一种新的层次谱聚类算法

提出一种新的聚类算法——层次谱聚类算法.该算法在传统二分的SM谱聚类的过程中嵌入了层次聚类算法,目的是为了提高谱聚类的聚类正确率,同时又利用谱聚类纠正了层次聚类过程中所得到的歪斜划分.实验结果表明:提出的层次谱聚类算法的聚类正确率比层次聚类算法、谱聚类算法的聚类正确率都要高,同时又纠正了层次聚类过程中的歪斜划分.     

基于Hadoop云平台的并行谱聚类算法的设计与实现

谱聚类(Spectral Clustering)是建立在谱图理论基础上的一种聚类算法.与传统的聚类算法相比,谱聚类能够在任意形状的样本空间上进行聚类且收敛于全局最优解.然而,实际问题中大规模数据集普遍存在,在使用谱聚类对大规模数据集进行聚类时,收敛速度变得十分缓慢,甚至无法在有效的时间内得到聚类结果.并行算法是针对大规模数据集进行处理的一种有效方法.基于Hadoop云计算平台实现大规模数据集的存储和处理是目前实现并行计算的一种高效解决方案.     

一种基于流形距离核的谱聚类和量子聚类融合算法

谱聚类是一种基于图谱划分理论的聚类算法,本质上是将聚类问题转化为图的最优划分问题;量子聚类可以充分挖掘数据样本的内在信息,是一种基于划分的无监督聚类算法.为了充分发挥谱聚类算法和量子聚类算法的优势,本文提出了一种基于流形距离核的谱聚类和量子聚类融合算法(MFD-NJW-QC).首先,计算数据集的流形距离核矩阵,构造相应的拉普拉斯矩阵;其次,根据拉普拉斯矩阵的若干最大特征值对应的特征向量构造新数据集,并使用量子聚类算法对新构造的数据集进行聚类,从而得到原始数据的类标签;最后,基于7个人工数据集和5个UCI数据集验证MFD-NJW-QC算法的聚类性能.结果显示,MFD-NJW-QC算法能够明显提高聚类性能,尤其对于具有流形结构,且类簇大小不平衡、密度分布不均匀的数据集优势更为突出.     

一种基于成对约束的谱聚类算法

聚类通常被认为是一种无监督的数据分析方法,在聚类搜索过程中充分利用先验信息会显著提高聚类算法的性能。本文通过成对约束来调整点与点之间的相似矩阵,然后对其优化,并结合谱聚类算法,得到一种很有效的聚类算法——基于成对约束的半监督谱聚类算法(SSCA)。实验表明,该算法有很好的聚类效果。     

基于图谱归一化编辑距离的聚类算法

图之间的距离度量一直是研究的难点之一。文中提出了一种基于图谱归一化编辑距离的聚类方法。首先利用图的谱方法实现图中点的排序,再用串编辑距离进行两图之间的相似性度量,以此距离构成的不相似矩阵,应用基于矩阵理论的聚类算法实现序列图的聚类研究。考虑到图中点的多少差异,给出归一化串编辑距离的方法解决长短谱序列间距离差异误差问题。实验表明,基于图谱归一化编辑距离的聚类方法是有效的。     

基于谱聚类的词和文档的联合聚类

文档聚类和词聚类都是重要且被充分研究的问题.大多数现有的聚类算法针对文档和词是分别聚类,不是同时的.本文提出文档集作为文档和词间的一个二部图的模型思想,使用这个思想,联合聚类问题可以被看成二部图的分割问题.为了解决图的分割问题,使用一个新的联合谱聚类算法,即使用适度规模的词-文档矩阵的奇异向量产生好的分割结果.谱算法得到一些最佳的性能,表明奇异向量通过连续放松解决图划分的NP难问题.最后通过实验结果验证联合聚类算法在实践中非常有效.     

基于层次密度聚类和谱间隙的雷达信号分选

雷达信号分选是现代电子战中的重要环节.为了解决传统算法鲁棒性较差的问题，提出一种基于层次密度聚类和谱间隙的雷达信号分选算法.使用载频和脉宽参数进行层次密度聚类，根据重新定义的簇间距得到赋权邻接矩阵，计算赋权邻接矩阵的拉普拉斯谱间隙，通过k-means聚类的超参数k对信号进行分选.仿真实验结果表明：该文算法的平均分选准确率达0.996 0、平均召回率达0.956 0;相对于密度聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,简称DBSCAN)和Meanshift算法，该文算法对杂乱脉冲、漏脉冲及超参数的干扰均有最强的鲁棒性.     

概率假设密度滤波的谱聚类目标状态提取方法

提出了一种谱聚类目标状态提取方法来实现概率假设密度(PHD)滤波中序贯蒙特卡罗(SMC)实现方式的多目标状态估计.该方法利用PHD滤波SMC实现方式输出的大量的加权粒子点间的相似度关系建立相似矩阵,通过变换得到拉普拉斯矩阵,进而对拉普拉斯矩阵进行特征分解,以实现粒子点的聚类,再在每类中寻找粒子的聚类点作为多目标状态的估计值,同时为了减小计算量,利用Nystrm逼近方法求解特征向量.仿真实验表明,PHD滤波的谱聚类目标状态提取方法的估计精度比k均值目标状态提取方法提高了60%以上.     

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.     

基于重采样策略的选择性谱聚类集成学习算法

提出了一种新的基于双重采样的选择性集成学习算法。针对集成学习要求学习器个体的差异性分布在样本空间的不同部分,对得到的聚类个体学习器输出进行重采样,以此来计算聚类个体的差异性。针对集成学习要求得到的个体学习器具有一定的精确性,对所有得到的学习器个体集合进行重采样来评估聚类个体精确性。在此基础上选择出集成学习所需的个体集合。以谱聚类算法作为基学习器,用聚类集成策略部分解决了谱聚类算法存在的尺度参数敏感问题,在UCI数据集上的仿真实验验证了算法的有效性。     

一种改进的谱聚类算法及其在基因表达谱分析中的应用

聚类分析是从基因表达谱数据中提取生物医学信息的主要方法之一.针对传统谱聚类算法无法确定聚类个数的问题,提出一种改进的谱聚类算法并将其应用于基因表达谱聚类分析.首先用基因表达谱数据构造Laplacian矩阵,经特征值分解后得到相应的特征值和特征向量,用谱隙来描述相邻特征值的差值;然后通过寻找谱隙序列的最大值来确定聚类个数;最后从单位化的特征向量着手实现数据类别的划分.通过模拟数据与癌症数据的实验,证明了该文算法的有效性.     

图像分割的谱聚类集成算法

针对谱聚类算法对尺度参数敏感的问题,利用集成学习算法良好的鲁棒性和泛化能力,提出了一种无监督集成学习算法——谱聚类集成算法.该算法先利用谱聚类的内在特性产生集成学习所需的多个聚类个体,再采用Hungarian算法对生成的聚类个体进行重新标记,计算每个样本点关于每一个类别所占的比例,得到一个成分向量,然后运用对数比变换将所得的成分向量映射到另一个空间,去除成分数据的不适定性,最后对映射后的数据进行聚类,从而得到最终的集成结果.通过对UCI数据集和纹理图像的仿真实验表明,所提算法的聚类准确率与常用的共识函数具有一定的可比性,且运算代价较小,所需时间大约为MCLA算法的一半,同时避免了精确选择谱聚类算法的尺度参数.     

基于乘法更新规则的k-means与谱聚类的联合学习

k-means和谱聚类是两种应用最广泛的聚类技术.k-means是基于矩阵分解的聚类方法,并且是在数据空间上基于误差极小化的聚类方法.谱聚类是基于图的聚类方法,并且是基于两点在数据空间和特征空间的相似性保持的聚类方法.为了利用两者的优势,提出一种基于乘法更新规则的k-means和谱聚类的联合学习方法,该方法将k-mea...     

基于成对约束的主动学习半监督聚类算法

半监督学习是近年来机器学习领域中的一个重要研究方向,其监督信息的质量对半监督聚类的结果影响很大,主动学习高质量的监督信息很有必要.提出一种纠错式主动学习成对约束的方法,算法通过寻找聚类算法本身不能发现的成对约束监督信息,将其引入谱聚类算法,利用该监督信息来调整谱聚类中点与点之间的距离矩阵.采用双向寻找的方法,将点与点间距离进行排序,使得学习器即使在接收到没有标记的数据时也能进行主动学习,实现了在较少的约束下可得到较好的聚类结果.同时,该算法降低了计算复杂度,并解决了聚类过程中成对约束的奇异问题.通过在UCI基准数据集以及人工数据集的实验表明,算法的性能好于相关对比算法,并优于采用随机选取监督信息的谱聚类性能.     

融合多特征和谱聚类集成的图像分割方法

针对图像单一特征分割结果的适应局限性,提出融合多特征和谱聚类集成的图像分割方法(MFSC-IS).首先对图像进行基于粒计算的多特征子分割;然后将分割结果映射到超图,利用谱聚类集成算法得到最终分割结果.实验结果表明,与Gpb(Globalized probability of boundary)算法相比,融合多特征和谱聚类集成方法可以得到一个相对较好的分割结果.     

基于最优化分类的视频镜头谱聚类算法

谱聚类是目前最有效的视频镜头聚类算法之一,但是如何自动选择最优化的分类个数仍是谱聚类算法中的难题。该文提出一种基于最优化分类的视频镜头谱聚类算法,对每个镜头采用分区域的Gauss混合模型(DGMM)进行特征建模,并提取模型参数特征作为镜头谱聚类的特征向量,通过构造DGMM和谱聚类的联合评价函数来自动选择最优化的分类个数和特征空间维数。实验结果表明,该文提出的算法比原有谱聚类算法分类结果更加准确和有效。     

利用测地线距离的改进谱聚类算法

针对往复式压缩机故障数据空间分布复杂、常规算法不能有效聚类的问题,提出了一种改进的谱聚类算法.该算法使用新的相似度矩阵计算方式,根据故障数据流形分布的特点引入测地线距离取代欧氏距离作为数据间的关系度量;通过计算各数据点的邻域密度因子有效地识别和剔除了噪声点;利用基于密度的局部欧氏距离调整方法对流形间隙过小的区域进行了处理.在几个人工数据集和往复式压缩机故障数据集上的测试结果表明,改进谱聚类算法对于具有流形分布、多尺度、有噪声、流形间隙过小甚至交叉等特点的数据具有很好的聚类能力,聚类准确率比常规的k-均值和MSCA谱聚类算法分别提高了50.86%和8.6%.     

一种基于余弦函数和矩阵变换的谱聚类算法

为了实现快速谱聚类分析,设计了一种基于余弦函数和矩阵变换的谱聚类算法(CMTSC).CMTSC将余弦函数和矩阵变换技术融入到了谱聚类算法之中.利用余弦函数构造了相似度矩阵W,跳过了传统谱聚类算法中设置尺度因子的过程,随后利用矩阵变换技术实现了矩阵W的特征值分解,降低了分解的计算复杂度.在UCI数据库中部分数据集上的聚类实验和Berkeley图像库中部分图像上的分割实验,验证了CMTSC的有效性和高效性.     

基于谱聚类的流形学习算法研究

传统流形学习算法虽然是一种常用的有效降维方法,但由于其自身计算结构的限制,往往存在数据分析不足和计算时间较长等问题.为此提出一种基于谱聚类的流形学习算法(spectralclustering locally linear embedding,SCLLE),并对其机理以及优点给予了实例证明.在UCI和NCBI数据集上的实验结果表明,该算法具有较好的识别效果和计算性能.     

基于局部和全局信息的正则化迭代聚类

聚类是一种高效的数据分析方法,经典的K-means算法只适用于类簇为凸形的数据集,谱聚类算法虽然避免了K-means的一些缺点,但相似度中的参数设置问题以及较高的计算、存储复杂度对聚类有所限制.基于局部和全局信息的正则化迭代聚类,先取部分数据作为一个整体聚类,然后逐渐加入少量数据进行迭代求解.该方法继承传统谱聚类的优点,充分利用局部正则化和全局正则化信息,通过迭代方式求解使较大规模数据聚类成为可能.通过实验对比结果显示,该算法有良好的聚类效果.