An Ensemble Learning Framework for Credit Card Fraud Detection Using Machine Learning and Deep Learning

Publish Year: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: English
View: 18

نسخه کامل این Paper ارائه نشده است و در دسترس نمی باشد

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JDAID-1-3_003

تاریخ نمایه سازی: 15 دی 1404

Abstract:

The rapid growth of digital payment systems has heightened the need for accurate and scalable methods to detect credit card fraud. This study evaluates a range of machine learning and deep learning algorithms, including Logistic Regression, Decision Tree, Random Forest, K-Nearest Neighbors (KNN), XGBoost, Convolutional Neural Networks (CNN), Baseline MLP (Multi-Layer Perceptron), and Long Short-Term Memory (LSTM), to identify effective approaches for detecting fraudulent transactions. Based on comparative analysis, Random Forest and LSTM achieved the strongest individual performance, with accuracies exceeding ۹۶%. Building on these findings, a stacking ensemble model was constructed by integrating Random Forest and LSTM as base learners and Logistic Regression as the meta-classifier. The framework incorporates Convolutional Autoencoder (CAE) for feature extraction and Random Undersampling (RUS) with three resampling ratios (۱:۱, ۱:۵, and ۱:۱۰) to address class imbalance. Experimental results show that the ensemble model provides improved predictive accuracy compared with individual algorithms, achieving an accuracy of ۹۹.۹۸%, precision of ۹۹.۸۶%, and recall of ۹۹.۸۹% under a ۱:۱۰ resampling ratio. Rather than proposing a new algorithmic architecture, this study contributes a systematic and unified evaluation of widely used ML and DL approaches and demonstrates the effectiveness of integrating CAE, RUS, and a Random Forest–LSTM stacking ensemble in enhancing fraud detection performance.

Authors

Ehsan Hajizadeh

Amirkabir University of Technology, No. ۳۵۰, Hafez Ave, Valiasr Square, Tehran, Iran

Zahra Davoodian

Amirkabir University of Technology, No. ۳۵۰, Hafez Ave, Valiasr Square, Tehran, Iran

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper 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 Paper لینک شده اند :
  • Abdul Rehman Khalid, N. O., Omair Uthmani, M., Ashawa, M., ...
  • Afriyie, J. K., Tawiah, K., Pels, W. A., Addai-Henne, S., ...
  • Akazue, M. I., Debekeme, I. A., Edje, A. E., Asuai, ...
  • Alarfaj, F. K., Malik, I., Khan, H. U., Almusallam, N., ...
  • Alfaiz, N. S., & Fati, S. M. (۲۰۲۲). Enhanced credit ...
  • Ali, A., Razak, S. A., Othman, S. H., Abdalla Elfadil ...
  • Almazroi, A. A., & Ayub, N. (۲۰۲۳). Online payment fraud ...
  • Asha, R., & Kr, S. K. (۲۰۲۱). Credit card fraud ...
  • Ashtiani, M. N., & Raahemi, B. (۲۰۲۱). Intelligent fraud detection ...
  • Bagga, S., Goyal, A., Gupta, N., & Goyal, A. (۲۰۲۰). ...
  • Banerjee, R., Chen, S., Kashyap, M., & Purohit, S. (۲۰۱۸). ...
  • Benchaji, I., Douzi, S., & El Ouahidi, B. (۲۰۲۱). Credit ...
  • Benchaji, I., Douzi, S., El Ouahidi, B., & Jaafari, J. ...
  • Bin Sulaiman, R., Schetinin, V., & Sant, P. (۲۰۲۲). Review ...
  • Błaszczyński, J., De Almeida Filho, A. T., Matuszyk, A., Szeląg, ...
  • Bounab, R., Zarour, K., Guelib, B., & Khlifa, N. (۲۰۲۴). ...
  • Brown, G. (۲۰۱۰). Ensemble learning. In C. Sammut & G. ...
  • Charizanos, G., Demirhan, H., & İcen, D. (۲۰۲۴). An online ...
  • Cheng, D., Wang, X., Zhang, Y., & Zhang, L. (۲۰۲۰). ...
  • Choudhury, T., Dangi, G., Singh, T. P., Chauhan, A., & ...
  • Dhankhad, S., Mohammed, E., & Far, B. (۲۰۱۸, July). Supervised ...
  • Domor Mienye, I., & Sun, Y. (۲۰۲۳). A deep learning ...
  • Dornadula, V. N., & Geetha, S. (۲۰۱۹). Credit card fraud ...
  • Esenogho, I. D. M., Swart, T. G., Aruleba, K., & ...
  • Faraji, Z. (۲۰۲۲). A review of machine learning applications for ...
  • Feng, X., & Kim, S. K. (۲۰۲۴). Novel machine learning ...
  • Flondor, E., Donath, L., & Neamtu, M. (۲۰۲۴). Automatic card ...
  • Forough, J., & Momtazi, S. (۲۰۲۱). Ensemble of deep sequential ...
  • Great Learning Editorial Team (۲۰۲۴, December ۳). Introduction to autoencoders? ...
  • Ileberi, E., Sun, Y., & Wang, Z. (۲۰۲۱). Performance evaluation ...
  • Itoo, F., Meenakshi, & Singh, S. (۲۰۲۱). Comparison and analysis ...
  • Jan, C.-L. (۲۰۲۱). Detection of financial statement fraud using deep ...
  • Khaled Alarfaj, F., Malik, I., Khan, H. U., Almusallam, N., ...
  • Khalid, A. R., Owoh, N., Uthmani, O., Ashawa, M., Osamor, ...
  • Madan, S., Sofat, S., & Bansal, D. (۲۰۲۲). Tools and ...
  • Madhurya, M. J., Gururaj, H. L., Soundarya, B. C., Vidyashree, ...
  • Makki, S., Assaghir, Z., Taher, Y., Haque, R., Hacid, M.-S., ...
  • Manjeevan Seera, C. P. L., Ajay Kumar, Lalitha Dhamotharan, & ...
  • Mienye, I. D., & Sun, Y. (۲۰۲۳). A machine learning ...
  • Ming, R., Abdelrahman, O., Innab, N., & Ibrahim, M. H. ...
  • Patil, S., Nemade, V., & Soni, P. K. (۲۰۱۸). Predictive ...
  • Perols, J. (۲۰۱۱). Financial statement fraud detection: An analysis of ...
  • Puh, M., & Brkić, L. (۲۰۱۹). Detecting credit card fraud ...
  • Raghavan, P., & El Gayar, N. (۲۰۱۹). Fraud detection using ...
  • Randhawa, K., Loo, C. K., Seera, M., Lim, C. P., ...
  • Riskiyadi, M. (۲۰۲۴). Detecting future financial statement fraud using a ...
  • Roseline, J. F., Naidu, G., Pandi, V. S., Alias Rajasree, ...
  • Salekshahrezaee, Z., Leevy, J. L., & Khoshgoftaar, T. M. (۲۰۲۳). ...
  • Severino, M. K., & Peng, Y. (۲۰۲۱). Machine learning algorithms ...
  • Sun, Y., Li, Z., Li, X., & Zhang, J. (۲۰۲۱). ...
  • Taha, A. A., & Malebary, S. J. (۲۰۲۰). An intelligent ...
  • Tehreem Ashfaq, R. K., Yahaya, A. S., Aslam, S., Azar, ...
  • Van Vlasselaer, V., Bravo, C., Caelen, O., Eliassi-Rad, T., Akoglu, ...
  • نمایش کامل مراجع