基于偶对约束和马氏距离的半监督模糊聚类算法

研究了基于偶对约束的半监督模糊聚类,将马氏距离引入到半监督模糊聚类SCAPC(semi-supervised fuzzy clustering algorithm with pairwise constraints)中,获得了一种新的半监督模糊聚类目标函数,通过求解优化问题,提出了一种基于偶对约束和马氏距离的半监督模糊聚类算法M-SCAPC(Modified-SCAPC).针对选择的标准数据集和人工数据集,对提出的算法M-SCAPC进行了实验研究,并与FCM(fuzzy C-means)、AFCC(active fuzzy constrained clustering)和SCAPC算法的聚类性能进行了比较,表明了提出的算法M-SCAPC在收敛速度和正确率方面的有效性.     

半监督模糊聚类及其应用

提出了一种拓展的半监督模糊聚类模型,给出求解这个模型的迭代公式.这种半监督聚类能够合理、有效地利用部分已标识样本的类别信息对未标识样本产生影响,从而提高半聚类算法的聚类效果.其隶属度和聚类中心的迭代公式具有和FCM算法一样简洁的表示.在黄瓜数据集上的聚类分析表明,新提出的半监督聚类优于未改进的两种半监督算法、FCM算法和线性判别方法.     

半监督学习在入侵检测系统中的应用

提出了一种基于半监督模糊聚类的异常入侵检测方法,半监督学习算法的训练样本包括已标记数据和未标记数据,在训练系统模型时使用少量已标记样本和大量未标记样本作为种子初始化入侵检测系统的分类器,在少量已标记数据的约束下利用模糊C均值方法生成聚类,无需提供大量标记数据,不易陷入局部最优.实验表明,与FCM算法相比具有较高的性能.     

FCM聚类算法与改进层次聚类算法的结合

模糊c-均值聚类算法(fuzzy C-means 简称FCM)和层次聚类算法是两种非常重要的聚类算法.由于FCM算法对初始聚类中心敏感,并且需要人为确定聚类类别数,这样收敛结果易陷入局部最优解.通过对这两种聚类算法的分析,首先对传统的凝聚层次聚类算法提出了改进,然后用改进的凝聚层次聚类算法得到最佳聚类数和初始聚类中心,最后用FCM算法进行再次聚类,以此得到更好的聚类结果并且减少了执行时间和迭代次数.     

1种鲁棒的模糊聚类方法

模糊C-means聚类(fuzzy C-means,FCM)未考虑噪音和野值点对聚类的影响,故FCM是欠鲁棒的.为了增强鲁棒性,将FCM中的光滑距离度量改变为非光滑距离度量.由此提出了1种鲁棒的模糊聚类方法(robust FCM,RFCM).为了求解RFCM对应的非光滑优化问题,采用了(majorization-minimization,MM)框架.通过在多个数据集上的实验,将RFCM与传统FCM算法进行对比,表明RFCM比FCM具有更好的聚类效果.     

一种新的平衡化谱聚类方法

针对传统谱聚类算法在非平衡数据集上聚类效果不理想的问题，提出了一种平衡化谱聚类算法，该算法在传统谱聚类目标函数的基础上加入了对聚类隶属度矩阵的近似正交约束，从而得到新的聚类目标函数.实验结果表明，新算法可以缓解传统谱聚类产生的均匀效应，提升了在非平衡数据集上的聚类纯度.     

基于高斯隶属度的包容性指标模糊聚类算法

基于传统的模糊聚类算法(C-means、FCM),在高斯隶属度函数的基础上给出了包含性指标的定义,提出了基于高斯隶属度的包容性指标模糊聚类算法(fuzzy inclusion-based clustering,FIC)。该方法通过获取高斯隶属度函数的包含性指标,为每个分类确定一个支持距离的半定性矩阵,来保证每个分类到所有数据类的距离和与所有数据类包含度的总和一致。通过UCI中Wine数据集进行了仿真实验,实验结果表明与FCM算法相比较,FIC算法具有更好的有效性和可行性。     

粒子群高斯诱导核模糊C均值聚类算法

为了避免陷入梯度法局部极值以提升模糊聚类算法聚类性能,提出PSO高斯诱导核模糊C均值聚类算法(PSO Gauss-induced kernel fuzzy C-means clustering algorithm,PSO-GIKFCM)。首先将高斯核函数应用于模糊C聚类算法(FCM)目标函数,得到高斯核模糊聚类目标函数。然后在高斯核特征空间和输入空间利用梯度法得到两空间聚类中心,将特征空间聚类中心与样本的内积核矩阵代入输入空间聚类中心,从而得到高斯诱导核的聚类中心。最后在解空间利用粒子群算法(PSO)对模糊隶属度进行寻优估计,并结合目标函数和聚类中心构成PSO-GIKFCM参数估计迭代流程。PSO-GIKFCM算法基于粒子群算法保证其收敛性,聚类中心仅为模糊隶属度的函数,PSO生物进化算法在解空间全局寻找优解,且将模糊指标扩展为大于0的情况。通过仿真实验验证了所提出算法的有效性。     

空间加权模糊C均值聚类图像分割算法

为了提高模糊C均值聚类(FCM)算法用于图像分割时对噪声的鲁棒性,在FCM算法中引入了图像像素的邻域约束,提出一种空间加权模糊C均值聚类图像分割算法。首先根据邻域像素的模糊隶属度函数值,定义像素分类标记的局部先验概率,然后将该局部先验概率融入标准的FCM算法的目标函数中,从而提出一种空间加权模糊C均值聚类图像分割算法。仿真实验通过合成图像和真实图像验证了该算法的有效性和鲁棒性。     

基于模糊C均值聚类的二维直流电阻率与射频大地电磁联合反演

为结合直流电阻率（direct current resistivity, DCR）与射频大地电磁（radio-magnetotelluric, RMT）法反演优势,开展了二维DCR与RMT数据联合反演研究。在经典最小结构模型正则化的基础上,采用平衡算子调节两个数据间的权重,引入模糊C均值（fuzzy C-means, FCM）聚类对电阻率模型进行约束,根据数据均方根误差自动调整FCM聚类项的权重,提高了联合反演效果。通过单独反演与联合反演结果的对比,分析了两种方法的反演能力,总结了联合反演的优势。模型试算表明,DCR与RMT数据联合反演得到的电阻率模型较单独反演更接近实际模型,FCM聚类约束的应用可进一步提高联合反演的效果。     

基于聚类中心分离的模糊聚类模型

在模糊C-均值聚类（FCM）目标函数的基础上按聚类中心分离原则增加一个聚类中心分离项来扩展FCM算法,提出基于聚类中心分离的模糊聚类模型(FCM_CCS)。该模型可使聚类过程中的聚类中心之间距离扩大,从而得到更好的聚类效果。由于该模型和FCM一样对噪声敏感我们提出它的可能性聚类模型(PCM_CCS),最后进一步扩展成它的可能性模糊聚类模型(PFCM_CCS)。基于聚类中心分离的可能性模糊聚类模型在处理噪声数据和克服一致性聚类问题方面表现出良好的性能。对数据集的测试实验结果表明了提出的PFCM_CCS能同时产生模糊隶属度和典型值,使聚类中心间距扩大,同时具有更好的聚类准确率。     

基于半监督的模糊C-均值聚类算法

通过将半监督学习的思想引入到模糊C-均值聚类方法中,提出一种基于半监督的模糊C-均值聚类算法,有效解决了模糊C-均值聚类算法随机选取初始聚类中心导致聚类结果局部收敛的问题,能客观获取最佳聚类数目和初始聚类中心.实验结果表明,与传统模糊C-均值聚类算法相比,基于半监督的模糊C-均值算法在一定程度上减少了迭代次数,降低了对初始聚类中心的依赖性.     

模糊C均值聚类算法的改进研究

模糊C均值聚类算法（FCM）是一种比较有代表性的模糊聚类算法,主要是通过迭代更新聚类中心和隶属度矩阵,使目标函数值达到最小.FCM算法还有很多缺陷和不足,其中最主要的就是选取不同的初始中心,会得到不同的聚类结果,影响到聚类的稳定性和准确率.本文对要聚类的数据集采用数据分区技术进行预处理,根据物质质心的定义及质心运动原理...     

一种基于小波变换的模糊聚类算法及其应用

为准确对输电线路故障性质、故障相等进行识别,提出一种基于小波能量比值的模糊C-均值聚类(FCM)算法,并研究了该算法在输电线路的永久性和瞬时性故障识别中应用的可行性.结合小波分析的时频分析能力、小波能量比值的特征提取能力和FCM的模式识别能力,建立一实际500kV输电线路的PSCAD模型,对单相故障产生时的暂态电流进行了聚类分析和识别.仿真结果表明:基于小波能量比值的FCM算法能较好地识别故障相与非故障相,且算法收敛速度快,识别结果准确.     

基于核空间的模糊聚类方法在储层预测中的应用

基于核空间的模糊C均值聚类方法是一种模式识别的新方法。在地震属性聚类处理时常常会遇到非超球体数据以及非线性类间边界等问题,而传统的模糊C均值聚类方法无法行之有效地解决。将核空间方法引入传统的模糊C均值聚类方法中,并应用于储层预测。针对地震属性聚类问题中不同属性对于储层的敏感性不同,将特征权重和模糊指数等参数加以优化,提高新的模糊聚类方法的储层预测效果。对实际资料的计算与分析结果表明,新的基于核空间的模糊C均值聚类方法可以更准确地刻画碳酸盐岩含气储层边界。     

基于多阶段的模糊C-均值算法的模糊聚类分析研究

对模糊聚类分析算法进行研究,在模糊Ｃ－ 均值算法（ＦＣＭ）的基础上加以改进,将聚类过程分为二个阶段,形成多阶段模糊Ｃ－ 均值算法（ＭＦＣＭ）,使其对Ｉｒｉｓ数据聚类．研究表明：多阶段的模糊Ｃ－ 均值算法比模糊Ｃ－ 均值算法性能优越．     

基于对应分析的冗余模糊C均值聚类算法研究

针对模糊C均值聚类（FCM）算法聚类原型最适合于球状类型簇的特点,提出了基于类间分离度和类内紧缩度加权的冗余聚类中心的FCM算法,即先将大簇或者延伸形状的簇（非凸）采用加权FCM算法分割成多个小类（冗余类）,从而规避FCM算法对初始聚类中心敏感的弱点．由于隶属度划分矩阵的元素是每个样本隶属于各冗余类的隶属度值,因此将其作为各冗余类的类特征,通过对应分析得到冗余类的新特征,再次采用加权FCM算法进行冗余类合并,最后达到分类效果．以代表曲线分割和曲面分割分类问题的3个典型数据集为算例,结果表明该方法能够识别不规则的簇,解决了FCM算法对初始聚类中心敏感的缺陷．     

模糊C-均值聚类算法的改进研究

模糊C-均值聚类算法通过迭代的爬山技术来寻找问题的最优解,是一种局部搜索算法,容易受初始值的影响而陷入局部极小值.遗传算法是一种应用广泛的全局优化算法,是一种与求解问题无关的算法模式,能够有效解决模糊C-均值聚类算法对初始化敏感的问题,利用改进后的遗传算法能更好地解决聚类问题.     

一种基于集合划分的鲁棒性自适应模糊聚类分割算法

模糊C均值算法(FCM)是图像分割最常用的算法之一,这种方法需要提前确定初始聚类中心和聚类数.为此,提出了一种新的自适应模糊聚类算法(AFCM),AFCM算法中构造的观察矩阵、判断矩阵和集合划分可以自动确定合适的聚类数.为了得到更好的图像分割效果,采用核距离作为相似性度量,提出了一种鲁棒性自适应模糊C均值算法(RAFCM).实验结果表明,与FCM算法相比,AFCM和RAFCM算法不仅能自动地确定聚类数目,还可以得到更好的图像分割质量.     

一种柴油机燃油系统故障诊断的新方法

提出一种基于小波变换和模糊C-均值聚类分析的柴油机燃油系统故障诊断方法.对测得的柴油机高压油管压力波形进行小波变换,提取了反映故障状态的5个特征参数.给出了模糊C-均值聚类算法的原理及一般步骤,指出用划分系数、划分熵和分离系数可以评价模糊聚类的有效性.利用模糊C-均值聚类算法建立标准故障特征模式,通过待识样本与标准模式的贴近度计算和比较,可以完成故障模式的模式识别.该方法应用于柴油机燃油系统的典型故障诊断中,测试表明采用小波分析和模糊C-均值聚类分析后,提高了判别故障的准确性.