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专利号: 2021110304484
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于卷积神经网络和轻量级梯度提升机的入侵检测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:数据预处理:在数据预处理的过程包括数据类型转换、过采样技术和图像数据转换;

在所述步骤1中包括对入侵检测数据集D={X

步骤2:特征选择:使用CNN模型选择特征;

在所述步骤2中利用CNN模型的卷积层、池化层、全连接层配合激活函数来学习D′={X′,Y}的关键信息,调整模型中的参数使其达到最优;提取全连接层中数据集,记作D″={X″步骤3:入侵检测分类:使用LightGBM算法做分类;

在所述步骤3中利用主要特征数据来训练和测试LightGBM模型,从而得出最终分类结果:经过CNN处理过后,对D″={X″LightGBM在GDBT的基础上做了进一步优化;GDBT算法是一种基于迭代的集成算法,基分类器是决策树;其思想是根据已经训练好的模型的损失函数值,在其梯度下降方向建立新的基分类器,最终结果由每一个基分类器的得分相加决定;在GDBT的执行过程中,假设当前的模型是fL(y,f

其中,f

Leaf-wise的叶子生长策略是从当前层中找到分裂增益最大的叶子进行分裂,分裂增益较低的叶子不予分裂,达到降低内存消耗的目的;leaf-wise策略是基于深度优先的结构,从当前节点中找出有效信息最多的节点进行分裂,而不是分裂每一个叶子节点;同时,对树的深度进行限制,当达到最大深度后便不再进行分裂,这种策略可以缩短寻找最优决策树的时间,且能够防止过拟合。

2.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络和轻量级梯度提升机的入侵检测方法,其特征在于:在步骤1中的过采样技术中包括数据集不平衡性处理,其过程如下:a.从少数类样本中找到样本x

b.随机选择其中一个近邻样本x

c.重复步骤b,获得足够数量的少数类样本,使得数据集达到平衡。

3.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络和轻量级梯度提升机的入侵检测方法,其特征在于:在步骤1中的图像数据转换包括数据转换算法流程:a.从数据集X中选择一个样本x,样本特征列数为n;

b.若n是奇数,使用随机正态分布函数扩充x,使x从n列扩展成k列,其中k=n+1;

c.重构x结构,将x重构为p×q的矩阵,其中,p×q=k;

d.重复步骤a、b和c,直至遍历X中所有样本。

4.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络和轻量级梯度提升机的入侵检测方法,其特征在于:在步骤3中,在GBDT的基础上,LightGBM使用以下四种策略进行了优化:互斥特征捆绑算法、单边梯度抽样算法、直方图思想、带深度限制的Leaf-wise的叶子生长策略。