面向不平衡数据的SMOTE-LSTM车辆事故检测方法

王天硕, 高景伯, 童盛军, 李振龙, 赵晓华

交通信息与安全 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (1) : 52 -60+73.

交通信息与安全 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (1) : 52 -60+73.

面向不平衡数据的SMOTE-LSTM车辆事故检测方法

    王天硕, 高景伯, 童盛军, 李振龙, 赵晓华
作者信息 +

Author information +
文章历史 +

摘要

在车辆事故检测中,由于事故车辆相比于正常车辆数量较少,将导致数据不平衡,从而使得事故车辆无法被正确识别,容易将其误判为正常车辆。因此,研究了1种基于SMOTE-LSTM的车辆事故检测算法。针对事故数据与正常数据不平衡问题,采用合成少数类过采样技术(synthetic minority over-sampling technique,SMOTE),在事故类样本点之间随机插入样本、增加其数量,实现事故与正常2类样本的数据平衡。同时,在对事故数据进行过采样时,通过对比不同邻居数下的检测精度,选择了最优的邻居数,以提高事故类样本识别率并避免过多噪声干扰。在此基础上采用长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)精准捕获车辆发生事故时的数据时序特征,并通过引入Dropout层有效降低过拟合,提升了模型的泛化能力,准确实现车辆事故检测。此外,为了减少事故车辆被误检为正常车辆的情况,在模型损失函数中引入了类别权重,通过调整权重使模型更关注对事故类样本的检测。最后,在采集的车辆行驶状态时序数据集上进行6组对比实验。其中,前3组实验未采用基于SMOTE-LSTM的算法,在增加正常样本的基础上进行类别平衡、轻微和中等类别不平衡的车辆事故检测。后3组实验采用了基于SMOTE-LSTM的算法,涉及轻微、中等和极度类别不平衡情况。实验结果表明:当使用本文方法进行车辆事故检测时,Precision、Recall、F1值、G-mean,以及AUC值均取得了显著的提升,其中在轻微类别不平衡情况下,这5个评价指标值分别提高了56.2%、2.5%、38.7%、5.8%和5.4%。在中等类别不平衡情况下,分别提高了75%、14.1%、59%、8.2%和7.8%。结果表明,本文所提算法在处理车辆事故检测中的类别不平衡问题时,能够显著提高各项评价指标,尤其在轻微和中等类别不平衡的情况下,算法有效提升了对少数类的识别能力,展现了较强的鲁棒性和更好的分类性能。

关键词

交通安全 / 不平衡数据 / 车辆事故检测 / 过采样技术 / 长短期记忆网络

Key words

引用本文

引用格式 ▾
王天硕, 高景伯, 童盛军, 李振龙, 赵晓华. 面向不平衡数据的SMOTE-LSTM车辆事故检测方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(1): 52-60+73 DOI:

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

参考文献

AI Summary AI Mindmap

0

访问

0

被引

详细

导航
相关文章

AI思维导图

/