用于犯罪空间聚集态研究的优化聚类算法

针对犯罪空间聚集态研究算法中有关窗宽优化选择问题,将动态优化窗宽算法与DENCLUE(DENsity-based CLUstEring)算法结合,提出一种新的聚类算法。以入室盗窃案件为例,研究了该算法在犯罪热点探测方面的应用。结果显示引入优化窗宽算法后,可得到较为精确的聚类中心位置及概率密度变化趋势,并且当格网边长与邻近格网距离阈值及邻近点距离阈值之比为2:3:1时会得到较好的热点分析结果。通过分析犯罪热点分布图,可协助公安机关调整警力配置,加强案件高发区警力巡逻。     

基于密度峰值聚类的电力大数据异常值检测算法

为了解决传统算法检测准确性低,复杂性高不适于电力大数据异常值检测的问题,通过密度峰值聚类算法研究了电力大数据异常值检测问题。分析了密度峰值聚类算法的聚类过程。按照聚类中心选择原则,通过相邻距离和密度的归一化乘积对聚类点的差异度进行衡量,按照差异度的统计特性与改变趋势选择最大的一组点当成聚类中心。按照z空间填充曲线与高维数据点z携带位置信息特性提出基于z的分布式密度峰值聚类算法,降低异常检测复杂性,以达到电力大数据异常值检测要求。采用优化后的密度峰值聚类算法对电力大数据异常值进行检测,在局部密度超过阈值,同时距离超过阈值的情况下,认为相应电力数据点为异常值。将基于距离的检测算法和基于密度的检测算法作为对比进行测试,结果表明:所提算法得到的异常电力数据点,和实际情况相符,和其他两种算法相比没有出现错检测和漏检测的情况。可见所提算法适于电力大数据异常值检测,且检测结果准确性高。     

层次聚类法在空间犯罪热点分析中的应用

当前,基于核密度估计的空间犯罪热点分析方法存在着无法确定热点的分布范围和难以支持警务决策等不足.相比之下,数据挖掘中的层次聚类算法则能够根据犯罪活动的位置信息确定出不同空间尺度下的犯罪热点的分布范围和具体的热点数量,因此具有更好的优势.该文介绍了层次聚类算法的基本原理,并基于实际案例数据对层次聚类算法与核密度估计算法的热点分析结果进行了比较,并对基于层次聚类算法的犯罪热点分析在情报分析和警务决策方面的应用进行了讨论.     

基于菌群优化的K均值聚类算法研究

为了提高数据挖掘的聚类准确度,提出了一种基于菌群优化的K均值(K-means)聚类算法.采用K均值算法建立数据聚类模型.根据聚类类别数设定多个聚类中心坐标.设定所属类别距离阈值,然后计算待聚类点和所有中心点距离来划分该聚类点的类别.根据参与聚类各节点和各自中心点的距离值建立适应度函数.引入菌群优化算法对K均值聚类过程进...     

基于距离阈值的自适应K-均值聚类算法

为快速有效地确定聚类中心,提出一种基于距离阈值的自适应K-均值聚类算法.首先确定合理的距离阈值,其次根据距离阈值确定初始聚类中心位置及个数,最后对位置相近的聚类中心簇进行合并,获得新的聚类中心位置及个数.结果表明,该方法可以自动确定k值及中心位置,有效避免将离群点错误聚类,从而改善了聚类效果.     

基于最小距离的k－means初始中心点优化算法

作者针对传统k－means初始点的选择提出基于最小距离的优化算法。首先构造数据点集的带权无向图,更新数据点间的最小距离,然后利用最小距离获取数据点的密度函数,通过数据点的密度获取初始聚类中心,最后根据带权无向图中的路径长度获取邻近数据点形成初始聚类,对初始聚类内的数据点平均得到该类簇的聚类中心。实验结果表明,在相同的条件下所提算法在聚类效果上优于传统的k－means算法。     

一种改进的聚类和孤立点检测算法

对基于距离的聚类及基于密度的孤立点检测方法进行了分析研究,提出了一种基于距离和密度的聚类和孤立点检测算法DDBCOD.该算法根据距离和密度阈值对数据进行聚类,并发现数据中的孤立点.实验表明,该算法能够识别任意形状的聚类,对高维数据有效,能够很好地识别出孤立点.     

基于阈值的BIRCH算法改进与分析

平衡迭代规约层次聚类(balanced iterative reducing and clustering using hierarchies, BIRCH)算法是一个综合的层次聚类算法。但BIRCH算法为叶子节点中的簇设置统一的空间阈值,根据数据对象与簇之间的距离来决定数据对象的插入位置,从而忽略了簇与簇之间的关系;此外,算法在分裂节点时,选取距离最远的2个聚类特征作为子簇,其他聚类特征会根据与这2个聚类特征之间的距离关系分裂为另外的子簇,造成处于簇与簇之间的样本数据错误分类,这样会忽略聚类特征之间的关系。针对BIRCH算法的这2个问题,提出了基于阈值的自适应算法,用于解决原算法统一空间阈值的问题;并在针对聚类特征关系的问题上,结合朴素贝叶斯算法对原算法进行改进。对改进后BIRCH算法与传统的算法进行仿真实验。结果表明,改进算法在损失效率的情况下,聚类效果得到了明显的改善,并且与其他算法相比,所提算法具有不错的表现性,而且具有跨数据集的鲁棒性。     

协方差测距算法在多维聚类分析中的优化研究

为了在多维聚类分析中运用有效距离度量方法表征数据对象的邻近度,提出一种协方差测距（covariance distance measure analysis,CDM）算法,首先,采用模糊C均值(fuzzy c-means,FCM)方法对数据对象赋予权值,得到每个样本点相对类别特征的隶属度,再依据隶属度计算每个样本的差异度;其次,为了使类别分离最大化,用样本点同关联类别的协方差距离度量代替模糊聚类中欧式距离度量作为优化问题的第一个标准,使相似数据对象更为接近;最后,用样本点间的协方差距离度量作为第二个优化标准,使相异数据相互隔开,交替固定变量迭代计算最优解,使聚类指标和距离度量学习参数同时得到优化,获得更好的聚类结果。在不同数据集上的实验结果表明,与FCM-Sig和UNCA算法相比,CDM算法在聚类准确性和算法收敛性方面均有更好表现。     

基于粒子群优化的马氏距离模糊聚类算法

为解决传统模糊聚类迭代算法对初始化敏感,易陷入局部最优及处理高维数据时精度下降的问题,对基于马氏距离的模糊聚类算法(fuzzy c-means algorithm based on Mahalanobis distance,M-FCM)进行优化。将马氏距离代替欧氏距离,通过构造类内紧致度、类间分离度与类间清晰度结合的适应度函数,利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)对马氏距离模糊聚类进行研究,提出了基于粒子群优化的马氏距离模糊聚类算法(Mahalanobis distance fuzzy clustering algorithm based on particle swarm optimization,DPSOM-FCM),并将此新算法与FCM(fuzzy c-means algorithm),M-FCM,PSO-FCM,IFPSOFCM(importance for fuzzy clustering algorithm based on particle swarm optimization)算法,在UCI(university of californiairvine)数据库的6个标准数据集上进行实验对比分析。结果表明,DPSOM-FCM算法具有算法收敛性和聚类有效性,并且聚类精确度优于其他算法,对高维数据的聚类识别能力强,即该算法具有全局优化作用。     

基于马氏距离的模糊聚类优化算法——KM-FCM

为了解决以欧氏距离作为相似性准则的传统模糊聚类算法对多维数据处理不利的问题,采用马氏距离代替欧氏距离,对基于马氏距离的模糊聚类算法进行优化研究,以增强基于马氏距离的模糊聚类算法的聚类效果和能力。通过构造启发式搜索与k-means算法结合的初始优化方法,利用可以自动调节最佳聚类数的有效性函数,提出了一种优化算法KM-FCM,并将此新算法与FCM,FCM-M,M-FCM聚类算法在3个标准数据集上进行了实验。结果表明,KM-FCM算法有效,聚类精度比FCM,FCM-M,M-FCM高,对高维数据聚类识别能力强,具有全局优化作用,并且聚类个数无需提前设定。新算法可为基于马氏距离的模糊聚类算法的优化提供参考。     

多尺度探查偷车案件的犯罪时空热点

犯罪热点探查逐渐成为被动式转向主动式警务工作的关键.现有许多研究提出多种犯罪分析方法,得到较好成果.本文关注时空分析中的尺度问题,以某区偷盗"三车"案件为例,提出分析时空热点的两种多尺度方法,并据此分析,为警务实务提供参考.这两种方法与结论是:①结合尺度法与传统的严格法整合时间数据,在单尺度数据不足时也能探查到时间热点.分析得到研究区偷车案件存在较显著的30 d周期和极显著的20 h周期,警务工作可借此调整轮班时间.②以30 d周期作分析,在DBSCAN算法中设置评估函数(凸包案件密度中值),自适应选择最优尺度探查空间最优热点分布,分布的最优性由主流的PAI指数验证.分析得到研究区的某些地铁站与居民区需要重点防护.     

基于最小覆盖圆时空聚类算法的出行轨迹停驻点识别

本文面向出行GPS轨迹中停驻点的识别问题,提出一种基于最小覆盖圆的时空聚类方法。使用停驻范围阈值对轨迹点进行聚类,使用停驻时间阈值对聚类类簇进行初步过滤,使用类簇近邻距离与类簇近邻时间两个阈值对预过滤类簇进行合并,继而使用停驻时间阈值进行最终过滤得到停驻时段与停驻点。该算法改进了已有时空聚类算法中初始类簇的确定方法,提高了计算效率。由于现有的查全率与查准率无法准确衡量停驻点识别结果的精度,基于停驻时段精确度对查全率与查准率计算计算方法进行修改。使用包含9 923个轨迹点的轨迹进行算法有效性检验,轨迹中包含的三个停驻时段均得到有效识别,查准率与查全率均为0.82,实验结果表明,该算法在轨迹重合度高以及轨迹漂移等情形下具有较高的准确性。     

一种基于距离的聚类和孤立点检测算法

提出了一种基于距离的聚类和孤立点检测算法(DBCOD),根据距离阈值对数据点进行聚类,在聚类过程中记录每个数据点的密度,并根据密度阈值确定数据点是否为孤立点.实验结果表明,该算法不仅能够对数据集进行正确的聚类,可以发现任意形状的聚类,算法执行效率优于DBSCAN,具有对噪音数据、数据输入顺序不敏感等优点,同时还能有效地进行孤立点检测.     

基于方差优化谱聚类的热点区域挖掘算法

为改善交通拥堵的情况,本文利用聚类分析方法对移动轨迹数据进行挖掘,识别居民出行的热点区域。传统的Ng-Jordan-Weiss （NJW）谱聚类算法常使用K-means聚类算法来实现最后的聚类操作,然而K-means聚类算法存在对初始值敏感、容易陷入局部最优的缺陷,影响对热点区域的挖掘结果。因此,本研究将方差优化初始中心的K-medoids聚类算法运用到谱聚类算法最后聚类阶段,提出基于方差优化谱聚类的热点区域挖掘算法（Hot Region Mining algorithm based on improved K-medoids Spectral Clustering,HRM-KSC）,然后在真实的轨迹数据集上进行试验。试验结果发现,HRM-KSC算法聚类结果的轮廓系数更高,表明HRM-KSC算法改善了NJW谱聚类算法,提高了聚类质量。     

最优距离聚类和特征融合表达的关键帧提取

为了提高视频关键帧提取的质量和效率,提出一种基于最优距离聚类和特征融合表达的视频关键帧提取算法。在视频帧间差异性分析基础上,寻找并确定最优帧间距离阈值,采用无监督聚类算法对帧间距离进行聚类,获得类别数目最优的类图像集;计算图像的颜色复杂度和信息熵并融合,按照类中图像特征值"平均"的思想提取类代表帧,组成视频关键帧。对4个监测视频进行实验,结果显示:该算法提取关键帧的平均保真度为96.72%、平均压缩率为96.42%,运行时间也较短,与两种典型的基于聚类的关键帧提取方法相比,在相同的压缩率情况下,算法保真度大幅度提高,而运行时间较小或相当。该算法解决了无监督聚类对阈值的依赖性问题,兼顾了视频中运动目标变化和环境异常两种情况,具有良好的性能和适应性。     

基于影响空间的初始中心点优化K-means聚类算法

针对K-means聚类算法依赖初始点、聚类结果受初始点的选取影响较大的缺陷,给出了一种稳定的基于影响空间的初始点优化K-means聚类算法。该算法借助了影响空间数据结构和定义的加权距离吸引因子,将特殊中心点合并为K个微簇,并对微簇中的数据点加权平均得到K个初始中心点,然后执行K-means算法;最后,理论分析和实验结果表明,该初始点优化K-means聚类算法能够有效降低噪声数据对聚类结果的影响,在聚类结果、聚类过程效率方面有较大优势。     

机器学习的基石：聚类任务的现状与挑战

[目的/意义]随着信息技术的快速发展,各个领域积累的数据呈现出规模大、种类多、结构复杂等特点,这些都为已有的无监督聚类算法提出了严峻挑战。[方法/过程]该文对近年来提出的各种聚类算法进行了综述。[结果/结论]根据聚类算法可处理的数据类型不同,聚类算法可分为基于向量表示的聚类算法和基于关系表示的聚类算法;从建模策略的角度,聚类算法可分为基于模型优化的算法以及基于启发式的算法。其中,基于模型优化的算法重点分析了k-means算法以及图割算法的研究现状,并给出了两种算法之间的差别和联系,进而解释了为什么k-means模型只能处理球形数据,而图割模型可以处理非凸数据。基于启发式的算法以密度聚类算法为例展开分析。此外,鉴于无监督聚类算法面临的非凸优化难题,该文还分析讨论了无监督聚类算法的各种优化方法。最后,归纳总结了现有算法与优化方法的主要特点,并指出了现阶段聚类方法存在的问题以及未来的研究方向。     

基于PSO的WFCM算法研究及其在医保欺诈行为发现中的应用

【目的】在没有先验知识的前提下,采用基于粒子群优化算法(PSO)的加权模糊C-均值(WFCM)聚类算法,从30多万条记录的医疗保险数据中挖掘出疑似医疗保险欺诈的记录。【方法】首先,引用改进的欧式距离、相似性函数以及交叉熵函数并通过PSO算法极小化交叉熵函数,对属性权重进行分析;其次,选取Calinski-Harabasz(CH)有效性指标,展开聚类有效性的研究;然后,基于数据预处理的结果将数据运用于PSO算法,不断更新得到各属性的权重,并运用聚类有效性评价中的CH有效性指标来动态估计最佳聚类个数,提高FCM聚类的速度;最后,将属性权重和最佳聚类数应用于FCM聚类算法,根据隶属度矩阵聚类得到疑似医疗保险欺诈结果。【结果】基于上述研究方法,本研究根据最后的隶属度矩阵来进行聚类分析。【结论】将优化的权重应用于加权FCM聚类算法与聚类有效性评价,既提高了聚类算法的高效性,又避免了主观评价对分类的影响。     

基于图密度峰值聚类算法的热点路段发现

传统的密度峰值聚类算法不仅具有较高的计算复杂度且未考虑路网固有的拓扑结构,无法衡量各路段之间的关联关系。针对这一问题,提出基于图密度峰值聚类算法的出行热点路段发现。该算法将交通路网用图模型结构,然后以各路段为基本单元计算局部密度及高局部密度距离并画出决策图找出聚类中心,最后结合实际区域的兴趣点分析该聚类簇成为热点路段的潜在可能。借助于图模型表达形式的优势,该算法不仅可以大幅度提升算法的计算复杂度,而且可以更加准确合理的找出热点路段。通过在滴滴-成都轨迹数据集上的实验表明,图密度峰值聚类算法具有更高的热点路段发现精度,并且在计算效率上有大幅度提升。