基于ELM的局部空间信息的模糊C均值聚类图像分割算法

极限学习机（Extreme learning machine, ELM）作为一种新技术具有在回归和分类中良好的泛化性能。局部空间信息的模糊C均值算法(Weighted fuzzy local information C-means, WFLICM)用邻域像素点的空间信息标记中心点的影响因子,增强了模糊C均值聚类算法的去噪声能力。基于极限学习机理论,对WFLICM进行改进优化,提出了基于ELM的局部空间信息的模糊C均值聚类图像分割算法(New kernel weighted fuzzy local information C-means based on ELM,ELM-NKWFLICM)。该方法基于ELM特征映射技术,将原始数据通过ELM特征映射技术映射到高维ELM隐空间中,再用改进的新核局部空间信息的模糊C均值聚类图像分割算法(New kernel weighted fuzzy local information C-means,NKWFLICM)进行聚类。 实验结果表明 ELM-NKWFLICM算法具有比WFLICM算法更强的去噪声能力,且很好地保留了原图像的细节,算法在处理复杂非线性数据时更高效, 同时克服了模糊聚类算法对模糊指数的敏感性问题。     

Fuzzy discriminant analysis with kernel methods

A novel fuzzy nonlinear classifier, called kernel fuzzy discriminant analysis (KFDA), is proposed to deal with linear non-separable problem. With kernel methods KFDA can perform efficient classification in kernel feature space. Through some nonlinear mapping the input data can be mapped implicitly into a high-dimensional kernel feature space where nonlinear pattern now appears linear. Different from fuzzy discriminant analysis (FDA) which is based on Euclidean distance, KFDA uses kernel-induced distance. Theoretical analysis and experimental results show that the proposed classifier compares favorably with FDA.     

基于模糊核c-means 算法的位置指纹聚类

提出一种针对位置指纹的模糊核c-means聚类算法.将位置指纹归结为一种服从正态分布的区间值数据以反映接入点信号强度采样值的不确定性,通过区间中值和大小确定的正态分布函数将位置指纹映射为特征空间中的一点,并在该特征空间中采用基于核方法的模糊c-means算法对其进行聚类.通过ZigBee定位实验表明,该方法对于位置指纹的分类效果明显好于基于信号强度平均值的c-means聚类,可在保证定位精度的前提下有效降低定位的计算量.     

犹豫模糊核C-均值聚类用于数据库系统选择

在处理属性值为犹豫模糊信息的聚类分析问题过程中,一般性的犹豫模糊聚类算法在样本空间层面处理过程中存在消耗时间长、距离结果不精确等不足。为了解决这一问题,建立了一种新颖的犹豫模糊聚类算法,即犹豫模糊核C-均值聚类算法,该算法运用核函数将样本空间中的数据映射到一个高维特征空间。结果显示,通过提出的犹豫模糊核C-均值聚类算法能够扩大不同样本之间的差异,并且使得聚类结果更加准确。最后,通过数据库系统选择的仿真实验,验证了所提出的犹豫模糊核C-均值聚类算法的可行性和有效性。     

基于成对约束的动态加权半监督模糊核聚类

针对样本间的不均衡性,提出一种基于成对约束的动态加权半监督模糊核聚类算法。在传统模糊聚类算法中加入半监督学习机制,通过Mercer核将原数据空间映射到特征空间,为特征空间中的每个向量分配一个动态权值,由此得到新的目标函数,并结合一种简单的核参数选择方法实现数据分类。理论分析和实验结果表明,与模糊核聚类算法及成对约束的竞争群算法相比,该算法具有更好的聚类效果。     

核空间广义均衡模糊C-均值聚类算法

目的 针对现有广义均衡模糊C-均值聚类不收敛问题,提出一种改进广义均衡模糊聚类新算法,并将其推广至再生希尔伯特核空间以便提高该类算法的普适性。方法 在现有广义均衡模糊C-均值聚类目标函数的基础上,利用Schweizer T范数极限表达式的性质构造了新的广义均衡模糊C-均值聚类最优化目标函数,然后采用拉格朗日乘子法获取其迭代求解所对应的隶属度和聚类中心表达式,同时对其聚类中心迭代表达式进行修改并得到一类聚类性能显著改善的修正聚类算法;最后利用非线性函数将数据样本映射至高维特征空间获得核空间广义均衡模糊聚类算法。结果 对Iris标准文本数据聚类和灰度图像分割测试表明,提出的改进广义均衡模模糊聚类新算法及其修正算法具有良好的分类性能,核空间广义均衡模糊聚类算法对比现有融入类间距离的改进模糊C-均值聚类(FCS)算法和改进再生核空间的模糊局部C-均值聚类(KFLICM)算法能将图像分割的误分率降低10%30%。结论 本文算法克服了现有广义均衡模糊C-均值聚类算法的缺陷,同时改善了聚类性能,适合复杂数据聚类分析的需要。     

The support vector machine based on intuitionistic fuzzy number and kernel function

Fuzzy support vector machine applied a degree of membership to each training point and reformulated the traditional support vector machines, which reduced the effects of noises and outliers for classification. However, the degree of membership only considered the distance from samples to the class center in the sample space, while neglected the situation of samples in the feature space and easily mistook the edge support vectors as noises. To deal with the aforementioned problems, the support vector machine based on intuitionistic fuzzy number and kernel function is proposed. In the high-dimensional feature space, each training point is assigned with a corresponding intuitionistic fuzzy number by the use of kernel function. Then, a new score function of the intuitionistic fuzzy numbers is introduced to measure the contribution of each training point. In the end, the new support vector machine is constructed according to the score value of each training point. The simulation results demonstrate the effectiveness and superiority of the proposed method.     

基于核的可能性聚类算法

针对模糊C-均值算法聚类分析时的缺陷，采用能够较好地处理噪音和孤立点的可能性聚类算法，并将核学习方法的思想应用于可能性聚类算法中，提出一种基于核的可能性聚类算法。该方法利用Mercer核将观察空间的待分类样本点经过一个非线性映射后，映射到一个高维的核空间，突出不同类别样本之间的特征差异，使得原来线性不可分的样本点在核空间中变得更加线性可分，从而更好地聚类。经仿真实验表明，基于核的可能性聚类算法比模糊C-均值以及可能性聚类算法具有更好的聚类效果，且算法能够很快地收敛。     

离群模糊核聚类算法

一般说来,离群点是远离其他数据点的数据,但很可能包含着极其重要的信息.提出了一种新的离群模糊核聚类算法来发现样本集中的离群点.通过Mercer核把原来的数据空间映射到特征空间,并为特征空间的每个向量分配一个动态权值,在经典的FCM模糊聚类算法的基础上得到了一个特征空间内的全新的聚类目标函数,通过对目标函数的优化,最终得到了各个数据的权值,根据权值的大小标识出样本集中的离群点.仿真实验的结果表明了该离群模糊核聚类算法的可行性和有效性.     

Feature extraction using 2DIFDA with fuzzy membership

In this paper, a new method called fuzzy two-dimensional inverse Fisher discriminant analysis (fuzzy 2DIFDA) directly based on 2D image matrices rather than image vectors is proposed for feature extraction and recognition. In the proposed method, the distribution information of samples is first characterized using fuzzy set theory, and the corresponding fuzzy scatter matrices are then redefined. Image discriminant features which have embedded the fuzzy information are finally extracted by selecting 2D principal components and 2D inverse Fisher discriminant vectors. Experimental results on FERET face database and FKP database demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于知识量加权的直觉模糊均值聚类方法

针对聚类算法中特征数据对聚类中心贡献的差异性及算法对初始聚类中心的敏感性等问题,提出一种基于知识量加权的直觉模糊均值聚类方法。首先将原始数据集直觉模糊化并改进最新的直觉模糊知识测度计算知识量,据此实现数据集特征加权,再利用核空间密度与核距离初始化聚类中心,以提高高维特征数据集的计算精度与聚类效率,最后基于类间样本距离与最小知识量原理建立聚类优化模型,得到最优迭代算法。基于UCI人工数据集的实验结果表明,所提方法较大程度地提高了聚类的准确性与迭代效率,分类正确率及执行效率分别平均提高了10.63%和31.75%,且具有良好的普适性和稳定性。该方法首次将知识测度新理论引入模糊聚类并取得优良效果,为该理论在其他相关领域的潜在应用开创了新例。     

最大边界模糊核超球分类方法

为了提高多类问题的分类精度,提出最大边界模糊核超球(LMFKHB)算法。首先将样本数据通过核函数映射到高维数据特征空间,然后利用提出的方法找出各个判决函数;同时引入模糊隶属函数解决死区样本的错分问题,从而增强了算法适应性,提高了分类精度。人造数据和现实数据的实验结果表明最大边界模糊核超球算法具有较好的性能。     

核空间中智模糊聚类及图像分割应用

目的 为了更有效地提高中智模糊C-均值聚类对非凸不规则数据的聚类性能和噪声污染图像的分割效果,提出了核空间中智模糊均值聚类算法。方法 引入核函数概念。利用满足Mercer条件的非线性问题,用非线性变换把低维空间线性不可分的输入模式空间映射到一个先行可分的高维特征空间进行中智模糊聚类分割。结果 通过对大量图像添加不同的加性和乘性噪声进行分割测试获得的核空间中智模糊聚类算法提高了现有算法的对含噪声聚类的鲁棒性和分类性能。峰值信噪比至少提高0.8 dB。结论 本文算法具有显著的分割效果和良好的鲁棒性,并适应于医学,遥感图像处理需要。     

小波核局部Fisher判别分析的高光谱遥感影像特征提取

为了提高高光谱遥感影像的分类精度,充分利用影像的光谱和局部信息,文中提出小波核局部Fisher判别分析的高光谱遥感影像特征提取方法.通过小波核函数将数据集从低维原始空间映射至高维特征空间,考虑到数据的局部信息,利用加权矩阵计算散度矩阵,对局部Fisher判别准则函数求解最优特征矩阵,使不同类别的样本在高维特征空间中的可分离性更佳.在2个公开高光谱数据集上的实验表明,文中方法的总体分类精度和Kappa系数都有所提高.     

低秩约束的非线性属性选择算法

针对高维的数据中往往存在非线性、低秩形式和属性冗余等问题,提出一种基于核函数的属性自表达无监督属性选择算法——低秩约束的非线性属性选择算法（LRNFS）。首先,将每一维的属性映射到高维的核空间上,通过核空间上的线性属性选择去实现低维空间上的非线性属性选择;然后,对自表达形式引入偏差项并对系数矩阵进行低秩与稀疏处理;最后,引入核矩阵的系数向量的稀疏正则化因子来实现属性选择。所提算法中用核矩阵来体现其非线性关系,低秩考虑数据的全局信息进行子空间学习,自表达形式确定属性的重要程度。实验结果表明,相比于基于重新调整的线性平方回归（RLSR）半监督特征选择算法,所提算法进行属性选择之后作分类的准确率提升了2.34%。所提算法解决了数据在低维特征空间上线性不可分的问题,提升了属性选择的准确率。     

Kernel matched subspace detectors for hyperspectral target detection

In this paper, we present a kernel realization of a matched subspace detector (MSD) that is based on a subspace mixture model defined in a high-dimensional feature space associated with a kernel function. The linear subspace mixture model for the MSD is first reformulated in a high-dimensional feature space and then the corresponding expression for the generalized likelihood ratio test (GLRT) is obtained for this model. The subspace mixture model in the feature space and its corresponding GLRT expression are equivalent to a nonlinear subspace mixture model with a corresponding nonlinear GLRT expression in the original input space. In order to address the intractability of the GLRT in the feature space, we kernelize the GLRT expression using the kernel eigenvector representations as well as the kernel trick where dot products in the feature space are implicitly computed by kernels. The proposed kernel-based nonlinear detector, so-called kernel matched subspace detector (KMSD), is applied to several hyperspectral images to detect targets of interest. KMSD showed superior detection performance over the conventional MSD when tested on several synthetic data and real hyperspectral imagery.     

基于核函数的稀疏属性选择算法

鉴于传统属性选择算法无法捕捉属性之间的关系的问题,文中提出了一种非线性属性选择方法。该方法通过引入核函数,将原始数据集投影到高维的核空间,因在核空间内进行运算,进而可以考虑到数据属性之间的关系。由于核函数自身的优越性,即使数据通过高斯核投影到无穷维的空间中,计算复杂度亦可以控制得较小。在正则化因子的限制上,使用两种范数进行双重约束,不仅提高了算法的准确率,而且使得算法实验结果的方差仅为0.74,远小于其他同类对比算法,且算法更加稳定。在8个常用的数据集上将所提算法与6个同类算法进行比较,并用SVM分类器来测试分类准确率,最终该算法得到最少1.84%,最高3.27%,平均2.75%的提升。     

动态权值混合C-均值模糊核聚类算法*

PCM算法存在聚类重叠的缺陷,PFCM算法同时利用隶属度与典型值把数据样本划分到不同的类中,提高了算法的抗噪能力,但PFCM算法对样本分布不均衡的聚类效果并不十分理想。针对此不足,可以通过Mercer核把原来的数据空间映射到特征空间,并为特征空间的每个向量分配一个动态权值,从而得到特征空间内的目标函数。理论分析和实验结果表明,相对于其他经典模糊聚类算法,新算法具有更好的健壮性和聚类效果。     

Fuzzy C-means based clustering for linearly and nonlinearly separable data

In this paper we present a new distance metric that incorporates the distance variation in a cluster to regularize the distance between a data point and the cluster centroid. It is then applied to the conventional fuzzy C-means (FCM) clustering in data space and the kernel fuzzy C-means (KFCM) clustering in a high-dimensional feature space. Experiments on two-dimensional artificial data sets, real data sets from public data libraries and color image segmentation have shown that the proposed FCM and KFCM with the new distance metric generally have better performance on non-spherically distributed data with uneven density for linear and nonlinear separation.     

核稀疏保留投影及在步态识别中的应用

针对已有基于线性变换的稀疏保留投影方法在解决实际问题时,会遇到维数灾难和小样本问题.通过引入核方法,提出一种核稀疏保留投影方法.首先采用非线性变换将原始数据映射到高维特征空间,而后在这个高维空间进行稀疏重构,并对得到的系数矩阵进行降维优化,最终得到所需的投影矩阵.将其应用到步态识别中,采用CASIA(B)步态数据库进行实验分析,实验结果表明,本文方法取得了令人满意的识别效果.