基于谱图和成对约束的主动半监督聚类算法

针对半监督聚类学习算法中缺乏主动学习的缺陷,提出一种纠错式主动学习成对约束方法.算法通过寻找一般聚类算法自身难以发现的成对约束信息,同时避免这部分约束信息之间本身的关系,将其引入谱聚类算法,利用该监督信息调整谱聚类中点与点之间的距离矩阵对两点间距离进行排序,采用双向寻找的方法,使得学习器即使接收到没有标记的数据也能进行主动学习.实验分析表明,所提出算法能够获得较为满意的聚类效果.     

自适应半监督模糊谱聚类算法

半监督聚类利用少部分标签的数据辅助大量未标签的数据进行非监督的学习,从而提高聚类的性能。大部分的谱聚类算法都需事先确定聚类数目,利用半监督机器学习技术和自适应聚类算法,解决算法中存在的聚类数目需要事先确定、易陷入局部最优、收敛速度缓慢、对孤立点敏感等缺陷。实验证明该算法有很好的聚类效果。     

基于谱聚类的聚类集成算法

谱聚类是近年来出现的一类性能优越的聚类算法,能对任意形状的数据进行聚类, 但算法对尺度参数比较敏感,利用聚类集成良好的鲁棒性和泛化能力,本文提出了基于谱聚类的聚类集成算法.该算法首先利用谱聚类算法的内在特性构造多样性的聚类成员; 然后,采用连接三元组算法计算相似度矩阵,扩充了数据点之间的相似性信息;最后,对相似度矩阵使用谱聚类算法得到最终的集成结果. 为了使算法能扩展到大规模应用,利用Nystrm采样算法只计算随机采样数据点之间以及随机采样数据点与剩余数据点之间的相似度矩阵,从而有效降低了算法的计算复杂度. 本文算法既利用了谱聚类算法的优越性能,同时又避免了精确选择尺度参数的问题.实验结果表明:较之其他常见的聚类集成算法,本文算法更优越、更有效,能较好地解决数据聚类、图像分割等问题.     

基于最近邻原则的半监督聚类算法

基于最近邻原则的半监督聚类算法是以基于最近邻的聚类中心求解算法为基础的。在基于最近邻的聚类中心求解算法中,用相似度矩阵记录数据点间的相似程度,由目标函数最小值求得聚类的类中心点。在基于最近邻原则的半监督聚类算法中,根据约束信息来调整相似度矩阵G,数据点间相似度的变化引起了数据点间加权欧式距离的变化,由此更新加权欧式距离矩阵M,最后执行聚类中心求解算法完成聚类。大量实验结果表明,该算法能获得较好的聚类结果。     

一种改进的半监督K-Means聚类算法

半监督聚类利用部分标签的数据辅助未标签的数据进行学习,从而提高聚类的性能。针对基于K-means的聚类算法发现非球状簇能力差的问题,本文提出新的处理思想,即把已标签数据对未标签数据的引力影响加入到类别分配决策中,给出了类与点的引力影响度定义,设计了带引力参数的半监督K-means聚类算法。实验表明,该算法在处理非球状簇分布的聚类时比现有的半监督K-means方法效果更好。     

基于Seeds集和成对约束的半监督三支聚类集成

聚类集成使用合适的策略融合多个具有差异性的基聚类成员,能够有效提高聚类结果的稳定性、鲁棒性和准确率。当前聚类集成的研究较少利用已知的先验信息,面对复杂数据时难以刻画对象与类簇之间明确的归属关系。因此,提出一种基于Seeds集和成对约束的半监督三支聚类集成方法。首先,基于已有的标签信息提出一种新的三支标签传播算法构造基聚类成员;其次,提出一种半监督三支聚类集成框架集成基聚类成员,构造出一致性相似矩阵,并利用成对约束信息对该矩阵进行优化调整;最后,将三支谱聚类作为一致性函数对相似矩阵进行聚类,得到最终集成结果。在多个UCI真实数据集上的实验结果表明,与基于类簇的相似分区算法（CSPA）、超图分区算法（HGPA）、元类簇算法（MCLA）、标签传播算法（LPA）、Cop-Kmeans等半监督聚类集成算法相比,所提方法的归一化互信息（NMI）、调整兰德系数（ARI）和F测度在绝大多数据集上取得了最优值,获得了相对更好的聚类集成结果。     

基于半监督自动谱聚类算法的网络故障检测

针对网络故障检测中利用先验知识不足和多数谱聚类算法需事先确定聚类数的问题,提出一种新的基于成对约束信息传播与自动确定聚类数相结合的半监督自动谱聚类算法。通过学习一种新的相似性测度函数来满足约束条件,改进NJW聚类算法,对非规范化的Laplacian矩阵特征向量进行自动谱聚类,从而提高聚类性能。在UCI标准数据集和网络实测数据上的实验表明,该算法较相关比对算法聚类准确率更高,可满足网络故障检测的实际需要。     

一种基于SimRank得分的谱聚类算法

传统的谱聚类算法在建立相似度矩阵时仅考虑数据点与点的距离,忽略了数据点之间隐含的内在联系。针对这一问题,提出了一种基于SimRank的谱聚类算法。该算法首先用无向图数据建立邻接矩阵,并计算出基于SimRank的相似度矩阵;然后根据相似度矩阵建立拉普拉斯矩阵表达式,对其进行归一化后再进行谱分解;最后对分解得到的特征向量进行k-means聚类。在Zoo等UCI标准数据集上的实验结果表明,所提算法在聚类精确度、标准互信息和纯度3个评价指标上均优于现有的LRR(Low Rank Rrepresentation)等基于距离相似度的谱聚类算法。     

基于密度自适应邻域相似图的半监督谱聚类

谱聚类是基于谱图划分理论的一种聚类算法,传统的谱聚类算法属于无监督学习算法,只能利用单一数据来进行聚类。针对这种情况,提出一种基于密度自适应邻域相似图的半监督谱聚类（DAN-SSC）算法。DAN-SSC算法在传统谱聚类算法的基础上结合了半监督学习的思想,很好地解决了传统谱聚类算法无法充分利用所有数据,不得不对一些有标签数据进行舍弃的问题;将少量的成对约束先验信息扩散至整个空间,使其能更好地对聚类过程进行指导。实验结果表明,DAN-SSC算法具有可行性和有效性。     

基于流形距离的半监督近邻传播聚类算法*

通过学习数据集的低维流形结构,给出一种流形距离测度;结合成对约束信息,调整数据的相似度矩阵,将其作为近邻传播算法的输入,提出了基于流形距离的半监督近邻传播聚类算法（SAP-MD）。通过在UCI标准数据集上的仿真实验表明,SAP-MD算法相比于仅利用成对约束信息的聚类算法,在聚类性能上有很大提高。     

Semi-supervised image clustering with multi-modal information

How to organize and retrieve images is now a great challenge in various domains. Image clustering is a key tool in some practical applications including image retrieval and understanding. Traditional image clustering algorithms consider a single set of features and use ad hoc distance functions, such as Euclidean distance, to measure the similarity between samples. However, multi-modal features can be extracted from images. The dimension of multi-modal data is very high. In addition, we usually have several, but not many labeled images, which lead to semi-supervised learning. In this paper, we propose a framework of image clustering based on semi-supervised distance learning and multi-modal information. First we fuse multiple features and utilize a small amount of labeled images for semi-supervised metric learning. Then we compute similarity with the Gaussian similarity function and the learned metric. Finally, we construct a semi-supervised Laplace matrix for spectral clustering and propose an effective clustering method. Extensive experiments on some image data sets show the competent performance of the proposed algorithm.     

基于分类的半监督聚类方法

提出一种基于分类的半监督聚类算法。充分利用了数据集中的少量标记对象对原始数据集进行粗分类,在传统k均值算法的基础上扩展了聚类中心点的选择方法;用k-meansGuider方法对数据集进行粗聚类,在此基础上对粗聚类结果进行集成。在多个UCI标准数据集上进行实验,结果表明提出的算法能有效改善聚类质量。     

基于Seed集的半监督核聚类

提出了一种新的半监督核聚类算法——SKK-均值算法。算法利用一定数量的标记样本构成seed集,作为监督信息来初始化K-均值算法的聚类中心,引导聚类过程并约束数据划分;同时还采用了核方法把输入数据映射到高维特征空间,并用核函数来实现样本之间的距离计算。在UCI数据集上进行了数值实验,并与K-均值算法和核-K-均值算法进行了比较。     

多尺度的谱聚类算法

提出了一种多尺度的谱聚类算法。与传统谱聚类算法不同,多尺度谱聚类算法用改进的k-means算法对未经规范的Laplacian矩阵的特征向量进行聚类。与传统k-means算法不同,改进的k-means算法提出一种新颖的划分数据点到聚类中心的方法,通过比较聚类中心与原点的距离和引入尺度参数来计算数据点与聚类中心的距离。实验表明,改进算法在人工数据集上取得令人满意的结果,在真实数据集上聚类结果较优。     

基于主动学习策略的半监督聚类算法研究

提出一种选择最富信息数据并予以标记的基于主动学习策略的半监督聚类算法。首先, 采用传统K-均值聚类算法对数据集进行粗聚类; 其次, 根据粗聚类结果计算出每个数据隶属于每个类簇的隶属度, 筛选出满足最大与次大隶属度差值小于阈值的候选数据, 并从中选择差值较小的数据作为最富信息的数据进行标记; 最后, 将候选数据集合中未标记数据分组到与每类已被标记数据平均距离最小的类簇中。实验表明, 提出的主动学习策略能够很好地学习到最富信息数据, 基于该学习策略的半监督聚类算法在测试不同数据集时均获得了较高的准确率。     

结合稀疏表示与约束传递的半监督谱聚类算法

针对半监督谱聚类不能有效处理大规模数据,没有考虑约束传递不能充分利用有限约束信息的问题,提出一种结合稀疏表示和约束传递的半监督谱聚类算法。首先,根据约束信息生成约束矩阵,将其引入到谱聚类中;然后,将约束集合中的数据作为地标点构造稀疏表示矩阵,近似获得图相似度矩阵,从而改进约束谱聚类模型;同时,根据地标点的相似度矩阵生成连通区域,在每个连通区域内动态调整近邻点,利用约束传递进一步提高聚类准确率。实验表明,所提算法和约束谱聚类相比,在算法效率方面具有明显优势,且准确率没有明显下降;和快速谱聚类方法相比,在聚类准确率上有所提升。     

Semi-supervised graph clustering: a kernel approach

Semi-supervised clustering algorithms aim to improve clustering results using limited supervision. The supervision is generally given as pairwise constraints; such constraints are natural for graphs, yet most semi-supervised clustering algorithms are designed for data represented as vectors. In this paper, we unify vector-based and graph-based approaches. We first show that a recently-proposed objective function for semi-supervised clustering based on Hidden Markov Random Fields, with squared Euclidean distance and a certain class of constraint penalty functions, can be expressed as a special case of the weighted kernel k-means objective (Dhillon et al., in Proceedings of the 10th International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, 2004a). A recent theoretical connection between weighted kernel k-means and several graph clustering objectives enables us to perform semi-supervised clustering of data given either as vectors or as a graph. For graph data, this result leads to algorithms for optimizing several new semi-supervised graph clustering objectives. For vector data, the kernel approach also enables us to find clusters with non-linear boundaries in the input data space. Furthermore, we show that recent work on spectral learning (Kamvar et al., in Proceedings of the 17th International Joint Conference on Artificial Intelligence, 2003) may be viewed as a special case of our formulation. We empirically show that our algorithm is able to outperform current state-of-the-art semi-supervised algorithms on both vector-based and graph-based data sets.     

面向大文本数据集的间接谱聚类

针对谱聚类存在计算瓶颈的问题,提出了一种快速的集成算法,称为间接谱聚类。它首先运用K-Means算法对数据集进行过分聚类,然后把每个过分簇看成一个基本对象,最后在过分簇的级别上利用标准谱聚类来完成总体的聚类。将该思想应用于大文本数据集的聚类问题后,过分簇中心之间的相似性度度量方法可以采用常用的余弦距离法。在20-Newgroups文本数据上的实验结果表明：间接谱聚类算法在聚类准确性上比K-Means算法平均高出14.72%;比规范割谱聚类仅低0.88%,但算法所需的计算时间平均不到规范割谱聚类的1/16,且随着数据集的增大当规范割谱聚类遭遇计算瓶颈时,提出的算法却能快速地给出次优解。