一种用于蛋白质结构聚类的聚类中心选择算法

提出一种对蛋白质结构聚类中心进行选择的算法. 聚类是蛋白质结构预测过程中必不可少的一个后处理步骤, 而目前在蛋白质结构预测中常用的属性阈值(Quality threshold, QT)聚类算法依赖于由经验得出的聚类半径; 其他聚类算法, 如近邻传播(Affinity propagation, AP)聚类算法也存在影响聚类分布的参数. 为克服对主观经验参数的依赖,本文提出一种聚类中心选择算法(Exemplar selection algorithm, ESA), 用于对不同参数下的聚类结果进行分析,从而选择最佳聚类中心,进而确定聚类半径等经验参数. 该算法在真实蛋白质结构数据集上进行了实验,在未知经验参数情况下选择出最佳聚类中心, 同时也为不同聚类算法寻找适合相应数据集的客观聚类参数提供了支持.     

近邻传播半监督聚类算法的分析与改进

近邻传播半监督聚类算法SAP在小数据集上运行时可能会出现并列类代表点的现象,当出现并列类代表点时,依据决策矩阵E对角线上数值大于0确定的类代表点并不是全部的类代表点。分析了近邻传播算法的性质,找出了并列类代表点的出现原因,并针对此现象给出了改进算法。     

一种改进近邻传播聚类的图像分割算法

针对近邻传播（Affinity Propagation,AP）聚类算法存在运算复杂度高且未考虑数据点密度对聚类效果的影响的问题,提出一种改进的近邻传播聚类算法并应用于图像分割。首先,在度量数据点之间的相似性时,考虑到密度差异对数据点成为类代表点可能性的影响,利用密度聚类的思想设置偏向参数,同时引入数据点的空间邻近位置信息,充分利用图像信息,提高相似度矩阵构造的合理性,增强聚类的内聚性,并提高分割精度;其次,为降低计算相似度矩阵的复杂度,减小计算机内存开销,引入Nystr?m逼近策略求解相似度矩阵,提升了算法的效率。实验表明,改进后的算法与传统的近邻传播聚类算法相比获得了更好的图像分割效果。     

近邻传播半监督聚类算法的并行计算

提出了一种基于近邻传播的半监督聚类算法的并行算法PSAP,给出了约束的转换过程并结合实例进行说明。在UCI数据集上的实验表明：PSAP算法的运行时间约为SAP算法运行时间的1/8~1/4,聚类结果同时有提高。     

Introducing Gravitational Force into Affinity Propagation Clustering

Clustering has long been an important data processing task in different applications. Typically, it attempts to partition the available data into groups according to their underlying distributions, and each cluster is represented by a center or an exemplar. In this paper, a new clustering algorithm called gravitational-force-based affinity propagation (GAP) is proposed, based on the well-known Newton''s law of universal gravitation. It views the available data points as nodes of a network (or planets of a universe) and the clusters and their corresponding exemplars can be obtained by transmitting affinity messages based on the gravitational forces between data points in a network. While GAP is inspired by the recently proposed affinity propagation (AP) clustering approach, it provides a new definition of the similarity between data points which makes the AP process more convincing and at the same time facilitates the differentiation of data points'' importance. The experimental results show that the GAP clustering algorithm, with comparable clustering accuracy, is even more efficient than the original AP clustering approach.     

基于时间序列的AP-NN混合模型聚类

仿射传播算法是一种快速有效的聚类方法,但其聚类结果的不稳定性影响了聚类性能。对此,提出基于近邻的仿射传播算法(AP-NN),通过仿射传播算法产生初始簇,并从中选择代表簇对非代表簇的样本进行近邻聚类。在时间序列数据集上的实验结果表明,AP-NN模型算法能够产生较好的聚类结果,适用于聚类分析。     

仿射传播算法在图像聚类应用中的实现与分析

近年来,基于划分的聚类算法被广泛应用于数据和图像聚类中。针对应用最为广泛的k-均值算法在图像聚类中存在的聚类速度慢、效果差等问题,提出一种仿射传播算法应用于图像聚类中。提取图像中颜色、形状和纹理等特征向量,利用仿射传播算法对综合特征向量模型进行聚类,最后将仿射传播算法和k-均值算法对MIT图像的聚类作了对比分析。仿真实验表明,仿射传播算法在速度和聚类效果上均优于已有的k-均值算法,在准确性和实时性方面均能达到较好的效果。     

基于多代表点近邻传播的大数据图像分割算法

基于多代表点近邻传播聚类算法,提出一种有效的大数据图像的快速分割算法。 该算法首先运用均值漂移算法将彩色图像分割成很多小的同质区域,然后计算每个区域中所有 像素的颜色向量平均值,并用区域数目代替原图像像素点数目,选用区域间的距离作为相似度 的测度指标,最后应用多代表点近邻传播聚类算法在区域相似度矩阵上进行二次聚类,得到最 终的图像分割结果。实验结果证明,提出的算法在大数据图像的分割中取得了较为满意的分割 效果,且分割效率较高。     

基于概率无向图模型的近邻传播聚类算法

针对近邻传播聚类算法偏向参数难选定、生成的簇数目偏多等问题,提出一种概率无向图模型的近邻传播聚类算法.首先为样本数据构建概率无向图模型,利用极大团和势函数计算无向图中数据样本的概率密度,将此概率密度作为一种聚类先验知识注入近邻传播算法的偏向参数中,提高算法的聚类效率;并用高斯降噪和簇归并方法进一步提升算法的聚类精度.在UCI数据集上的实验结果表明,所提出算法的聚类效率和精度均优于相比较的同类算法.     

基于能量的EBAPC分簇网络拓扑控制算法

低功耗自适应集簇分层型协议LEACH算法对簇头的选择具有随机性,并且没有综合考虑节点的剩余能量、分布位置。为此,提出一种基于能量的仿射传播聚类EBAPC分簇拓扑控制算法。对适应度因子重新进行定义,借鉴仿射传播AP聚类算法中聚类中心的选择策略,簇头选择综合考虑无线传感器网络节点的剩余能量和节点之间的距离因素。仿真实验结果表明,EBAPC算法较LEACH算法分簇更均匀,簇头选择更合理,网络中能量的消耗更均衡,从而延长网络寿命。     

基于模糊连接度的近邻传播聚类图像分割方法

针对现有近邻传播聚类图像分割方法分割精度低的问题,提出一种基于模糊连接度的邻近传播聚类(FCAP)图像分割算法。针对传统模糊连接度算法不能得出任意点对间模糊连接度的不足,结合最大生成树提出了全模糊连接度算法。FCAP算法先使用Normalized Cut超像素技术进行超像素分割,这些超像素可以看作数据点以及它们之间的模糊连接度;然后使用所提出的全模糊连接度算法计算超像素间的模糊连接度,根据模糊连接度和空间信息计算超像素的相似度;最后使用近邻传播(AP)聚类算法完成分割。实验结果表明,FCAP算法明显优于超像素处理后直接使用AP聚类算法进行分割的方法,并且优于无监督图像分割方法。     

基于仿射传播的有向网络聚类算法

现有大多数的网络聚类方法都只是针对无向网络, 已有的有向网络聚类方法建立在传统聚类算法基础之上, 存在着一定的局限性。针对上述问题, 提出一种基于仿射传播的有向网络聚类算法, 该算法首先采用SimRank作为节点之间的相似度, 并将计算得到的结果转换为适应于仿射传播算法的负值; 然后将相似度矩阵作为输入, 利用具有更好性能的仿射传播算法对有向网络进行聚类。实验结果表明, 所提出算法的聚类性能优于其他几种具有代表性的有向网络聚类算法。     

Unsupervised feature selection using clustering ensembles and population based incremental learning algorithm

This paper describes a novel feature selection algorithm for unsupervised clustering, that combines the clustering ensembles method and the population based incremental learning algorithm. The main idea of the proposed unsupervised feature selection algorithm is to search for a subset of all features such that the clustering algorithm trained on this feature subset can achieve the most similar clustering solution to the one obtained by an ensemble learning algorithm. In particular, a clustering solution is firstly achieved by a clustering ensembles method, then the population based incremental learning algorithm is adopted to find the feature subset that best fits the obtained clustering solution. One advantage of the proposed unsupervised feature selection algorithm is that it is dimensionality-unbiased. In addition, the proposed unsupervised feature selection algorithm leverages the consensus across multiple clustering solutions. Experimental results on several real data sets demonstrate that the proposed unsupervised feature selection algorithm is often able to obtain a better feature subset when compared with other existing unsupervised feature selection algorithms.     

基于消息传递的谱聚类算法

谱聚类将数据聚类问题转化成图划分问题,通过寻找最优的子图,对数据点进行聚类。谱聚类的关键是构造合适的相似矩阵,将数据集的内在结构真实地描述出来。针对传统的谱聚类算法采用高斯核函数来构造相似矩阵时对尺度参数的选择很敏感,而且在聚类阶段需要随机确定初始的聚类中心,聚类性能也不稳定等问题,本文提出了基于消息传递的谱聚类算法。该算法采用密度自适应的相似性度量方法,可以更好地描述数据点之间的关系,然后利用近邻传播（Affinity propagation,AP）聚类中“消息传递”机制获得高质量的聚类中心,提高了谱聚类算法的性能。实验表明,新算法可以有效地处理多尺度数据集的聚类问题,其聚类性能非常稳定,聚类质量也优于传统的谱聚类算法和k-means算法。     

基于邻里关系传播与模式合并的谱聚类

针对传统谱聚类算法中亲合矩阵构造不准确和聚类结果不稳定的问题,提出一种基于邻里关系传播与模式合并的谱聚类算法。根据邻里关系传播原则更新子集内样本的相似度,设计局部最大相似值更新方法更新子集间样本的相似度,使用模式合并技术对子集个数较多的集合加以合并得出粗类,再对粗类间样本相似度进行二次更新,构造出亲合矩阵并将其用于谱聚类运算。实验结果表明,二次更新后,同类中样本的相似度被相对性放大,而不同类中样本的相似度则相对性缩小。与近邻传播的谱聚类算法相比,使用该算法能够得到更准确、稳定的聚类结果。     

一种基于同类约束的半监督近邻反射传播聚类方法

以近邻反射传播 (Affinity propagation, AP) 聚类算法为基础, 提出了一种基于同类约束的半监督近邻反射传播聚类方法 (Semi-supervised affinity propagation clustering method with homogeneity constraints, HCSAP).该方法在聚类目标函数中引入同类约束项, 以保证聚类结果与同类集先验信息一致.利用最大和信任传播 (Max-sum belief propagation) 优化过程对目标函数进行求解, 导出同类约束下的吸引度 (Responsibility) 和归属度 (Availability) 的迭代方程.人工数据集和真实数据集上的实验结果表明本文所提方法的有效性.     

一种基于MapReduce的半监督近邻传播算法

近邻传播算法(Affinity Propagation)是一种具有较高准确度的聚类算法,但是其具有较高的时间复杂度,且无法有效聚类结构松散数据,针对这两个问题,提出了一种基于MapReduce的半监督近邻传播算法(MR-SAP)。算法首先利用MapReduce编程框架,在各个数据节点上运行AP算法,得到局部的聚类中心,以及代表每一个局部聚类中心成为全局聚类中心可能性的决策系数,然后综合局部聚类中心进行全局的AP聚类,其中初始参考度的选取依据输入的决策系数,最后通过引入IGP聚类评价指标比较聚类效果,引导算法向结果最优方向运行。实验结果表明该算法在处理不同大小、不同类型数据集时均具有良好的效率和扩展性,且具有较高的聚类精度。     

近邻传播聚类优化的角点检测改进算法

针对传统Harris角点检测算法和目前一些改进算法应用在图像拼接时,仍然可能存在只可在单一尺度上检测、角点位置不准确、伪检和对噪声敏感致使检测率不高等缺点,提出一种基于AP聚类角点提取优化的双边滤波（BF）角点检测改进算法。该算法在对图像进行双边滤波和多尺度角点检测的基础上,采用一种新型的聚类算法--近邻传播聚类算法（AP聚类算法）,对候选角点提取真实角点的效率进行优化,并对角点算子进行改进。实验是在VS2010+OpenCV平台实现的。结果表明提出的改进算法不仅提高了角点提取效率,而且更加精确地检测图像角点,具有更好的效果,更强的实用性。     

迁移近邻传播聚类算法

在目标域可利用数据匮乏的场景下,传统聚类算法的性能往往会下降.在该场景下,通过抽取源域中的有用知识用于指导目标域学习以得到更为合适的类别信息和聚类性能,是一种有效的学习策略.借此提出一种基于近邻传播的迁移聚类（transfer affinity propagation,简称TAP）算法,在源域和目标域数据分布相似的情况下,通过引入迁移学习机制来改善近邻传播聚类（affinity propagation,简称AP）算法在数据匮乏场景下的聚类性能.为保证迁移的有效性,TAP在综合考虑源域和目标域的统计特性及几何特征的基础上改进AP算法中的消息传递机制使其具备迁移能力,从而达到辅助目标域学习的目的.此外,通过TAP对应的因子图,亦可说明TAP可以以类似AP的消息传递机制,在目标域数据匮乏的情况下进行高效的知识迁移,为最终所获得的聚类结果提供了保证.在模拟数据集和真实数据集上的仿真实验结果显示,所提出的算法较之经典AP算法在处理非充分数据聚类任务时具有更佳的性能.     

Adaptive unsupervised classification of polarimetric SAR images using the improved affinity propagation clustering algorithm

A robust automatic classification system is critical for polarimetric synthetic aperture radar (POLSAR) terrain processing. In most of the conventional classification methods, the number of classes could not be calculated before classification. In this article, we present a new unsupervised classification algorithm with an adaptive number of classes for POLSAR data which is capable of estimating the class numbers automatically. The approach is mainly composed of three operations. First, region-based feature map combining the polarimetric statistical and spatial information is constructed based on the turbopixel method. This is followed by a clustering step performed through an improved affinity propagation clustering with Wishart distance. Finally, the result of the improved affinity propagation clustering is classified using Wishart classifier. The proposed approach takes the spatial information into consideration and makes good use of the inherent statistical characteristics of POLSAR data. The performance of the proposed classification approach on three real datasets is presented and analysed, and the experimental results show that the approach provides more accurate estimation under the condition of various numbers of classes compared with existing methods.