多维输出分类学习的关键问题研究及其拓展
结题报告
批准号:
61672281
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
陈松灿
依托单位:
学科分类:
F0605.模式识别与数据挖掘
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
马忠臣、黄圣君、黄飞虎、马迪、陈晓红、李平、朱颖雯、朱快快、高能能
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中文摘要
多维输出分类(MOC)指将单个输入样本与多个维度的离散输出变量进行关联的新学习范式,其广泛存在于计算广告和计算视觉等众多应用领域。MOC涉及多维异质(语义不同)且值域常异的离散输出变量, 比多标签和多分类学习范式更一般,因而研究也更具挑战性。其成功学习的关键在于不仅要达到学习的有效性而且应能揭示出多维输出变量间的维间关系和各维内部输出变量值间的维内关系。目前对此问题的研究不仅远少于多标签学习而且相关工作也仅仅限于单一的维间或单一的维内关系探索,缺乏更本质的两种关系的联合探索。而这些关系的联合学习直觉上可望促进学习性能的同时,更可使结果可解释。本课题旨在已有工作基础上,建立一个能发现维间/维内关系的MOC学习统一框架。为此整个工作将围绕分类和联合关系学习的关键问题开展建模、算法设计、理论分析、实验验证、应用和拓展性等研究,所获成果可望为MOC及相关机器学习研究提供可借鉴的建模理念和方法。
英文摘要
Multi-dimensional Output Classification (MOC) is a new learning paradigm which aims to learn an association between individual inputs and their multiple dimensional discrete output variables and thus can be applied in such practical areas as computational ads and computer vision etc. MOC involves multi-dimensional heterogeneous (different semantics) and discrete output variables with often different ranges, more general than multi-label learning and multi-class learning, thus has stronger challenge for its research. a key to its successful learning lies in not only being required effectiveness in learning but also able to reveal relationships both between dimensions and between values in each dimension. To date, not only is its study much less than multlabel learning but also are related works just limited to the exploration either within-dimension relation or between-dimensional relation, lacking more essential joint exploration of these relations. However, their joint exploration can intuitively promote both learning performance and interpretability of learning results. Our project, based on existing works, aims to establish a unified MOC learning framework which can discover desirable between-/within- dimensional relations. To the end, we will systemically study key problems including modeling for classification and joint relation learning, algorithm design, theoretical analysis, experimental verification,its applications and extensions. our achievements can desirably provide a valuable reference for deeper investigating MOC modeling, learning and other related machine learning problems.
本项目以多维输出分类为主导,通过综合考虑维内关系离散/有序以及维间关系同质/异质的特性,构建了一个维间和维内关系联合探索的统一学习框架。该框架的一般性使其能胜任多类型的多维输出分类学习任务。在此基础上,针对不同类型的多维输出分类任务,开展模型构建、算法设计、理论分析及拓展研究并取得如下主要成果:.1)在多维输出分类模型构建方面,构建了一系列面向不同类型多维输出分类任务的学习模型,如a) 面向多维有序变量表征输出的多输出分类学习框架;b)面向混合异质变量(多种类型的变量)表征输出的多维输出分类方法;等。.2)在算法设计和实现方面,针对可胜任维间和维内关系联合探索的多维输出分类模型的目标函数通常非凸的特性,提出了一系列大规模非凸优化方法,如,a)具有现有共有假设下的收敛保证的零阶近端随机方法;b)有效快速的随机交替方向乘子方法;等。.3)在相关理论分析方面,由于多维输出分类任务具有输出高度复杂且监督信息通常不完整的特点,提出了一系列利用压缩感知实现矩阵恢复的理论分析方法,如a) 提出了一种利用先验稀疏基作为辅助信息的半盲压缩感知恢复算法;b)提出了双线性随机投影下的支持矩阵机;等。.4)在拓展研究方面,针对多维输出分类监督信息不足的问题,本项目拓展研究了多视图学习和聚类学习,为弱监督和无监督多维输出分类任务开发新颖的有效技术手段,如a)面向大规模的不完整多视图任务,提出单趟不完整多视图聚类框架;b)面向异构不完整多视图任务,提出了一种双重对齐的不完整多视图聚类方法;等。.本项目共发表35篇高水平论文,包括9篇CCF-A类期刊/会议论文,3篇中国重要核心期刊。至目前项目所发论文的总他引数为161篇次,引用中不乏CCF-A类期刊和会议等,对多维输出分类领域产生一定影响。项目培养毕业博士生5名和硕士8名,其中高能能和胡梦磊分别获得2018和2020年省优硕论文,黄飞虎、李平、马忠臣毕业后即获NSFC青年基金。陈松灿分别于2018年和2019年入选IAPR Fellow和CAAI Fellow。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Metric Learning-Guided Least Squares Classifier Learning
度量学习引导的最小二乘分类器学习
DOI:10.1109/tnnls.2018.2830802
发表时间:2018-05
期刊:IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems
影响因子:10.4
作者:Chuanxing Geng;Songcan Chen
通讯作者:Songcan Chen
2D compressed learning: support matrix machine with bilinear random projections
2D压缩学习:支持具有双线性随机投影的矩阵机
DOI:10.1007/s10994-019-05804-3
发表时间:2019-12
期刊:Machine Learning
影响因子:7.5
作者:Ma Di;Chen Songcan
通讯作者:Chen Songcan
Recent Advances in Open Set Recognition: A Survey
开放集识别的最新进展:一项调查
DOI:10.1109/tpami.2020.2981604
发表时间:2021-10-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE
影响因子:23.6
作者:Geng, Chuanxing;Huang, Sheng-Jun;Chen, Songcan
通讯作者:Chen, Songcan
DOI:--
发表时间:2019
期刊:计算机科学与探索
影响因子:--
作者:余欢欢;陈松灿
通讯作者:陈松灿
DOI:10.1016/j.patcog.2018.09.005
发表时间:2019-02
期刊:Pattern Recognition
影响因子:8
作者:Ma Zhongchen;Chen Songcan
通讯作者:Chen Songcan
基于类不平衡本质的长尾识别方法研究及拓展
  • 批准号:
    62376126
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
自监督学习本质的有效性探究、论证及拓展增强
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
面向大数据机器学习的不确定性建模及应用研究
  • 批准号:
    61732006
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    260.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
基于人脸的性别分类和年龄估计统一学习框架及其拓展研究
  • 批准号:
    61472186
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    81.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
半监督半配对高维多表示数据的降维及拓展研究
  • 批准号:
    61170151
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
稀疏性保持的降维技术及其拓展研究
  • 批准号:
    60973097
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
分类器的局部性正则化设计技术研究
  • 批准号:
    60773061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
增强型线性判别分析及其推广性研究
  • 批准号:
    60473035
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
核框架下的多对多联想记忆模型及其知识处理研究
  • 批准号:
    60271017
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
基于稀疏RAM的自适应模式识别系统及其推广性研究
  • 批准号:
    69973021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    13.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    陈松灿
  • 依托单位:
国内基金
海外基金