面向混合属性数据集的改进半监督FCM聚类方法

针对混合属性数据集聚类精度低的问题,本文提出一种基于改进距离度量的半监督模糊均值聚类（Fuzzy C-means,FCM）算法.首先,在数据集中针对类别属性进行预处理,并设置相应的相异度阈值;将传统聚类距离度量与改进的Jaccard距离度量结合,确定混合属性数据集的距离度量函数;最后,将所得距离度量函数与传统半监督FCM算法相结合,并在滚动轴承的不同复合故障数据的特征集中进行聚类.实验表明,该算法能在含无序属性的混合属性数据集的聚类中取得更好的聚类效果.     

半监督极大熵聚类的研究

聚类是一门非常重要的技术.所谓聚类就是按照某种度量(相似性度量、不相似性度量或距离),根据一定的准则将个体集合分成若干类,使得同类个体之间的相似程度大于不同类个体之间的相似程度即做到"物以类聚".半监督聚类算法研究无监督学习中如何利用少量的监督信息来提高聚类性能,目前正得到不断应用.针对前人提出的半监督模糊聚类,本文为了验证该种半监督学习方法是否可以用于其它聚类算法,对极大熵算法进行了改进,将半监督距离学习引入极大熵聚类,生成半监督极大熵聚类算法,并通过实验证明极大熵聚类算法通过半监督方法改进之后确实有效.     

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。     

扩展约束的半监督谱聚类算法研究

通过对几种典型聚类算法的分析和比较,提出了一种新的聚类算法,基于扩展约束的半监督谱聚类算法,简称CE-SSC。这种算法扩展了已知约束集,通过密度敏感距离改变样本点的相似关系,结合半监督谱聚类进行聚类。在UCI基准集上的仿真实验结果证明,基于扩展约束的半监督谱聚类算法具有良好的聚类效应。     

一种基于数据相关性的半监督模糊聚类集成方法

现有的半监督聚类集成方法能利用先验信息,使集成的准确性、鲁棒性和稳定性得到提高,但在集成阶段加入成对约束信息时,只考虑了给定的约束信息而忽视了约束点与被约束点的邻域点之间的关系.针对此问题,提出了一种基于数据相关性的半监督模糊聚类集成方法.该方法首先利用半监督模糊聚类算法建立集成信息矩阵,并将其转换为相似性矩阵;然后,利用已知的约束信息及约束点与被约束点的邻域点之间的关系来修改相似性矩阵;最后,利用图划分算法得到最终的聚类结果.真实数据上的实验结果表明,提出的方法可以有效提高聚类质量.     

结合Total-Bregman距离的模糊聚类算法

模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法是一种常用的基于目标函数最小化的聚类算法。目前已经提出了相当数量的聚类算法是对模糊C均值聚类算法的改进,例如AFCM算法、GK算法等。对最近发表的基于Bregman距离的模糊聚类算法进行了改进,通过在FCM模糊聚类框架中引入Total-Bregman距离提升了聚类算法的聚类性能。同时对基于Total-Bregman距离的模糊聚类算法的收敛性质进行了理论分析。实验部分对来自UCI数据库的几个数据集进行了聚类,证明了算法的有效性和收敛性。     

基于连通核的鲁棒模糊C-均值聚类算法

提出一种新的鲁棒核模糊C-均值聚类算法.将连通核与AFCM(Alternative fuzzy C-means)聚类算法相结合,给出基于连通核的核AFCM:CRKFCM(Connectivity kernel based robust fuzzy C-means).CRKFCM一方面有效地利用了连通核,可以对任意形状数据聚类,且避免了核参数的选取问题;另一方面在特征空间使用非欧氏距离,可以有效地处理含噪声数据的聚类问题.实验结果表明,与原有的AFCM和连通核硬C-均值(CKHCM,Connectivity kernel based hard C-means)聚类算法相比,新算法在处理噪声环境中的任意形状聚类问题方面更有效.     

基于成对约束的判别型半监督聚类分析

现有一些典型的半监督聚类方法一方面难以有效地解决成对约束的违反问题,另一方面未能同时处理高维数据.通过提出一种基于成对约束的判别型半监督聚类分析方法来同时解决上述问题.该方法有效地利用了监督信息集成数据降维和聚类,即在投影空间中使用基于成对约束的K均值算法对数据聚类,再利用聚类结果选择投影空间.同时,该算法降低了基于约束的半监督聚类算法的计算复杂度,并解决了聚类过程中成对约束的违反问题.在一组真实数据集上的实验结果表明,与现有相关半监督聚类算法相比,新方法不仅能够处理高维数据,还有效地提高了聚类性能.     

基于混合距离学习的双指数模糊C均值算法

提出了一种基于DI-FCM(double indices fuzzy C-means)算法框架的无监督距离学习算法——基于混合距离学习的双指数模糊C均值算法HDDI-FCM(double indices fuzzy C-means with hybrid distance).数据集未知距离度量被表示为若干已有距离的线性组合,然后执行HDDI-FCM,在对数据集进行有效聚类的同时进行距离学习.为了保证迭代算法收敛,引入了Steffensen迭代法来改进计算簇中心点的迭代公式.讨论了算法中参数的选择.基于UCI(University of California,Irvine)数据集的实验结果表明该算法是有效的.     

半监督聚类中基于密度的约束扩展方法

现有的半监督聚类方法较少利用数据集空间结构信息,限制了聚类算法的性能。该文提出一种基于密度的约束扩展方法(DCE),将数据集以图的形式表达,定义一种基于密度的图形相似度。根据样本点间的距离和相似度关系,对已知约束集进行扩展,扩展后的约束集可用于各种半监督聚类算法。以约束完全连接聚类和成对约束K均值方法为例,说明了约束扩展方法的应用。实验表明,DCE能够有效地提升半监督聚类算法的性能。     

基于遗传算法的模糊聚类分析

模糊C-均值聚类(FCM)应用广泛，但是它容易陷入局部最优，且对初始值很敏感。该文提出了一种基于遗传算法的模糊聚类方法，首先用遗传算法对模糊聚类中聚类中心的个数和聚类中心的选取进行指导，然后利用FCM进行聚类。实验结果表明：该方法可以在一定程度上避免FCM算法对初始值敏感和容易陷入局部最优解的缺陷，使聚类更合理，效果很好。     

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。     

基于混合距离学习的鲁棒的模糊C均值聚类算法

距离度量对模糊聚类算法FCM的聚类结果有关键性的影响。实际应用中存在这样一种场景,聚类的数据集中存在着一定量的带标签的成对约束集合的辅助信息。为了充分利用这些辅助信息,首先提出了一种基于混合距离学习方法,它能利用这样的辅助信息来学习出数据集合的距离度量公式。然后,提出了一种基于混合距离学习的鲁棒的模糊C均值聚类算法（HR-FCM算法）,它是一种半监督的聚类算法。算法HR-FCM既保留了GIFP-FCM（Generalized FCM algorithm with improved fuzzy partitions）算法的鲁棒性等性能,也因为所采用更为合适的距离度量而具有更好的聚类性能。实验结果证明了所提算法的有效性。     

基于免疫单亲遗传和模糊C均值的聚类算法

聚类算法是数据挖掘中的重要方法。为了克服FCM初始值敏感、客易陷入局部最优解以及普通遗传算法聚类时的搜索速度和聚类精度的矛盾，在分析FCM算法和基于道传聚类算法的不足基础上，提出了一种基于免疫单亲遗传和模糊C均值的混合聚类算法，先以免疫单亲遗传聚类算法初始化，找到接近全局的最优解，再用FCM算法进行求解。实验表明，它既较好地解决了局部最优问题，又可以利用FCM的优点来提高整体的收敛速度。     

基于半监督模糊C均值算法的遥感影像分类

遥感影像数据因其固有的不确定性与复杂性,导致传统的无监督分类算法难以对其准确建模。基于模糊集理论的模式识别方法可以有效地表达数据的模糊性,其中二型模糊集能更好地刻画类间多重不确定性,而半监督法可以利用少量先验知识来解决算法对数据的泛化性问题,因此提出一种基于半监督的自适应区间二型模糊C均值遥感影像分类方法（SS-AIT2FCM）。首先,结合半监督和进化论思想,提出一种新的模糊权重指数选取方法,以提升自适应区间二型模糊C均值聚类算法的鲁棒性与泛化性,使算法更适用于光谱混叠严重、覆盖面积大、地物丰富的遥感数据分类;然后,通过对少量标记样本的软约束监督,对区间二型模糊算法迭代过程进行优化指导,来挖掘数据的最优表达。实验选用了北京颐和园区域的SPOT5多光谱遥感影像数据和广东横琴岛区域的Landsat TM多光谱遥感影像数据,对现有流行的模糊分类算法和SS-AIT2FCM的分类结果进行了比较。结果表明,SS-AIT2FCM获得了更高的分类精度与更清晰的类别边界,且有较好数据泛化能力。     

基于马氏距离的FCM图像分割算法

基于模糊C均值聚类的图像分割是应用较为广泛的方法之一,但大多数模糊C均值聚类方法都是基于欧式距离,且存在运算时间过长等问题。提出了一种基于Mahalanobis距离的模糊C均值聚类图像分割算法。实验分析表明,提出的算法在保证分割质量的前提下,能较快提高分割速度。实验结果表明了该方法的有效性。     

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。     

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。     

一种基于核的快速可能性聚类算法

传统的快速聚类算法大多基于模糊C均值算法（Fuzzy C-means,FCM）,而FCM对初始聚类中心敏感,对噪音数据敏感并且容易收敛到局部极小值,因而聚类准确率不高。可能性C-均值聚类较好地解决了FCM对噪声敏感的问题,但容易产生一致性聚类。将FCM和可能性C-均值聚类结合的聚类算法较好地解决了一致性聚类问题。为进一步提高算法收敛速度和鲁棒性,提出一种基于核的快速可能性聚类算法。该方法引入核聚类的思想,同时使用样本方差对目标函数中参数η进行优化。标准数据集和人造数据集的实验结果表明这种基于核的快速可能性聚类算法提高了算法的聚类准确率,加快了收敛速度。