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Título: Abordagem para redução da hierarquia de classes em problemas de classificação hierárquica
Título(s) alternativo(s): Approach to class hierarchy reduction in hierarchical classification problems
Autor(es): Correa, Douglas Baldon
Orientador(es): Borges, Helyane Bronoski
Palavras-chave: Aprendizado do computador
Classificação
Hierarquias
Teoria dos grafos
Machine learning
Classification
Hierarchies
Graph theory
Data do documento: 4-Jun-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: CORREA, Douglas Baldon. Abordagem para redução da hierarquia de classes em problemas de classificação hierárquica. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Ciência da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2024.
Resumo: Em problemas de classificação hierárquica multirrótulo, a complexidade surge quando uma instância pode ser categorizada em múltiplas classes organizadas em uma estrutura hierárquica do tipo DAG (Directed Acyclic Graph). Tais problemas são comumente enfrentados em domínios como bioinformática, reconhecimento de imagens e classificação de texto, onde a granularidade e o desbalanceamento de classes podem levar a desafios computacionais e de precisão de predição. Este trabalho desenvolveu um método de pré-processamento que reduz a hierarquia de classes, visando simplificar as redundâncias e a complexidade da hierarquia. A abordagem desenvolvida foi avaliada por meio de testes em dez bases de dados de classificação hierárquica multirrótulo. Após a redução das classes, as bases de dados foram testadas por meio do classificador hierárquico Clus-HMC e comparadas com os resultados da literatura. Por meio do teste estatístico de Wilcoxon, observou-se que a redução da hierarquia de classes resultou em melhorias estatisticamente significativas nos valores de AUPRC (Área Sob a Curva de Precisão- Recall). Isso indica que o método de pré-processamento proposto foi eficaz em simplificar as estruturas hierárquicas e, consequentemente, aumentar a precisão e a eficiência dos modelos de classificação hierárquica multirrótulo.
Abstract: This work presents an approach to simplify the complexity in hierarchical multi-label classification problems, where an instance can be categorized into multiple classes organized in a Directed Acyclic Graph (DAG) structure. These problems are commonly encountered in domains such as bioinformatics, image recognition, and text classification, where class granularity and imbalance can lead to computational and prediction accuracy challenges. The project developed a preprocessing method to reduce class hierarchy, aiming to simplify redundancies and complexity. The proposed approach was evaluated through tests on ten hierarchical multi-label classification datasets. After reducing the classes, the datasets were tested using the Clus-HMC hierarchical classifier and compared with results from the literature. Using the Wilcoxon statistical test, it was observed that the reduction in class hierarchy resulted in statistically significant improvements in AUPRC (Area Under the Precision-Recall Curve) values. This indicates that the proposed preprocessing method effectively simplified hierarchical structures, consequently increasing the accuracy and efficiency of hierarchical multi-label classification models.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37303
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