期刊”；入选“明升中国科技期刊卓越行动计划项目”。

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础app、明升m88app、工程技术和人文社会app四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

明升中国学术前沿期刊网

http://journal.hep.com.cn