Manifold Parzen Windows

Abstract

La similarité entre objets est un élément fondamental de plusieurs algorithmes d'apprentissage. La plupart des méthodes non paramétriques supposent cette similarité constante, mais des travaux récents ont montré les avantages de les apprendre, en particulier pour exploiter les invariances locales dans les données ou pour capturer la variété possiblement non linéaire sur laquelle reposent la plupart des données. Nous proposons une nouvelle méthode d'estimation de densité à noyau non paramétrique qui capture la structure locale d'une variété sous-jacente en utilisant les vecteurs propres principaux de matrices de covariance locales régularisées. Les expériences d'estimation de densité montrent une amélioration significative sur les estimateurs de densité de Parzen. Les estimateurs de densité peuvent aussi être utilisés à l'intérieur de classificateurs de Bayes, menant à des taux de classification similaires à ceux des SVMs, et très supérieurs au classificateur de Parzen.

The similarity between objects is a fundamental element of many learning algorithms. Most non-parametric methods take this similarity to be fixed, but much recent work has shown the advantages of learning it, in particular to exploit the local invariances in the data or to capture the possibly non-linear manifold on which most of the data lies. We propose a new non-parametric kernel density estimation method which captures the local structure of an underlying manifold through the leading eigenvectors of regularized local covariance matrices. Experiments in density estimation show significant improvements with respect to Parzen density estimators. The density estimators can also be used within Bayes classifiers, yielding classification rates similar to SVMs and much superior to the Parzen classifier.