基于近邻传播算法的半监督聚类

提出了一种基于近邻传播(affinity propagation,简称AP)算法的半监督聚类方法.AP是在数据点的相似度矩阵的基础上进行聚类.对于规模很大的数据集,AP算法是一种快速、有效的聚类方法,这是其他传统的聚类算法所不能及的,比如:K中心聚类算法.但是,对于一些聚类结构比较复杂的数据集,AP算法往往不能得到很好的聚类结果.使用已知的标签数据或者成对点约束对数据形成的相似度矩阵进行调整,进而达到提高AP算法的聚类性能.实验结果表明,该方法不仅提高了AP对复杂数据的聚类结果,而且在约束对数量较多时,该方法要优于相关比对算法.     

基于流形距离的人工免疫半监督聚类算法

将流形距离作为样本间相似性的基本度量测度,加入成对约束信息,通过近部传播得出新的度量矩阵。把聚 类问题转化为一优化数学模型。采用克隆选择算法求解这个优化模型,得出最后的聚类结果,通过人工数据集和UCI 标准数据集验证了这种方法具有较高的准确性。     

基于半监督近邻传播的数据流聚类算法

为了提高进化数据流的聚类质量,提出基于半监督近邻传播的数据流聚类算法（SAPStream）,该算法借鉴半监督聚类的思想对初始数据流构造相似度矩阵进行近邻传播聚类,建立在线聚类模型,随着数据流的进化,应用衰减窗口技术对聚类模型适时做出调整,对产生的类代表点和新到来的数据点再次聚类得到数据流的聚类结果。对数据流进行动态聚类的实验结果表明该算法是高质有效的。     

基于约束投影的近邻传播聚类算法

提出了一种基于约束投影的近邻传播AP聚类算法。AP算法是在数据点相似度矩阵的基础上进行聚类的,很多传统的聚类方法都无法与其相媲美。但是,对于结构复杂的数据,AP算法往往得不到理想的结果。文中算法先对约束信息进行扩展,然后利用扩展的约束信息指导投影矩阵的获取,在低维空间中,利用约束信息对聚类结果进行修正。实验表明,文中算法与对比算法相比,时间性能更优,聚类效果更佳。     

基于流形结构的多聚类中心近邻传播聚类算法

多聚类中心近邻传播聚类算法（MEAP）,在处理任意形状具有流形分布结构的数据时,往往得不到理想的聚类结果。为此,基于流形学习的思想,设计了一种全新的相似性度量,该相似性度量能够扩大位于同一流形中数据点间的相似性,同时缩小处于不同流形上数据点间的相似性,从而使得相似性矩阵能够准确地反映数据集内在的流形分布结构。将该相似性度量与MEAP相结合,提出基于流形结构的多聚类中心近邻传播聚类算法MS-MEAP（Manifold Structure based Multi-Exemplar Affinity Propagation）,从而有效地拓展了算法处理任意形状具有流形分布结构数据集的能力,同时提高了算法的运行效率。在人工数据集与USPS手写体数据集上进行了实验,仿真实验结果及算法有效性分析证明,MS-MEAP算法相比于原算法在处理任意形状具有流形分布结构的数据时,具有更好的聚类性能。     

基于共享近邻的成对约束谱聚类算法

谱聚类算法是基于谱图划分理论的一种机器学习算法，它能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解。但是传统的谱聚类算法很难正确发现密度相差比较大的簇，参数的选取要靠多次实验和个人经验。结合半监督聚类的思想，在给出一部分监督信息的前提下，提出了一种基于共享近邻的成对约束谱聚类算法（Pairwise Constrained Spectral Clustering Based on Shared Nearest Neighborhood，PCSC-SN）。PCSC-SN算法是用共享近邻去衡量数据对之间的相似性，用主动约束信息找到两个数据点之间的关系。在数据集UCI上做了一系列的实验，实验结果证明，与传统的聚类算法相比，PCSC-SN算法能够获得更好的聚类效果。     

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。     

一种结合半监督的改进自适应亲和传播聚类*

现有的自适应亲和传播聚类存在聚类时间长、精度低的缺点,提出了一种结合半监督的改进自适应亲和传播聚类（SAAP）。它首先利用半监督学习更新相似度矩阵,而后在亲和传播聚类的基础上,通过基于二分法判断实现自适应搜索有效聚类数空间,最后由加权评价函数确定最佳聚类。经实验证明,SAAP算法可以更快速地扫描有效聚类空间,并能够得到较小的错分率和较高的有效性评价。     

结合共享近邻和流形距离的自适应谱聚类算法

谱聚类算法是建立在图论的基础上,将聚类问题转化为图的划分问题,能识别任意形状的类簇且易于实现,因此比传统聚类算法具有更强的适应性。然而,该算法中常用的距离度量不能同时考虑全局和局部一致性,且易受到噪声影响;聚类结果依赖由输入数据构造的相似度矩阵,且通过特征分解得到松弛划分矩阵和离散化过程的两步独立策略难以得到一个共同最优解。因此,提出一种结合共享近邻和流形距离的自适应谱聚类算法(SNN-MSC),引入一种新的具有指数项和比例因子的流形距离,可以灵活调整同一流形内数据的相似度和不同流形之间数据的相似度之比,并将密度因子纳入流形距离度量中,以消除噪声影响;采用共享近邻重新定义相似度度量,能挖掘数据点之间的空间结构和局部关系;同时,对拉普拉斯矩阵施加秩约束,使相似度矩阵中的连通分量完全等于簇个数,能够在优化求解过程中自适应优化数据相似度矩阵和聚类结构,无须再进行离散化操作。在人工数据集和UCI真实数据集上的对比实验显示,所提算法在多个聚类有效性指标上能体现出更好的性能。     

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。     

基于成对约束的半监督凝聚层次聚类算法

半监督聚类就是利用样本的监督信息来帮助提升无监督学习的性能。在半监督聚类中,成对约束(must-link约束和cannot-link约束)作为样本的先验知识被广泛地使用。凝聚层次聚类(AHC)也叫合成聚类,是层次聚类法的一种。提出了一种基于成对约束的半监督凝聚层次聚类算法(PS-AHC),该算法利用成对约束来改变聚类簇之间的距离,使聚类簇之间的距离更真实。在UCI数据集上的实验表明,PS-AHC能有效地提高聚类的准确率,是一种有前景的半监督聚类算法。     

基于改进成对约束扩充的标签传播聚类算法

针对半监督聚类算法性能受到成对约束数量多寡的限制问题,现有的研究大都依赖于原始成对约束的数量。因此,首先提出了基于灰关联分析的成对约束初始化算法（initialization algorithm of pair constraints based on grey relational analysis,PCIG）。该算法通过均衡接近度计算数据对象间的相似度,并根据相似度的取值来确定可信区间,然后借鉴网络结构初始化方法来扩充数据对象间的成对关系。最后,将其应用于标签传播聚类算法。通过在五个基准数据集上进行实验,基于改进成对约束扩充的标签传播聚类算法与其他方法相比NMI值和ARI值有所提升。实验结果证明了改进成对约束扩充可以有效改善标签传播算法的聚类效果。     

基于核自适应的近邻传播聚类算法

近邻传播聚类(AP)方法是近年来出现的一种广受关注的聚类方法,在处理多类、大规模数据集时,能够在较短的时间得到较理想的结果,因此与传统方法相比具有很大的优势。但是对于一些聚类结构复杂的数据集,往往不能得到很好的聚类结果。通过分析数据的聚类特性,设计了一种可以根据数据结构自动调整参数的核函数,数据集在其映射得到的核空间中线性可分或几乎线性可分,对该核空间中的数据集进行近邻传播聚类,有效提高了AP聚类的精确度和速度。算法有效性分析以及仿真实验验证了所提算法在处理大规模复杂结构数据集上的性能优于原始AP算法。     

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。     

基于测地距离的半监督增强

在许多模式识别任务中,研究者常常使用有标记样本的信息,而忽略无标记样本信息,但在现实生活中有标记样本的获得可能需要花费大量的人力、物力、财力,而无标记数据的获得却相对容易得多。如何利用无标记的数据来增强分类器的性能成为近年来模式识别中的研究热点。在以往的半监督增强学习中,主要是根据无标记样本和有标记样本的相似度来利用无标记样本的,相似度主要使用欧氏距离来度量,而欧氏距离只反映样本间的空间位置关系,没有反映样本间的流形信息。因此,提出了基于测地距离的半监督增强学习算法,从而可以反映样本空间的流形信息。多个数据库上的实验结果表明提出算法的有效性。     

基于流形距离的生产状态聚类分析*

现代生产中的大量生产数据蕴藏着丰富的生产过程和质量信息,通过聚类分析可以了解生产状态,进行生产故障诊断或有针对性的质量检测,而经常使用的相似性的度量欧式距离只能反映数据空间分布为球形或超球形的结构特性。难以刻画复杂数据分布特性,将流形距离引入到生产过程状态的聚类分析中,利用标准数据、田纳西—伊斯曼过程和热轧带钢实际生产过程数据对方法的有效性进行验证,进而可以更加有效地了解生产过程的状态。