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.     

红斑鳞状皮肤病的聚类分析

针对红斑鳞状皮肤病鉴别诊断难题,提出利用聚类分析进行诊断;采用3种k-均值、2种k-中心点、最小生成树以及密度峰值点快速搜索聚类算法对该疾病数据进行分析,比较各算法对该疾病的聚类误差平方和、聚类结果 Rand指数、Jaccard系数、调整Rand指数以及聚类准确率;比较各算法对预处理的数据子集的聚类结果与文献中采用k-均值算法对未预处理的该数据子集的聚类结果。结果表明:邻域k-中心点算法对红斑鳞状皮肤病有很好的聚类效果,聚类准确率、聚类结果 Rand指数、Jaccard系数、调整Rand指数均优于对比算法,密度全局k-均值算法的聚类效果次之,全局k-均值算法取得最佳聚类误差平方和;k-均值算法对预处理数据子集的聚类准确率最高,邻域k-中心点与密度全局k-均值算法的聚类准确率相等;数据预处理可提高k-均值算法对该疾病的诊断准确率。     

稀疏约束的嵌入式模糊均值聚类算法

降维作为聚类问题的关键预处理步骤被用来抽取高维数据潜在的低维子空间结构.面对高维数据聚类,传统的策略是首先采用降维技术提取高维数据嵌入在低维空间的潜在数据结构,然后利用一个聚类算法完成数据聚类.然而,这种两阶段优化策略的聚类性能往往不如直接优化统一的目标函数.因此,在模糊聚类算法的基础上,本文提出了一种稀疏约束的嵌入式模糊均值聚类算法(EFSC),该方法结合线性正交投影技术在对高维数据降维的同时完成聚类.EFSC模型对模糊矩阵施加了稀疏约束来提升聚类性能.理论分析与实验结果证明了本文提出的EFSC算法的有效性.     

一种改进的稀疏子空间聚类算法

在现有的稀疏子空间聚类算法基础上提出了一个改进的稀疏子空间聚类算法。首先,利用高维数据可以通过同一子空间的低维数据稀疏地表示这一理论,建立一个稀疏最优化模型,获得稀疏矩阵。然后把稀疏矩阵应用到一个正则化谱聚类算法中,从而有效地把数据聚类到子空间中。最后,该算法应用到一个视频序列中,对每个视频帧里的运动物体进行识别,并与现有的子空间聚类算法相比较。实验结果表明,该算法能够有效地识别运动物体,具有良好的实时性和有效性。     

高维聚类中的一种特征筛选方法

聚类分析是数据挖掘领域中一个基础而活跃的研究课题。由于大多数的聚类方法在处理高维数据时会出现高维失效问题，维简约成为高维聚类中一个非常重要的处理步骤。通过分析对象间相似性度量与原始数据分布间的关系，提出一种基于熵的特征筛选方法。该方法通过构造一个基于对象间相似度的熵度量，对原始特征集中的每个特征进行重要性评估，从而获得重要特征子集。实验结果显示，该方法可以有效剔除高维数据集中的不重要或噪声特征，改善聚类算法的性能和聚类结果的可理解性。     

一种基于海量高维数据的软子空间聚类改进算法

基于加权的软子空间聚类是处理高维数据的一种有效手段,在原有的软子空间聚类算法基础上对目标函数进行改进,从而结出一种新的软子空间聚类算法.相较之原算法,此算法具有更高的抗噪性及聚类效率;通过与典型的软子空间聚类算法比较试验,结果表明可有效提高海量高维数据的聚类处理效率.     

基于微簇的两阶段高维数据流聚类算法

提出了一种基于微簇的两阶段高维数据流聚类算法.首先,对新到达的数据进行降维处理,使用改进的线性判别分析方法获得一个局部投影子空间;然后,在子空间内最大化流入数据近邻微簇之间的距离;最终,将流入数据划分到投影空间的微簇中.基于高维数据流的实验结果显示,本算法的分类性能优于其他的数据流聚类算法,并且具有较低的计算复杂度.     

基于粗糙集的高维分类型数据子空间聚类算法

现有的优秀的聚类算法大多是处理低维数据的,但是对于高维数据,由于其分布特性与低维情形有很大的差异,这些算法失效.为解决高维分类型数据聚类问题,提出了一种基于粗糙集的高维分类型数据子空间聚类算法,基于粗糙集的上、下近似集的类边界描述,确定了类边界范围,然后采用相容度来调整类边界,聚类的过程采用增长子空间的思想,从低维到高维迭代地搜子空间类簇.最后通过在soybean、zoo数据集上的对比实验,实验结果表明了算法不仅可行,而且精度高.     

一种基于核的模糊聚类算法

结合核技术与改进的模糊c均值算法聚类准则提出一 种基于核的模糊聚类算法. 通过引入核函数, 样本点被非线性变换映射到高维特征空间进行聚类, 提高了聚类性能. 同时, 算法改进了模糊c-均值聚类模型中的概率型约束条件, 使其对噪声和野值点具有较好的鲁棒性. 在真实数据和人造数据上与常用聚类算法进行了对比实验, 结果表明该算法具有较低的时间、 空间复杂度与较好的聚类性能.     

基于半监督判别最大熵模糊聚类算法

为了解决大量高维数据分类的问题,给出一种基于半监督判别最大熵模糊的聚类算法.该算法不仅继承了已有FLDA-MEFCA算法的降维优势,而且可以充分利用监督信息来提高聚类性能.实验证明该算法的总体性能优于最大熵模糊聚类算法、FLDA-MEFCA和经典FCM类算法.     

基于L_0约束的稀疏子空间聚类

大数据时代背景下,随着所获数据数量和维度的不断增加,高维数据的处理成为聚类分析的重点和难点.基于同一类别高维数据通常分布在高维环绕空间的低维子空间这一事实,子空间聚类成为高维数据聚类分析领域的重要方法.稀疏子空间聚类(Sparse Space Clustering,SSC)通过交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)对数据矩阵的稀疏自表达系数进行求解,发现分布于低维子空间并集中的数据的稀疏表示并进行聚类.但是ADMM参数多、收敛速度慢,其效率难以满足对大规模数据库进行聚类分析的要求.针对这一问题提出了基于L_0约束的稀疏子空间聚类方法,该方法使用正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法求解L_0约束的自表达稀疏重建问题,构建数据集中各数据之间的相关性矩阵,最终对相关性矩阵应用谱聚类方法得到聚类结果.根据OMP算法每次迭代之间的耦合关系对其进行优化,进一步降低了计算复杂度,提高了算法效率.在生成数据和Extended Yale B database人脸数据库的实验结果表明,该算法与SSC相比,在显著减少计算时间的基础上,取得了与SSC相当的聚类准确率.     

基于高维特征聚类优化的随机森林算法研究

针对传统的随机森林算法（RF）在对高维特征数据集计算速度慢、聚类效果不佳的缺陷,提出了一种基于高维特征聚类的随机森林算法（HDFC-RF）,首先用传统RF方法对初始高维数据集聚类后,使用K均值聚类（KM）和模糊C-均值（FCM）结合,计算样本相似度,并对聚类特征划分族群,最后通过计算DBI指标,并与相关性阈值δ比较和排序,得到最终的高维特征序列。将HDFC-RF算法应用于高维特征数据集Colon Tumor,与传统的RF和FSRF算法比较。实验结果表明,HDFC-RF算法对于高维特征的数据集具有更好的聚类效果、训练速度也更快,具备良好的可行性。     

基于多维缩放和KICIC的电力负荷聚类

电力负荷曲线聚类在电力大数据研究中有重要的应用。针对传统负荷聚类方法难以有效处理海量化的高维负荷数据,以及存在簇间样本模糊导致算法聚类质量不高、聚类效率低下等问题,提出一种结合多维缩放(multi-dimensional scaling, MDS)和一种新的集成簇间、簇内欧式距离的加权K-means方法(weighting k-means clustering approach by integrating intra-cluster and inter-cluster distances, KICIC)的聚类算法(MDS-KICIC)。该方法首先采用MDS算法对高维负荷数据进行数据降维处理,得到降维后的低维矩阵和归一化的特征值向量作为KICIC算法的输入矩阵和权重向量,KICIC通过在子空间内最大化簇中心与其他簇数据对象的距离来融合簇内和簇间的距离进行聚类,得到最终聚类结果。通过算例表明该方法运算时间短、聚类质量高,进一步提高了负荷曲线的聚类性能。     

核k-凝聚聚类算法

为解决k-means聚类算法和k-凝聚聚类算法对于非凸形状数据聚类正确率低和模糊核聚类算法(FKCM)收敛速度慢的问题,将k-凝聚聚类算法与核函数方法相结合,在高维特征空间构造了新的核聚类算法--核k-凝聚聚类算法,实现了k-凝聚聚类算法的核化.通过Matlab编程进行数值实验,证明了核k-凝聚聚类算法在聚类的准确性、稳定性、健壮性等方面较之k-means聚类算法、k-凝聚聚类算法和FKCM有一定程度的改进.     

基于正则化的模糊C-均值聚类算法及其在T-S模糊系统辨识问题中的应用

在模糊C-均值聚类问题目标函数中使用正则化泛函,将聚类中心解的误差指标引入到模糊聚类的目标函数中,构造出新的模糊C-均值聚类算法RBFCM(Regularization based Fuzzy C-means)算法.算法RBFCM不仅具有较高的聚类精度,且计算结果具有更好的稳定性.进一步,将此RBFCM算法应用于基于T-S模糊模型的系统辨识问题.由于RBFCM算法优化了模糊系统的输入空间划分,提高了隶属度函数的精度,使得后继得到的T-S模糊系统辨识精度也有所提高,且系统辨识过程的收敛速度也有所改善.最后,通过对经典IRIS数据集、带有噪声的IRIS数据集的聚类算例和对Box-Jenkins煤气炉数据集进行辨识算例,验证了RBFCM算法的有效性和优越性.     

分布式低秩张量子空间聚类算法

现有基于低秩表示的子空间聚类算法(LRR)无法有效地处理大规模数据,聚类正确率不高,以及分布式低秩子空间聚类算法(DFC-LRR)不能直接处理高维数据.为此,文中提出了一种基于张量和分布式方法的子空间聚类算法.该算法首先将高维数据视为张量,在数据的自表示中引入张量乘法,从而将LRR子空间聚类算法拓展到高维数据;然后采用分布式并行计算得到低秩表示的系数张量,并对系数张量的每个侧面切片稀疏化,得到稀疏相似度矩阵.在公开数据集Extended YaleB、COIL20和UCSD上与DFC-LRR的对比实验结果表明,文中算法能有效地提高聚类正确率,且分布式计算能明显降低算法的运行时间.     

一种高维分类型数据的子空间聚类算法

子空间聚类是一种将搜索局部化在相关维上进行的聚类算法,它能有效地克服数据因维度过高引起的在全空间上聚类的困难.针对高维分类型数据,本文提出了一种自底向上的子空间层次聚类算法,该算法在全局范围内建立一个最相似线性表用来记录每个簇类与其最相似的簇类的相似度,在聚类过程中,选取最相似的簇类合并,并通过维护此线性表产生最相似的簇类.此算法在基于信息熵的意义上能够较准确地搜索簇类的子空间.通过Zoo和Soybean两个典型的分类型数据实验发现,相对于其它相关聚类算法,该算法在聚类的准确率和稳定性方面表现出较高的优越性.     

两阶段最小二乘回归子空间聚类方法

针对高维数据的非线性特性会降低最小二乘回归(LSR)子空间聚类的性能,提出两阶段LSR(TLSR)子空间聚类方法.该方法利用LSR的表示系数定义局部信息惩罚项,构造局部约束LSR方法.在8个数据集上的实验表明该方法适合高维数据的聚类.     

基于单维分割的高维数据聚类算法HDCA_SDP

提出一种基于单维分割的高维数据聚类算法HDCA_SDP, 该算法利用单维空间能划分数据的性质,对整个数据集进行逐维聚类,解决了传统聚类算法带来的维度困扰问题,对数据集大小和数据空间维数具有良好的可伸缩性,且聚类结果的精度比传统的高维聚类算法有较大的提高. 实验结果表明,该算法在处理高维大规模数据时是有效的.     

基于属性熵和加权余弦相似度的离群算法

离群点检测是数据挖掘的一个重要研究方向,大多数离群数据挖掘算法在应用到高维数据集时效率较低。给出了一种基于属性熵和加权余弦相似度的离群数据挖掘算法LEAWCD.该算法首先根据局部属性熵分析每个对象在其k-邻域内的局部离群属性,并依据各离群属性的属性偏离度自动设置属性权向量;其次使用对高维数据有效的余弦相似度经加权后度量各对象在k-邻域内的离群程度,实现高维局部离群点检测;最后采用国家天文台提供的天体光谱数据作为数据集,实验验证了LEAWCD算法具有伸缩性强和检测精度高等优点。