主要内容

IsolationForest

隔离森林异常检测

自从R2021b

    描述

    使用一个与世隔绝的森林(合奏的孤立树)模型对象IsolationForest异常值检测和新奇检测。

    • 在训练数据异常值检测(检测异常)——在训练数据通过使用检测异常iforest函数。的iforest函数构建一个IsolationForest对象,并返回异常指标和训练数据的分数。

    • 新奇检测(检测异常在新数据与未被污染的训练数据),创建一个IsolationForest对象通过未被污染的训练数据(数据没有异常值)iforest,在新数据通过检测异常对象和新的数据对象的功能isanomaly。的isanomaly函数返回异常指标和评分的新数据。

    创建

    创建一个IsolationForest通过使用对象iforest函数。

    属性

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    这个属性是只读的。

    分类预测指标,指定为一个向量的正整数。CategoricalPredictors包含索引值表明相应的预测分类。索引值介于1和p,在那里p预测的数量被用来训练模型。如果所有的预测都直言,那么这个属性是空的([])。

    这个属性是只读的。

    分数异常的训练数据,指定为数字标量范围[0,1]

    • 如果ContaminationFraction值为0,那么iforest对待所有正常训练观察观察,并设置分数阈值(ScoreThreshold属性值)的最大异常分数值训练数据。

    • 如果ContaminationFraction值范围内(0,1],然后iforest确定阈值(ScoreThreshold属性值),这样的功能检测指定的分数训练观察异常。

    这个属性是只读的。

    数量的孤立树,指定为一个正整数标量。

    这个属性是只读的。

    数量的观察从训练数据不重复每个孤立树,指定为一个正整数标量。

    这个属性是只读的。

    预测变量名称,指定为一个单元阵列的特征向量。元素的顺序PredictorNames对应的顺序预测的名字出现在训练数据。

    这个属性是只读的。

    阈值的异常分数用来识别异常在训练数据,指定为一个数字标量范围[0,1]

    软件识别观测与异常分数高于阈值异常。

    对象的功能

    isanomaly 使用隔离森林发现异常数据

    例子

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    检测异常值(在训练数据异常)使用iforest函数。

    加载示例数据集NYCHousing2015

    负载NYCHousing2015

    数据集包括10变量信息属性的销售在2015年在纽约。显示一个总结的数据集。

    总结(NYCHousing2015)
    变量:区:91446 x1双重价值:1分钟3马克斯5社区中位数:91446 x1单元阵列的特征向量BUILDINGCLASSCATEGORY: 91446 x1单元阵列的特征向量RESIDENTIALUNITS: 91446 x1双重价值:最小值0 8759 Max COMMERCIALUNITS中位数:91446 x1双重价值:最小值0最大612 LANDSQUAREFEET: 91446 x1双重价值:最小值0 1700 Max 2.9306 e + 07 GROSSSQUAREFEET中位数:91446 x1双重价值:最小值0 1056 Max 8.9422 e + 06 YEARBUILT中位数:91446 x1双重价值:最小值0 1939 Max 2016 SALEPRICE中位数:91446 x1双重价值:最小0值3.3333 e + 05年最大4.1111 e + 09 SALEDATE: x1 datetime值:91446分钟01 - 2015年1月- 2015位数09年7月- Max 31 - 12月- 2015

    SALEDATE列是datetime数组,这是不支持的金宝appiforest。创建列的月和日数据datetime值,删除SALEDATE列。

    [~,NYCHousing2015.MM NYCHousing2015。DD] = ymd (NYCHousing2015.SALEDATE);NYCHousing2015。SALEDATE = [];

    ,社区,BUILDINGCLASSCATEGORY包含分类预测。显示类别的分类预测的数量。

    长度(独特(NYCHousing2015.BOROUGH))
    ans = 5
    长度(独特(NYCHousing2015.NEIGHBORHOOD))
    ans = 254
    长度(独特(NYCHousing2015.BUILDINGCLASSCATEGORY))
    ans = 48

    与64多个类别,类别变量iforest函数使用一个近似分割方法,该方法可以减少隔离森林模型的准确性。删除社区列,其中包含254个类别的类别变量。

    NYCHousing2015。社区=[];

    火车一个隔离森林模型NYCHousing2015。指定的比例异常的训练观察为0.1,并指定第一个变量()作为分类预测。第一个变量是一个数值数组,所以iforest假设这是一个连续变量,除非你指定变量作为分类变量。

    rng (“默认”)%的再现性(Mdl, tf,分数)= iforest (NYCHousing2015 ContaminationFraction = 0.1,CategoricalPredictors = 1);

    Mdl是一个IsolationForest对象。iforest还返回异常指标(特遣部队)和异常分数(分数训练数据)NYCHousing2015

    画一个柱状图的分数值。创建一个垂直线的分数阈值对应于指定的分数。

    直方图(分数)参照线(Mdl.ScoreThreshold,“r -”,(“阈值”Mdl.ScoreThreshold])

    图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含2直方图类型的对象,constantline。

    如果你想确定异常污染有不同的分数(例如,0.01),你可以训练一个新的隔离森林模型。

    rng (“默认”)%的再现性(newMdl newtf,分数)= iforest (NYCHousing2015,ContaminationFraction = 0.01, CategoricalPredictors = 1);

    如果你想确定异常有不同的分数阈值(例如,0.65),你可以通过IsolationForest对象,训练数据,和一个新的阈值isanomaly函数。

    [newtf,分数]= isanomaly (Mdl、NYCHousing2015 ScoreThreshold = 0.65);

    注意,改变污染分数或分数阈值变化异常指标,并且不影响异常的分数。因此,如果你不想计算异常分数再次利用iforestisanomaly,您可以获得一个新的异常指标与现有的评分值。

    改变训练数据中的异常的分数为0.01。

    newContaminationFraction = 0.01;

    找到一个新的分数阈值使用分位数函数。

    1-newContaminationFraction newScoreThreshold =分位数(分数)
    newScoreThreshold = 0.7045

    获得一个新的异常指标。

    newtf = > newScoreThreshold得分;

    创建一个IsolationForest未被污染的培训对象观察使用iforest函数。然后检测小礼品(新数据异常)通过对象和新的数据对象的功能isanomaly

    1994年的人口普查数据加载存储census1994.mat。数据集由人口数据来自美国人口普查局预测一个人是否使每年超过50000美元。

    负载census1994

    census1994包含了训练数据集adultdata和测试数据集成人

    火车一个隔离森林模型adultdata。假设adultdata不包含异常值。

    rng (“默认”)%的再现性[Mdl, tf, s] = iforest (adultdata);

    Mdl是一个IsolationForest对象。iforest还返回异常指标特遣部队和异常分数年代的训练数据adultdata。如果你不指定ContaminationFraction名称参数值大于0,iforest对待所有正常训练观察观察,这意味着所有的值特遣部队是逻辑0 ()。这个函数设置分数阈值最大的分数值。显示阈值。

    Mdl.ScoreThreshold
    ans = 0.8600

    发现异常成人通过训练有素的隔离森林模型。

    [tf_test, s_test] = isanomaly (Mdl,成人);

    isanomaly函数的作用是:返回异常指标tf_test和分数s_test成人。默认情况下,isanomaly确定观测分数高于阈值(Mdl.ScoreThreshold)异常。

    创建直方图异常分数年代s_test。创建一个垂直线阈值的异常分数。

    直方图(年代,规范化=“概率”)举行直方图(s_test正常化=“概率”)参照线(Mdl.ScoreThreshold“r -”,加入([“阈值”Mdl.ScoreThreshold]))传说(“训练数据”,“测试数据”位置=“西北”)举行

    图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3直方图类型的对象,constantline。这些对象代表训练数据,测试数据。

    显示异常的观测指标的测试数据。

    找到(tf_test)
    ans = 15655

    的异常分数分布测试数据与训练数据,isanomaly检测到少量的测试数据与异常默认阈值。您可以指定一个不同的阈值使用ScoreThreshold名称-值参数。例如,看到的指定异常分数阈值

    更多关于

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    提示

    引用

    [1],f . T。,K. M. Ting, and Z. Zhou. "Isolation Forest,"2008第八届IEEE国际会议数据挖掘。比萨,意大利,2008年,页413 - 422。

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