• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제24권7호
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• pp.880-889
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• 2021

In everyday life, recognizing people's emotions from their frames is essential and is a popular research domain in the area of computer vision. Visual emotion has a severe class imbalance in which most of the data are distributed in specific categories. The existing methods do not consider class imbalance and used accuracy as the performance metric, which is not suitable for evaluating the performance of the imbalanced dataset. Therefore, we proposed a method for recognizing visual emotion using balanced data augmentation to address the class imbalance. The proposed method generates a balanced dataset by adopting the random over-sampling and image transformation methods. Also, the proposed method uses the Focal loss as a loss function, which can mitigate the class imbalance by down weighting the well-classified samples. EfficientNet, which is the state-of-the-art method for image classification is used to recognize visual emotion. We compare the performance of the proposed method with that of conventional methods by using a public dataset. The experimental results show that the proposed method increases the F1 score by 40% compared with the method without data augmentation, mitigating class imbalance without loss of classification accuracy.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.49-54
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• 2024

데이터 불균형은 분류 문제에서 흔히 마주치는 문제로, 데이터셋 내의 클래스간 샘플 수의 현저한 차이에서 기인한다. 이러한 데이터 불균형은 일반적으로 분류 모델에서 과적합, 과소적합, 성능 지표의 오해 등의 문제를 야기한다. 이를 해결하기 위한 방법으로는 Resampling, Augmentation, 규제 기법, 손실 함수 조정 등이 있다. 본 논문에서는 손실 함수 조정에 대해 다루며 특히, 불균형 문제를 가진 Multi-Class 블랙박스 동영상 데이터에서 여러 구성의 손실 함수(Cross Entropy, Balanced Cross Entropy, 두 가지 Focal Loss 설정: 𝛼 = 1 및 𝛼 = Balanced, Asymmetric Loss)의 성능을 I3D, R3D_18 모델을 활용하여 비교하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권1호
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• pp.63-75
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• 2022

The raw data collected by structural health monitoring (SHM) systems may suffer multiple patterns of anomalies, which pose a significant barrier for an automatic and accurate structural condition assessment. Therefore, the detection and classification of these anomalies is an essential pre-processing step for SHM systems. However, the heterogeneous data patterns, scarce anomalous samples and severe class imbalance make data anomaly detection difficult. In this regard, this study proposes a convolutional neural network-based data anomaly detection method. The time and frequency domains data are transferred as images and used as the input of the neural network for training. ResNet18 is adopted as the feature extractor to avoid training with massive labelled data. In addition, the focal loss function is adopted to soften the class imbalance-induced classification bias. The effectiveness of the proposed method is validated using acceleration data collected in a long-span cable-stayed bridge. The proposed approach detects and classifies data anomalies with high accuracy.

• 한국지능정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능정보시스템학회 2007년도 한국지능정보시스템학회
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• pp.309-320
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• 2007

The data imbalance problem which can be uncounted in data mining classification problems typically means that there are more or less instances in a class than those in other classes. It causes low prediction accuracy of the minority class because classifiers tend to assign instances to major classes and ignore the minor class to reduce overall misclassification rate. In order to solve the data imbalance problem, there has been proposed a number of techniques based on resampling with replacement, adjusting decision thresholds, and adjusting the cost of the different classes. In this paper, we study the feasibility of the combination usage of the techniques previously proposed to deal with the data imbalance problem, and suggest a combination method using genetic algorithm to find the optimal combination ratio of the techniques. To improve the prediction accuracy of a minority class, we determine the combination ratio based on the F-value of the minority class as the fitness function of genetic algorithm. To compare the performance with those of single techniques and the matrix-style combination of random percentage, we performed experiments using four public datasets which has been generally used to compare the performance of methods for the data imbalance problem. From the results of experiments, we can find the usefulness of the proposed method.

• 지능정보연구
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• 제28권3호
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• pp.23-43
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• 2022

AI(Artificial Intelligence)를 다양한 산업에서 접목하기 위해 알고리즘 선택에 대한 관심이 증가하고 있다. 알고리즘 선택은 대부분 데이터 과학자의 경험에 의해 결정되는 경우가 많다. 하지만 경험이 부족한 데이터 과학자의 경우 데이터셋 특성 기반의 메타학습(meta learning) 을 통해 알고리즘을 선택한다. 기존의 알고리즘 추천은 선정 과정이 블랙박스이기 때문에 어떠한 근거에 의해 도출되는지 알 수 없었다. 이에 따라 본 연구에서는 k-평균 군집분석을 활용하여 데이터셋 특성에 따라 유형을 나누고 적합한 분류 알고리즘과 클래스 불균형 해소 방법을 탐색한다. 본 연구 결과 네 가지 유형을 도출하였으며 데이터셋 유형에 따라 적합한 클래스 불균형 해소 방법과 분류 알고리즘을 추천하였다.

• 지능정보연구
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• 제15권3호
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• pp.1-15
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• 2009

데이터 불균형 문제는 분류 및 예측 문제에서 하나의 범주에 속하는 표본의 수가 다른 범주들에 속하는 표본 수에 비하여 현저하게 적을 경우 나타난다. 데이터 불균형이 심화됨에 따라 범주 사이의 분류 경계영역이 왜곡되고 결과적으로 분류자의 학습성과가 저하되는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 데이터 불균형 문제를 해결하기 위하여 Geometric Mean-based Boosting (GM-Boost) 알고리즘을 제안하고자 한다. GM-Boost 알고리즘은 기하평균 개념에 기초하고 있어 다수 범주와 소수 범주를 동시에 고려한 학습이 가능하고 오분류된 표본에 집중하여 학습을 강화할 수 있는 장점이 있다. 기업부실 예측문제를 활용하여 GM-Boost 알고리즘의 성과를 검증한 결과 기존의Under-Sampling, Over-Sampling 및 AdaBoost 알고리즘에 비하여 우수한 분류 정확성을 보여주었고 데이터 불균형 정도에 관계없이 견고한 학습성과를 나타냈다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권12호
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• pp.1275-1281
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• 2017

욕설문장을 지도학습 접근법으로 분류하기 위해서 욕설인지 아닌지 판별된 학습 문장이 필요하다. 문자수준의 컨볼루션 신경망이 각 문자에 대해 강건성을 가지기 때문에 욕설분류에 적합하지만, 학습에 많은 데이터가 필요하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 임의로 생성한 욕설/비욕설 문장 쌍을 컨볼루션 신경망을 기반으로 하는 분류기에 학습시켜 컨볼루션 신경망의 필터가 욕설의 특징을 분류하도록 조정한 후, 실제 훈련문장을 학습시킬 때 필터를 재사용하는 전이학습방법을 제안한다. 이로써 데이터 부족과 클래스 불균형으로 인한 영향이 감소하여 분류 성능이 향상될 것이다. 실험 및 평가는 총 3가지 데이터에 대해 수행되었으며, 문자수준 컨볼루션 신경망을 활용한 분류기는 모든 데이터에서 전이학습을 적용했을 때 더 높은 F1 점수를 획득하였다.

• 지능정보연구
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• 제14권3호
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• pp.133-154
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• 2008

데이터 마이닝 분류 문제에서 발생하는 데이터 불균형 문제는 한 범주에 속한 데이터의 수가 다른 범주에 속한 데이터의 수보다 극히 많거나 작은 경우를 말한다. 이러한 불균형 문제를 해결하기 위해 표본추출과 오분류 비용에 근거한 여러 가지 기법들이 제시되었으며, 이들 간의 성능 비교에 대한 연구들도 이루어졌다. 본 논문에서는 기존에 제시된 불균형 문제 해소기법들의 조합적 활용에 대한 타당성에 대해 살펴보고 유전자 알고리즘을 통해 그 결합 비율을 결정하여 더 좋은 성과를 낼 수 있는지에 대해 살펴보도록 한다. 소수 범주에 대한 정확성을 높이기 위해 소수 범주에 대한 F-value에 기초하여 기법들의 결합비율을 결정하고 기존 단일 기법들의 성과와 임의의 비율에 의한 격자표 형태의 결합 성과를 비교하여 결합적 활용의 타당성을 살펴본다. 이를 실증적으로 검토하기 위해서, 일반적으로 데이터 불균형 문제를 해결하기 위해 많이 사용되는 4개의 공개 데이터 집합을 이용하여 타당성 분석을 수행하였다. 분석 결과, 전체적으로 단일 기법들의 결합적 활용이 데이터 불균형 해소에 유용한 것으로 나타났다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권5호
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• pp.1186-1207
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• 2024

Bearings are one of the main components of mechanical equipment and one of the primary components prone to faults. Therefore, conducting fault diagnosis on bearings is a key issue in mechanical equipment research. Belief rule base (BRB) is essentially an expert system that effectively integrates qualitative and quantitative information, demonstrating excellent performance in fault diagnosis. However, class imbalance often occurs in the diagnosis task, which poses challenges to the diagnosis. Models with interpretability can enhance decision-makers' trust in the output results. However, the randomness in the optimization process can undermine interpretability, thereby reducing the level of trustworthiness in the results. Therefore, a hierarchical BRB model based on extreme gradient boosting (XGBoost) feature selection with interpretability (HFS-IBRB) is proposed in this paper. Utilizing a main BRB alongside multiple sub-BRBs allows for the conversion of a multi-classification challenge into several distinct binary classification tasks, thereby leading to enhanced accuracy. By incorporating interpretability constraints into the model, interpretability is effectively ensured. Finally, the case study of the actual dataset of bearing fault diagnosis demonstrates the ability of the HFS-IBRB model to perform accurate and interpretable diagnosis.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제6권2호
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• pp.143-150
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• 2012

Computational techniques for topic classification can support qualitative research by automatically applying labels in preparation for qualitative analyses. This paper presents an evaluation of supervised learning techniques applied to one such use case, namely, that of labeling emotions, instructions and information in suicide notes. We train a collection of one-versus-all binary support vector machine classifiers, using cost-sensitive learning to deal with class imbalance. The features investigated range from a simple bag-of-words and n-grams over stems, to information drawn from syntactic dependency analysis and WordNet synonym sets. The experimental results are complemented by an analysis of systematic errors in both the output of our system and the gold-standard annotations.