基于三支决策的谱聚类算法研究

硬聚类要求聚类的结果必须具有清晰的边界,即每个对象要么属于一个类,要么不属于一个类.然而,将某些不确定的对象强制分配到某个类中往往容易带来较高的决策风险.三支聚类将确定的元素放入核心域中,将不确定的元素放入边界域中延迟决策,可以有效地降低决策风险.本文将三支决策理论与传统的谱聚类算法相结合给出了三支谱聚类的聚类算法.该方法通过修改谱聚类算法的聚类过程并获得任一类簇的上界.然后通过扰动分析从该类簇的上界分离出该类簇的核心域,同时上界与核心域的差值认为是该类簇的边界域.在UCI数据集上的实验结果显示,该方法能有效提高聚类结果的ACC、AS、ARI值,并且降低DBI值.     

基于三支决策的密度敏感谱聚类

将三支决策与密度敏感谱聚类结合,提出了一种基于三支决策的密度敏感谱聚类算法。该算法通过在密度敏感谱聚类的聚类过程引入容差参数得到每个类的上界,然后通过扰动分析算法从上界中分离出核心域,上界和核心域的差值被认定为该类的边界域。聚类结果用核心域和边界域来表示每个类簇,可以更全面地展示数据的结构信息。与传统的硬聚类算法在UCI数据集的实验结果相比较,本文使用核心域计算聚类的评价指标DBI、AS和ACC都有所提升,较好地解决了不确定性对象的聚类问题。     

一种三支决策软增量聚类算法

已有的大多数聚类算法都假设数据集保持不变,然而,很多应用中数据集是会随时间变化的。为此,提出了一种新的三支决策软增量聚类算法。采用区间集的形式表示类簇,区间集的上界、边界与下界就对应着三支决策产生的正域、边界域和负域,并提出了一种基于代表点的初始聚类算法。采用同样的方式对新增数据集进行一次预聚类,以消除数据处理顺序对最终聚类结果产生的影响。为了快速查找新增数据的相似区域,建立了代表点搜索树,并且给出了查找和更新搜索树的策略。运用三支决策策略完成增量聚类。实验结果表明提出的增量聚类算法是有效的。     

基于稳定性的三支聚类

二支聚类要求聚类结果必须具有清晰的边界,即每个对象要么属于一个类,要么不属于一个类.然而在许多实际问题中,一个对象和类别可能会有三种关系:即确定属于、确定不属于和无法确定.为了克服二支聚类的这一问题,三支聚类使用核心域,边界域和琐碎域来表示每个类别,较好地处理了具有不确定性对象的聚类问题.给出一种基于样本稳定性的三支聚类算法.首先使用聚类集成的结果计算出每个数据的稳定性,然后基于阈值将这些数据元素分为两部分:核与环.对核中的数据采用硬聚类进行聚类,对环中的数据通过比较环中数据到聚类中心的距离将它们分到相应类的边界域中.通过以上策略,可以得到三支聚类的核心域和边界域.在UCI数据集上的实验结果显示,该方法能更好地显示出聚类的结构.     

基于邻域关系的三支聚类方法

针对当前三支聚类方法不能有效处理数值型数据，且三支聚类结果受阈值影响问题，文章基于邻域关系提出了确定合适阈值的三支聚类方法。首先给出了确定最优K值的改进K-means聚类算法。进而基于邻域关系下的下、上近似引入精度，提出了权衡边界域和精度关系的有效性评价指标。应用该指标，给出了确定邻域下、上近似中最佳阈值的构建算法，进而得到三支聚类的核心域和边界域。最后，通过UCI数据集上的实验验证了该方法的可行性，且该方法有效提高了聚类精度。     

基于连通性的三支密度峰值聚类算法

为了解决密度峰值聚类算法选择密度峰值点困难以及误分配的问题，基于流形的连通性，提出了一种改进的密度峰值聚类算法。通过使用三支密度峰值聚类算法，得到初始聚类结果与簇的边界点，根据这些边界点之间的连通性判断初始聚类之间的连接情况，并利用这些信息进行聚类结果融合。重复上述过程，每次迭代中在剩余数据里寻找密度峰值候选点，并将其纳入聚类过程，得到一种对流形数据友好的聚类算法。结果表明，所提算法在人工数据集和真实数据集上均有较好的表现，聚类准确度相较现有算法更高。基于连通性的三支密度峰值聚类算法可以在不计算路径距离的前提下，有效识别流形数据，大大降低了计算成本。     

一种鲁棒的子空间聚类算法

针对聚类分析常面临的维数灾难和噪声污染问题,将样本加权思想与子空间聚类算法相结合,提出了一种鲁棒的子空间聚类算法.该算法结合现有子空间聚类方法,为每个类簇计算一个反映各维度聚类贡献程度的权矢量,并利用该权矢量对各维度加权组合,得到各类簇所处的子空间.此外,算法还为每个样本分配一个反映离群程度的尺度参数,以区分正常样本和离群点在聚类过程中的地位,保证算法的鲁棒性.在二维数据集、高维数据集以及基因数据集上的对比实验结果表明,对于具有不同噪声比例的各种维度数据集,该算法均能取得较高的聚类精度,表现出较好的鲁棒性.     

基于信息熵的模糊聚类新算法研究

本文针对传统FCM(模糊C均值)聚类算法对初始中心值非常敏感,并且对数据集属性要求过高的缺陷,提出了采用信息熵的方法对聚类中心进行初始化,以此来降低算法对初始聚类中心的依赖.同时为了使算法能够对任意形状的簇进行聚类,本文引用了类合并的思想,将任意形状的簇分割成小类,再通过一定的规则将小类对进行合并.实验结果证实了在FCM基础上改进的模糊聚类新算法能够识别任意形状的簇,并大大降低了FCM算法对初始聚类中心的依赖.     

基于模糊C-means的多视角聚类算法

目前多数多视角聚类算法属于"刚性"划分算法,不适用于处理具有聚簇重叠结构的数据集,为此,提出一种基于模糊C-means的多视角聚类算法(简称FCM-MVC),该算法利用隶属度描述对象与类别的关系,能够更真实地描述具有聚簇重叠结构数据集的聚类结果。FCM-MVC算法同时利用多个视角信息,自动计算每个视角的权重。研究结果表明:FCM-MVC算法能够有效处理具有聚簇重叠结构的数据集;与已有的3种经典的多视角聚类算法相比,该算法获得的聚类精度更高。     

基于变精度粗糙集的FCM聚类算法

传统的模糊C均值聚类(FCM)算法具有简单、稳定和高效等特点,但在噪声点较多的情况下容易受噪声影响,使得算法效率降低。文章结合变精度粗糙集模型,提出一种改进的FCM算法,该算法利用变精度粗糙集模型刻画不确定集合上近似集和下近似集的原理,将经过聚类算法后的类簇边缘范围中的对象根据变精度粗糙集的阈值特性划分为正域、负域、边界域三个部分,使得聚类的准确率得到提升。仿真实验结果表明该算法使得聚类结果更加清晰,在边界域较模糊的情况下聚类准确率比传统FCM算法有一定的提高。     

基于加权直觉模糊兰氏距离的密度峰值聚类算法

利用传统的聚类算法对直觉模糊集进行聚类分析时,存在对异常值敏感、复杂度较高的问题,不适用于大规模直觉模糊数据的聚类。针对上述问题,提出了一种基于密度峰值思想和加权兰氏距离的直觉模糊聚类算法（WIFDPL）,用来提高算法对直觉模糊数据的检测精度,降低算法的复杂度。由于现有直觉模糊距离算子不满足距离度量的定义,提出了一种新的直觉模糊兰氏距离算子,减少了数据的偏移程度,降低了对异常值的敏感程度;由于凝聚型层次聚类算法复杂度较高,采用密度峰值聚类算法对直觉模糊集进行聚类,显著提高了算法的运行效率。实验结果表明,利用改进的直觉模糊兰氏距离提高了聚类精度,且新算法复杂度较低,更适用于大规模直觉模糊集的聚类。     

一种基于粗糙均方残基的模糊双聚类方法

双聚类作为一种无监督的学习方法,其作用是对基因表达数据进行分析.为了获取较大容量的双聚类簇,弥补传统的双聚类方法在基因表达数据一致波动性方面的不足,引入粗糙集的上、下近似集概念,将粗糙集理论运用到模糊双聚类算法中,将粗糙上、下近似集与加权均方残差相结合,得到新的粗糙均方残基,进而提出一种基于粗糙均方残基的模糊双聚类算法.针对基因表达数据集,首先进行缺失值填补;其次,用非负矩阵分解算法对基因数据集进行降维;最后,计算数据矩阵的粗糙均方残基,结合综合评判度量函数与贴近度原则对矩阵的行列进行删除和添加,得到容量更大的双聚类结果.实验结果表明,该模糊双聚类算法是有效的.     

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．     

基于一种新模糊增强算子的图像边缘检测算法

借鉴广义模糊集的特性,提出了一种新的模糊边缘检测算法:利用一个简单的隶属度函数将空域图像转换到[0,1]的普通模糊域;然后通过一个简单的增强算子先将其扩展到[-1,2];由于一般情况下物体域(物体内部区域)主要以高灰度为主,背景域(物体背景区域)主要以低灰度为主,而过渡域(物体边缘区域)则以高梯度为主,本算法目的是对图像进行边缘检测,先不对它进行转换或截断,而将其转换到图像准灰度域,相当于把图像的物体域和背景域放到了[0,255]的区域以外;然后采用"min"或"max"算子进行所谓的边缘提取,最后将提取的"边缘"数据进行截断处理,从而将图像数据转换到图像的空间域,即图像的灰度域。从边缘检测结果来看,本算法更适合于低对比度、含有较精细部分以及纹理丰富的图像检测,且耗时较小。     

基于相似类合并FCM在图像分割中的应用

传统的基于模糊C均值聚类的图像分割算法分割结果中类内数据空间分布离散,无法准确分割出目标物体.针对这一问题,提出一种基于相似类合并模糊C均值聚类算法,并将其应用到图像分割中.首先,提出一种全局空间相似性度量标准和全局灰度相似性度量标准,并将其引入到一种新颖的节点间距离度量公式中来计算图像中任意一点与聚类中心点的差异.其次,算法选取彩色直方图作为区域描述算子,采用巴氏距离计算聚类过程中得到的任意两类间的相似性.最后,应用最大相似类合并策略得到最终的分割结果.实验结果表明,与传统模糊C均值聚类算法和空间约束核模糊C均值聚类算法相比,该算法获得更加精确的图像分割结果.     

基于簇特征的文本增量聚类研究

提出了一种基于簇特征的文本增量聚类算法:充分利用简单、有效的k-means算法来进行初始聚类,并保留聚类后每个簇的簇中心、均值、方差、文档数、3阶中心矩和4阶中心矩作为该簇的簇特征,当出现新增数据时,利用初始簇的簇特征对新增数据进行聚类.在20newsgroups数据集上的实验结果表明:相比于对整个数据集进行重新聚类,该算法具有一定的优势.     

基于粒子群模糊聚类算法的边缘检测仿真

将粒子群优化算法与模糊C-均值(FCM)聚类算法相结合,并应用于图像边缘检测,以期解决标准FCM算法在图像边缘检测中对初始值敏感及容易陷入局部极小的两大缺陷.首先,基于数学测度概念构造一个描述边缘点信息的特征向量,将灰度图像中的每一个像素点看成是一个数据样本,将该点灰度值处理后构成其边缘点信息特征向量,形成具有三维特征的数据集;然后对这个数据集应用粒子群模糊聚类算法进行分类,自适应地检测出图像的边缘点,达到提取边缘的目的.仿真实验表明,此算法具有良好的抗噪性能,能够得到较好的边缘效果,提高了边缘定位的精度.     

双论域区间值直觉模糊vague粗糙集及其应用

区间值直觉模糊集可诱导出vague集和粗糙集，而后两者的结合具有不确定性深入分析的优势.立足双论域区间值直觉模糊粗糙集，引入vague集进行融合扩张，研究双论域区间值直觉模糊vague粗糙集.首先，定义区间值直觉模糊vague相容类，构建双论域区间值直觉模糊vague粗糙集模型，提出关于双逼近近似和三支决策区域的计算算法，并确立该模型的精确度、粗糙度、依赖度.然后，研究该模型的近似算子与不确定性度量的性质.最后，采用医疗例子进行模型计算、度量测量、性质验证，并得到关于患者临床诊断的患病分析与治疗决策.     

自动确定聚类中心的移动时间势能聚类算法

移动时间层次聚类(Travel-Time based Hierarchical Clustering,TTHC)是一种新的势能聚类算法,尽管具有较好的聚类效果,但是该算法需要人工设定聚类数目,而且在分配样本的时候仅根据相似度,忽略了距离和势能的影响.针对以上问题,提出一种自动确定聚类中心的移动时间势能聚类算法.首先计算每个数据点的势能和相似度,然后根据相似度确定数据点的父节点,得到数据点与父节点的距离;然后,根据数据点与父节点的相似度、距离和数据点的势能得到综合考量值,根据综合考量值自动确定聚类中心;最后,将剩余数据点分配到比其势能小且与其相似度最大的数据点所属类簇,得到聚类结果.将新算法与TTHC算法进行比较,在人工数据集和真实数据集上的实验结果表明,新算法不仅能够自动确定聚类数目,而且采用了更优的分配机制,可以产生更好的聚类结果.     

融合聚类与排序的图像显著区域检测

显著区域检测是计算机视觉领域中一个极具挑战性的问题。当前,多数显著区域检测算法通过直接计算图像中每个像素或图像块与其一定范围内邻域的差异来判断像素的显著性。当图像背景杂乱或者图像中的前景和背景有相似特征时,这些传统方法的检测性能明显下降。该文提出一个基于再聚类的显著区域检测算法框架:首先,利用聚类算法将图像过分割得到的超像素再聚类成多个超像素簇,其中提出了自动确定尺度参数和聚类个数的方法;其次,基于聚类得到的超像素簇,该文又提出一个自动选择可能的背景簇的方法,并将其作为排序算法中的查询项来估计全图的显著性。在两个差异较大的公开数据集上,该算法实现了相对稳定的显著区域检测结果,而且在部分性能指标上明显优于其他5种算法。