How Threshold-Moving Technique May Change the Performance of Different Machine Learning Models in Crash Severity Prediction Problems

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 168

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJTE-13-1_001

تاریخ نمایه سازی: 26 شهریور 1404

چکیده مقاله:

To predict crash severity using Machine Learning (ML) models, dealing with imbalanced classification problems could be inevitable. Threshold-moving can address such problems. Based on a review of the literature, this technique seems to be underutilized. Also, the issue of comparing the performance of different machine learning models in the prediction of crash severity seems to be an open one. Thus, this research focuses on comparing the performance of Random Forest (RF), Logistic Regression (LR) and Naïve Bayes (NB) models by analyzing the trade-off between accuracy and recall for the minority class (both measures change as a result of thresholding). The minority class in our problem is fatal and serious injuries crashes. We use a state-wide crash database from California which contains ۱۴۳۳۱۰ records in order to address this issue. Various thresholds are used in the comparison, which are determined by Receiver Operating Characteristic Curves (ROC) and Precision-Recall Curves. There are three thresholds chosen for this study: ۰.۰۵, ۰.۱۰, and ۰.۱۵. Based on the results, the LR with a threshold of ۰.۱, the RF with ۲۵۰ trees and the Bernoulli Naive Bayes (BNB) with a threshold of ۰.۰۵ are the best models. In addition, LR outperforms the rest of these three models. After threshold moving is employed, even simple models such as the LR can outperform more complicated ones like the RF in this paper, contradicting several previous studies in which the RF is found to be the best model.

نویسندگان

Alireza Mahpour

Faculty of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

Mostafa Shafaati

PhD, Faculty of Civil, and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

Mahmoud Saffarzadeh

Professor, Faculty of Civil, and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Laskaris, R. (۲۰۱۵). Artificial Intelligence: a modern approach ...
  • Mokhtarimousavi, S., Anderson, J. C., Azizinamini, A., & Hadi, M. ...
  • Zhang, H. (۲۰۰۴). The optimality of naive Bayes. Aa, ۱(۲), ۳ ...
  • Ahadi, M. R., Mahpour, A. R., & Taraghi, V. (۲۰۱۸). ...
  • Ahmed, S. S., Corman, F., & Anastasopoulos, P. C. (۲۰۲۳). ...
  • AlMamlook, R. E., Kwayu, K. M., Alkasisbeh, M. R., & ...
  • Al-Moqri, T., Haijun, X., Namahoro, J. P., Alfalahi, E. N., ...
  • Amiri, A. M., Nadimi, N., & Yousefian, A. (۲۰۲۰). Comparing ...
  • Azhar, A., Ariff, N. M., Bakar, M. A. A., & ...
  • Beshah, T., & Hill, S. (۲۰۱۰, March). Mining road traffic ...
  • Beshah, T., Ejigu, D., Abraham, A., Snasel, V., & Kromer, ...
  • Bokaba, T., Doorsamy, W., & Paul, B. S. (۲۰۲۲). Comparative ...
  • Chakraborty, M., Gates, T., & Sinha, S. (۲۰۲۱). Causal Analysis ...
  • Chen, C., Zhang, G., Qian, Z., Tarefder, R. A., & ...
  • Chen, M. M., & Chen, M. C. (۲۰۲۰). Modeling road ...
  • Eluru, N., Bhat, C. R., & Hensher, D. A. (۲۰۰۸). ...
  • Fawcett, T. (۲۰۰۴). ROC graphs: Notes and practical considerations for ...
  • Feknssa, N., Venkataraman, N., Shankar, V., & Ghebrab, T. (۲۰۲۳). ...
  • Fernández, A., García, S., Galar, M., Prati, R. C., Krawczyk, ...
  • Fiorentini, N., & Losa, M. (۲۰۲۰). Handling imbalanced data in ...
  • Gan, X., & Weng, J. (۲۰۲۰). Predicting Crash Injury Severity ...
  • Haery, S., Mahpour, A. and Vafaeinejad, A., ۲۰۲۴. Forecasting urban ...
  • He, H., & Ma, Y. (Eds.). (۲۰۱۳). Imbalanced learning: foundations, ...
  • Ho, T. K. (۱۹۹۵, August). Random decision forests. In Proceedings of ...
  • Ijaz, M., Zahid, M., & Jamal, A. (۲۰۲۱). A comparative ...
  • Iranitalab, A., & Khattak, A. (۲۰۱۷). Comparison of four statistical ...
  • Islam, A. M., Shirazi, M., & Lord, D. (۲۰۲۳). Grouped ...
  • Jeong, H., Jang, Y., Bowman, P. J., & Masoud, N. ...
  • Kabli, A., Bhowmik, T., & Eluru, N. (۲۰۲۳). Exploring the ...
  • Krishnaveni, S., & Hemalatha, M. (۲۰۱۱). A perspective analysis of ...
  • Kuhn, M., & Johnson, K. (۲۰۱۳). Applied predictive modeling (Vol. ۲۶, p. ...
  • Lee, J., Yoon, T., Kwon, S., & Lee, J. (۲۰۱۹). ...
  • Li, Z., Liu, P., Wang, W., & Xu, C. (۲۰۱۲). ...
  • Liu, D. X. (۲۰۲۲). A spatial data statistical model of ...
  • Mahpour, A. and Kazemi Naeini, K., ۲۰۲۱. Investigating the social ...
  • Developing a Framework for Selecting an Appropriate Model based on the Ensemble Learning [مقاله ژورنالی]
  • Mahpour, A., Forsi, H., Vafaeenejad, A. and Saffarzadeh, A., ۲۰۲۲. ...
  • Mahpour, A., Hashemi, M., Asadi, I., Yan, K., You, L., ...
  • Mahpour, A., Mamdoohi, A. and Hakimelahi, A., ۲۰۲۰. A heuristic ...
  • Mahpour, A.R., Amiri, A. and Ebrahimi, E.S., (۲۰۱۹). Do drivers ...
  • Mamdoohi, A., Axhausen, K.W., Mahpour, A., Rashidi, T.H. and Saffarzadeh, ...
  • Mamdoohi, A.R., Yousefikia, M. and Mahpour, A.R., ۲۰۱۳. Increasing Minimum ...
  • Tayarani Yousefabadi, A., Mahpour, A. and Javanshir, H., ۲۰۲۰. Modeling ...
  • Mannering, F. L., Shankar, V., & Bhat, C. R. (۲۰۱۶). ...
  • Metsis, V., Androutsopoulos, I., & Paliouras, G. (۲۰۰۶, July). Spam ...
  • Murty, M. N., & Devi, V. S. (۲۰۱۱). Pattern recognition: An ...
  • Nujjetty, A. P., Mohamedshah, Y. M., & Council, F. M. ...
  • Provost, F. (۲۰۰۰, July). Machine learning from imbalanced data sets ...
  • Ryu, J. W., Kantardzic, M., & Walgampaya, C. (۲۰۱۰). Ensemble ...
  • Sahebi, S., Mirbaha, B., Mahpour, A. and Norouz Oliaee, M., ...
  • Santos, K., Dias, J. P., & Amado, C. (۲۰۲۲). A ...
  • Schutze, H., Manning, C. D., & Raghavan, P. (۲۰۰۸). Introduction to ...
  • Singh, G., Sachdeva, S. N., & Pal, M. (۲۰۱۸). Comparison ...
  • Studer, M., Struffolino, E., & Fasang, A. E. (۲۰۱۸). Estimating ...
  • Tang, J., Liang, J., Han, C., Li, Z., & Huang, ...
  • Tselentis, D. I., Papadimitriou, E., & van Gelder, P. (۲۰۲۳). ...
  • Umer, M., Sadiq, S., Ishaq, A., Ullah, S., Saher, N., ...
  • Vajari, M. A., Aghabayk, K., Sadeghian, M., & Shiwakoti, N. ...
  • Wahab, L., & Jiang, H. (۲۰۱۹). A comparative study on ...
  • Wang, X., & Kim, S. H. (۲۰۱۹). Prediction and factor ...
  • (۲۰۱۸). Global status report on road safety ۲۰۱۸. Geneva: World ...
  • Yan, X. T., & Shang, Z. L. (۲۰۲۳). Vehicle lane ...
  • Yang, J., Han, S., & Chen, Y. (۲۰۲۳). Prediction of ...
  • Zhou, Z. H., & Liu, X. Y. (۲۰۰۵). Training cost-sensitive ...
  • نمایش کامل مراجع