基于K近邻隶属度的聚类算法研究

经典模糊C均值聚类算法（FCM）基于欧氏距离,存在不同规模类簇不能正确聚类问题,针对此问题提出一种基于[K]近邻隶属度的模糊C均值聚类算法（KNN_FCM）。讨论了基于[K]近邻隶属度的粗糙C均值聚类算法（KNN_RCM）和粗糙模糊C均值聚类算法（KNN_RFCM）,此方法避免了传统粗糙C均值聚类算法（RCM）和粗糙模糊C均值聚类算法（RFCM）中阈值选择问题。将KNN_FCM、KNN_RCM、KNN_RFCM分别与FCM、RFM、RFCM在UCI数据集上进行仿真比较,结果表明新方法是可行、有效的。     

基于阴影集的粗糙模糊可能性C均值聚类算法

相对于硬聚类算法,软聚类算法可以更好地表示具有不精确边界的类簇。粗糙集和模糊集均是用于描述不确定数据的有效的数学工具,二者互为补充。研究人员已经将粗糙集和模糊集的概念相结合,并应用到聚类算法中,提出了粗糙模糊可能性C均值聚类算法。而文中通过引入阴影集,有效地解决了粗糙模糊可能性C均值聚类算法中的阈值选择问题。     

基于改进模糊聚类算法鲁棒的图像分割

对噪声图像提出了一种改进的模糊聚类分割算法。因为模糊C均值聚类(FCM)算法具有对噪声数据敏感的缺点,该算法通过提升意义更趋明晰的模糊隶属度来改变模糊聚类中的目标函数,即通过在标准的FCM算法中使用到类的Voronoi cell的距离来取代到类的原型的欧氏距离,从而增强了聚类结果的鲁棒性。实验结果表明,改进的算法较之于FCM对于噪声图像的分割有更好的鲁棒性。     

面向时间序列的鲁棒性半监督模糊C均值聚类

针对时间序列模糊C均值聚类算法对噪声数据敏感,及其未能将数据中少量已标记数据所包含的监督信息进行有效利用的问题,提出了一种改进的鲁棒性半监督模糊C均值聚类算法。该算法中先使用马氏距离提出一种样本不确定性分析方法,并加入到半监督模糊C均值聚类建模中,以消除噪声点的影响。并改进半监督模糊C均值聚类的部分监督机制来加大已标记数据的监督能力。采用能够弹性度量时间序列相似性的时间扭曲编辑距离代替欧氏距离进行聚类。通过对7组公开的时间序列数据集进行实验对比,结果表明所提算法具有良好的聚类效果。     

一种加权模糊C均值聚类算法及其在图像分割中的应用

现有的加权模糊C均值聚类算法中,属性加权是一个不断迭代、重复计算的过程,费时费力。针对这种情况,提出Fisher线性判别率进行属性加权。算法首先直接计算每一维属性对模糊聚类的贡献度,其次对所有属性的贡献度进行归一化处理然后加权聚类。在人工和实际数据集所做实验表明:该算法在提高聚类速度的同时,聚类效果上也优于其他同类加权模糊C均值聚类算法。     

半监督加权模糊C均值聚类算法

对于团状、每类样本数相差较大的数据集,FCM算法和半监督模糊C均值聚类算法都不是最佳聚类方法,因为它们对数据集有等划分趋势。针对这种情况,利用样本点分布密度大小作为权值,结合半监督学习方法,提出半监督点密度加权模糊C均值聚类算法。在半监督学习过程中,对于求极值的问题采用模拟退火算法。结果证明,点密度加权模糊C均值聚类算法确实能提高聚类精度。     

基于核函数距离测度的加权模糊C均值聚类与Markov空域约束的快速鲁棒图像分割

由于模糊C均值聚类算法（FCM）存在两大缺陷：（1）对于非球形的数据聚类形式鲁棒性不够；（2）只考虑图像中的数值特征信息，而忽略了像素间的空间约束关系，因此FCM算法在对含有噪声的图像进行分割时缺乏足够的鲁棒性。针对以上问题，本文提出了一种结合Markov空域约束与基于核函数距离测度的加权模糊c均值聚类的快速鲁棒图像分割方法。为克服缺点（1），我们使用基于核函数的距离测度取代FCM中的欧氏距离，并使用加权模糊聚类的方式保证了计算的简洁性。与此同时，我们用Markov随机场描述图像的空域约束信息，并且通过数据融合的方法将模糊分割结果与空域约束信息结合在一起，从而得到既包含像素数值特征又包括空域约束信息的图像分割场。这样既克服了传统模糊C均值聚类算法的缺点，又最大限度地保证了分割算法计算的简单有效性。     

特征逐减的可能性模糊聚类算法

模糊C均值聚类（FCM）和可能性模糊C均值聚类（PFCM）没有考虑样本特征项及每个样本对聚类的贡献程度，存在对噪声较敏感的问题。特征减少的模糊聚类算法FRFCM可剔除数据集中无效特征量，且考虑了剩余特征量的权重，具有更好的聚类性能。对此，在可能性模糊C均值聚类算法（PFCM）的基础上将其与FRFCM算法相结合，提出新的特征逐减的可能性模糊C均值聚类算法（FRPFCM）。该算法解决了PFCM算法参数依赖的问题，且在迭代过程中可自动淘汰无效特征项并更新各特征项对聚类的贡献程度。对人工数据集以及UCI数据集进行测试的结果表明，提出的FRPFCM算法可得到更高的聚类准确率，所需迭代次数更少，算法收敛速度更快。     

基于局部密度自适应度量的粗糙K-means聚类算法

通过引入上、下近似的思想,粗糙K-means已成为一种处理聚类边界模糊问题的有效算法,粗糙模糊K-means、模糊粗糙K-means等作为粗糙K-means的衍生算法,进一步对聚类边界对象的不确定性进行了细化描述,改善了聚类的效果。然而,这些算法在中心均值迭代计算时没有充分考虑各簇的数据对象与均值中心的距离、邻近范围的数据分布疏密程度等因素对聚类精度的影响。针对这一问题提出了一种局部密度自适应度量的方法来描述簇内数据对象的空间特征,给出了一种基于局部密度自适应度量的粗糙K-means聚类算法,并通过实例计算分析验证了算法的有效性。     

基于改进型模糊聚类的模糊系统建模方法

结合减法聚类和模糊C均值聚类，提出了一种改进型聚类算法，加快了收敛速度．利用改进后的算法对模糊系统输入或输出的样本集聚类，对聚类结果采用Trust-Region法拟合高斯型和S型函数，以实现模糊系统输入、输出空间的划分和隶属度函数参数的确定．结合MATLAB的模糊和曲线拟合工具箱，详述了如何在标准算法上进行改进和模糊系统建模．通过对IRIS标准数据聚类实验以及在解决机械加工误差复映问题上的应用，验证了改进后算法和建模方法的有效性．     

几何距优化质心结合隶属度约束RFCM的脑MRI图像分割算法

针对现有图像分割算法聚类复杂以及分割精度不够高的问题,提出了基于几何距优化质心和粗糙模糊C-均值（RFCM）相结合的医学图像聚类分割算法。首先建立软集表示的像素集,并计算每个像素与质心之间的距离,然后基于像素和质心之间的最小距离,将像素分组到聚类中。为了将软集应用到粗糙模糊C-均值中,定义了一个模糊软集,进一步将输入图像转换为二值图像,通过计算连通区域的几何距选择适当的质心。最后利用这些新的质心计算更新像素的隶属度值,从而完成模糊聚类划分。在Allen Brain Atlas等三个医学数据库上评估了所提出混合算法的性能,获得的Jaccards系数和分割精度（SA）都优于几种对比算法。实验证明,提出的聚类分割算法具有良好的性能。     

快速鲁棒核空间模糊聚类分割

目的 传统模糊C-均值聚类应用于图像分割仅考虑像素本身的聚类问题,无法克服噪声干扰对图像分割结果的影响,不利于受到噪声干扰的工业图像、医学影像和高分遥感影像等进行目标提取、识别和解译。嵌入像素空间邻域信息或局部信息的鲁棒模糊C-均值聚类分割算法是近年来图像分割理论研究中的热点课题。为此,针对现有的鲁棒核空间模糊聚类算法非常耗时且抑制噪声能力弱、不适合强噪声干扰下大幅面图像快速分割等问题,提出一种快速鲁棒核空间模糊聚类分割算法。方法 利用待分割图像中像素邻域的灰度信息和空间位置等信息构建线性加权滤波图像,对其进行鲁棒核空间模糊聚类。为了进一步提高算法实时性,引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的2维直方图信息,构造一种基于2维直方图的鲁棒核空间模糊聚类快速分割最优化数学模型,采用拉格朗日乘子法获得图像分割的像素聚类迭代表达式。结果 对大幅面图像添加一定强度的高斯、椒盐以及混合噪声,以及未加噪标准图像的分割测试结果表明,本文算法比基于邻域空间约束的核模糊C-均值聚类等算法的峰值信噪比至少提高1.5 dB,误分率降低约5%,聚类性能评价的划分系数提高约10%,运行速度比核模糊C-均值聚类和基于邻域空间约束的鲁棒核模糊C-均值聚类算法至少提高30%,与1维直方图核空间模糊C-均值聚类算法具有相当的时间开销,所得分割结果具有较好的主观视觉效果。结论 通过理论分析和实验验证,本文算法相比现有空间邻域信息约束的鲁棒核空间模糊聚类等算法具有更强的抗噪鲁棒性、更优的分割性能和实时性,对大幅面遥感、医学等影像快速解译具有积极的促进作用,能更好地满足实时性要求较高场合的图像分割需要。     

模糊C-均值算法在直觉模糊数聚类中的应用

提出了直觉模糊数的非监督模糊C-均值聚类算法。该算法首先定义了直觉模糊数之间的距离,其次构造了直觉模糊数聚类问题的目标函数,最后得到了直觉模糊数聚类的模糊C-均值聚类算法,聚类中心初始化方法,以及相关的聚类有效性函数。实验结果表明,该算法是有效的。     

基于Canopy聚类的噪声自适应模糊C-均值算法

针对局部空间信息的模糊C-均值算法（WFLICM）中空间影响因子容易受到噪声影响出现错误标识的问题,提出一种融合局部和非局部空间信息的模糊C-均值聚类图像分割算法(NLWFLICM),在WFLICM算法的模糊影响因子中引入非局部空间信息,根据噪声程度自适应地设置局部和非局部信息权重,并重新标记中心点的模糊影响因子。实验结果表明,NLWFLICM算法具有比WFLICM算法更强的鲁棒性和自适应性,并在一定程度上提高了WFLICM算法对含有大量噪声图像进行分割的鲁棒性,同时保留了图像的纹理。为了提高算法的聚类性能和收敛速度,结合Canopy算法能够快速对数据进行粗聚类的优点,提出基于Canopy聚类与非局部空间信息的FCM图像分割改进算法（Canopy-NLWFLICM）,可以在NLWFLICM算法聚类前,对聚类中心进行预处理,从而提高收敛速度和图像分割精度。     

软硬结合的快速模糊C-均值聚类算法的研究

讨论的是对模糊C-均值聚类方法的改进,在原有的模糊C-均值算法的基础上,提出一种软硬结合的快速模糊C-均值聚类算法。快速模糊C-均值聚类算法是在模糊C-均值聚类算法之前加入一层硬C-均值聚类算法。硬聚类算法能比模糊聚类算法以高得多的速度完成,将硬聚类中心作为模糊聚类中心的迭代初值,从而提高模糊C-均值聚类算法的收敛速度,这对于大量数据的聚类是很有意义的。用数据仿真验证了这种快速模糊C-均值聚类算法比模糊C-均值算法迭代调整过程短,收敛速度快,聚类效果好。     

关于模糊C-均值（FCM）聚类算法的改进

针对模糊C-均值（FCM）聚类算法的容易收敛于局部极值的不足,提出了一种改进的模糊FCM聚类算法,此新算法在聚类中心选取和优化过程中进行了充分的考虑,是一种用于确定最佳聚类数的聚类算法,并且利用了分阶段思想,结合动态直接聚类算法和标准聚类算法,来尽量避免模糊C-均值（FCM）聚类算法的不足。新算法与传统（FCM）聚类算法方法相比,提高了算法的寻优能力,并且迭代次数更少,在准确度上也有较大的提高,具有很好的实际应用价值。     

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。     

核空间直觉模糊局部C-均值聚类分割算法研究

针对现有直觉模糊C-均值聚类仅适合呈团状数据的不足,采用非线性函数将数据样本从欧式空间映射至再生希尔伯特高维特征空间,得到核空间直觉模糊聚类算法;同时考虑相邻像素的相互影响,将邻域像素融入核空间直觉模糊聚类的最优化目标函数中,经数学推导便得到嵌入像素局部信息的核空间直觉模糊聚类分割算法。图像分割测试结果表明,核直觉模糊C-均值聚类分割法相比现有直觉模糊C-均值聚类分割法能获得更满意的分割效果;同时,嵌入局部信息的核直觉模糊C-均值聚类分割法表现出良好的抗噪鲁棒性。     

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。