基于时空约束密度聚类的停留点识别方法

轨迹停留点的识别是轨迹分析、出行活动语义挖掘的关键。针对基于密度聚类的停留点识别方法对时空信息的表达缺陷,提出新的时空约束停留点识别方法,在密度聚类中引入轨迹的间接时空特征表示,将具有时空相似性的轨迹点进行聚合;采用与聚类过程相统一的时空特征约束对轨迹簇进行细粒度识别。算法在进行约束的时候再次利用到聚类时候所用的输入数据特征,特征的充分利用提高了识别的准确率。实验结果验证了本文方法的有效性。     

一种移动物体时空轨迹聚类的相似性度量方法

针对利用最小包围盒(MBB)压缩的移动物体时空轨迹,为了能对其进行有效地聚类,提出了一个基于盒内数据点密度的轨迹间相似性度量公式.首先,把两条轨迹的相似性度量转化为两条轨迹上有时间交叠的MBB之间的相似性度量,这在很大程度上减少了数据存储量.其次,分析两条轨迹上有时间交叠的MBB之间影响相似性的因素:时间持续、空间距离和盒内数据点的密度.剖析这3个因素对轨迹相似性的影响作用,提出了利用MBB压缩的移动物体时空轨迹相似性度量公式.实验证明采用本公式对移动物体时空轨迹进行聚类,可以提高聚类结果有效性指标Dunn的值.     

基于时空聚类的职住分析研究

为了得到常驻居民的职住特征,有效区分常驻与非常驻群体,基于手机信令数据设计了得到识别居民职住地的分析模型。通过大量的基站信令的预处理,对轨迹的停留点、发生时间、频次等属性进行基于K-Means的时空聚类,通过一系列判定方法得到不同性质的常驻地。为了验证该模型的可行性,以陕西省某运营商提供的基站数据为例,识别出常驻人口的职住地,将其结果与已知用户职住地对比得出:距离误差在客观范围内,且能够投入正常使用。     

基于时空模式的轨迹数据聚类算法

针对轨迹聚类算法在相似性度量中多以空间特征为度量标准,缺少对时间特征的度量,提出了一种基于时空模式的轨迹数据聚类算法。该算法以划分再聚类框架为基础,首先利用曲线边缘检测方法提取轨迹特征点;然后根据轨迹特征点对轨迹进行子轨迹段划分;最后根据子轨迹段间时空相似性,采用基于密度的聚类算法进行聚类。实验结果表明,使用所提算法提取的轨迹特征点在保证特征点具有较好简约性的前提下较为准确地描述了轨迹结构,同时基于时空特征的相似性度量因同时兼顾了轨迹的空间与时间特征,得到了更好的聚类结果。     

应用Hausdorff距离的时空轨迹相似性度量方法

相似性度量方法的选取和稳健性对时空轨迹聚类结果的有效性是至关重要的.针对时空轨迹数据复杂的多重维度信息,选取空间维和时间维2个维度度量时空轨迹的相似性,提出一种应用Hausdorff距离的时空轨迹相似性度量方法.首先从时空轨迹的3个特性出发,提出面向相似性度量的时空轨迹重组策略;然后将传统的以点为中心进行相似性度量的思路转换为以轨迹段为中心,提出一个考虑时间同步性的时空轨迹段距离度量公式;最后鉴于传统的Hausdorff距离进行时空轨迹相似性度量具有时空轨迹整体形状特征的优点,针对其容易受时空轨迹局部空间分布影响和忽略时间维信息的缺陷,提出一种基于单位时间平均值Hausdorff距离的时空轨迹相似性度量方法.采用微博签到轨迹数据和出租车GPS轨迹数据进行轨迹时空聚类实验,将文中提出的时空轨迹相似性度量方法与已有的其他方法进行比较,实验结果表明,该方法可以有效地计算时空轨迹的相似性,满足时空轨迹聚类的需求.     

改进DBSCAN算法在校园轨迹数据相似性的应用

针对如何更准确地分析校园无线网络数据中隐藏的社交关系亲密度, 本文提出了改进DBSCAN时空聚类算法. 首先, 通过采集校园无线网络数据, 在根据学生连接WiFi的地点, 时间等信息形成时空轨迹. 运用改进的算法对时空轨迹聚类. 其次, 对聚类结果进行特征轨迹提取, 运用LCSS算法进行相似性对比, 轨迹间相似度越高说明关系比较亲密; 相似度越低, 可能是较孤僻的学生, 老师需要进一步排查和引导教育. 最后, 运用FinBI对轨迹聚类结果可视化展示. 实验结果表明, 该算法提高了聚类结果的准确性和有效性, 为解决其他相似性问题提供思路.     

基于二级时空分桶的伴随轨迹查询

随着移动传感器设备的普及,人们能够采集到的位置数据越来越多,轨迹数据的规模也越来越庞大.从大规模时空数据中查找与指定轨迹最相似的前k条轨迹一直是时空大数据挖掘的重要挑战之一.现有的相似轨迹查询方法大都包括三个阶段:(1)对海量的离线轨迹数据建立索引;(2)基于索引结构从已知轨迹集中查询与指定轨迹相似的候选轨迹;(3)计算指定轨迹与候选轨迹之间的精确相似度并返回相似度最大的前k条轨迹.但大多数现有方法对轨迹进行聚类索引时不能有效利用时间和空间信息,导致时间相似度不高的轨迹也会被划分到相同的索引项上,最终影响查询的准确性和效率.此外,现有的时空轨迹相似度计算方法存在大量的无效运算,使得相似轨迹的查询效率整体较低.针对当前伴随轨迹查询方法对时间与空间信息利用不充分的问题,本文提出一种新的二级时空分桶索引结构,首先将每条轨迹数据按照时间滑动窗口划分为若干带有时间槽信息的子轨迹,在时间上对轨迹进行一级索引聚类;在此基础上对在相同时间槽内的子轨迹进行二级空间索引聚类,利用哈希算法将具有连续相同位置点的子轨迹映射到同一时空分桶中.与已有索引方法相比,该方法对不同轨迹在索引时具有更好的区分度,查询时的...     

基于出租车轨迹数据的城市热点出行区域挖掘

出租车轨迹是蕴含着居民出行行为的地理时空大数据,从出租车轨迹数据中挖掘居民出行的热点区域和移动模式对于城市规划、交通管理等具有重要意义。针对现有热点区域挖掘方法在面对大规模轨迹数据时存在的伸缩性差、计算效率低等问题,提出一种基于网格密度的GScan聚类算法。该算法首先将轨迹空间划分成网格单元,并设定网格单元的密度阈值;然后将轨迹点映射到网格单元,基于密度阈值提取热点网格单元;通过合并可达热点网格单元发现城市的热点区域。以重庆市出租车轨迹载客/卸客点进行实例分析,给出网格单元大小和密度阈值2个参数的设定方法,得到重庆市主城区居民出租车出行热点区域的时空分布,进而分析重庆市居民出行行为。     

时空聚类分析的普适性方法

时空聚类分析是时空数据挖掘领域近年来研究的热点问题,对于揭示时空要素的发展变化趋势、规律以及本质特征具有重要意义.目前,时空聚类分析的研究仍还初步,缺乏具有普适性的时空聚类分析方法.为此,本文首先建立了一套时空聚类分析的普适性理论方法框架.进而,借助时空统计学、智能计算等工具,提出了一种时空一体化的时空聚类方法.该方法很好地顾及了时空数据的时空耦合、时空相关与时空异质特征,避免了过多人为主观因素的干扰,时空聚类结果具有较好的可靠性.通过采用中国陆地区域42年(1951～1992)年平均气温时空数据进行分析,验证了本文提出的理论与方法的可行性与有效性.     

基于密度分区的出租车载客热点区域聚类分析

基于城市居民出行的随机性和出租车行驶的机动性，对出租车轨迹数据进行载客热点区域的挖掘，得到城市居民出行规律。由于出租车轨迹数据密度分布不均匀，应用一般的聚类方法效果不佳，因此提出一种基于密度分区的聚类算法。该算法通过求取每个出租车上车点位置数据的局部密度，得到密度峰值点作为簇中心，实现对轨迹数据集基于密度的快速划分，得到不同密度的轨迹数据集，在此基础上进行二次聚类。实验结果表明，该算法可以有效识别不同密度的出租车载客热点区域，提高聚类结果的精确度。     

基于时空约束密度聚类的职住地识别方法

为了从移动终端位置数据中精准识别居民职住地,提出了一种基于时空约束密度聚类的职住地识别方法。首先,利用基于K-means的DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)时空驻点聚类过程将居民多天的原始轨迹点分成不同的时空驻点簇;然后,利用基于速度阈值的停留点簇和移动点簇识别过程将居民的每一个时空驻点簇区分为停留点簇或移动点簇;接着,利用基于K近距离的DBSCAN重要停留点聚类过程将居民的停留点分成不同的重要停留点簇;最后,利用基于KD-tree优化的KNN(K-nearest neighbor)职住地识别过程将居民的每个重要停留点识别为工作地、居住地、职住同一区域或兴趣地点区域。实验结果表明,该方法的每个过程都是合理有效的,并且最终的职住地识别效果要优于时间阈值法、累加时间法和信息熵法。     

利用区域划分的多密度快速聚类算法

针对基于网格的聚类算法存在簇边缘网格中包含噪声点、利用网格相对密度差进行网格合并时不能区分密度均匀变化的网格等问题。提出一种利用区域划分的多密度快速聚类算法MFCBR。算法把数据空间划分成密度不同的网格,利用网格索引表和网格中心密度差合并网格形成簇,然后分别计算每个簇的边界网格质心、边界网格和最近簇网格中心位置,利用三者之间的关系来排除簇边界网格数据中包含的噪声点。实验表明,该算法在降低噪声数据对聚类干扰的同时,且对密度均匀变化的多密度数据集也有较优的处理效果。     

基于密度峰值和网格的自动选定聚类中心算法

针对快速搜索和发现密度峰值的聚类算法(DPC)中数据点之间计算复杂,最终聚类的中心个数需要通过决策图手动选取等问题,提出基于密度峰值和网格的自动选定聚类中心的改进算法GADPC。首先结合Clique网格聚类算法的思想,不再针对点对象进行操作,而是将点映射到网格,并将网格作为聚类对象,从而减少了DPC算法中对数据点之间的距离计算和聚类次数;其次通过改进后的聚类中心个数判定准则更精确地自动选定聚类中心个数;最后对网格边缘点和噪声点,采用网格内点对象和相邻网格间的相似度进行了处理。实验通过采用UEF(University of Eastern Finland)提供的数据挖掘使用的人工合成数据集和UCI自然数据集进行对比,其聚类评价指标(Rand Index)表明,改进的算法在计算大数据集时聚类质量不低于DPC和K-means算法,而且提高了DPC算法的处理效率。     

基于轨迹段核密度的旅游车辆轨迹聚类算法

为了更好地研究旅游车辆的运营行为，需要通过分析车辆轨迹规律发现车辆运动的典型轨迹，轨迹聚类是其中重要的环节。对于使用传统的密度聚类方法处理大规模旅游车辆轨迹数据存在准确度差和效率低的问题，提出了一种基于轨迹段和核密度的轨迹聚类方法。采用核距离作为轨迹段相似度度量，利用类似DBSCAN算法对轨迹段进行聚类，得出旅游车辆运动典型轨迹。以北京市旅游车辆为例，采用基于轨迹段和核密度的算法对车辆轨迹进行聚类，能从一定程度上提高聚类的效果和准确率，为进一步研究旅游车辆的运营行为打下基础。     

基于密度核心的出租车载客轨迹聚类算法

目前常见的轨迹聚类大多基于OPTICS、DBSCAN和K-means等算法,但这些聚类方法的时间复杂度随着轨迹数量的增加会大幅上升。针对该问题,提出一种基于密度核心的轨迹聚类算法。通过引入密度核心的概念,设计轨迹密度计算函数以获取聚类簇的致密核心轨迹,同时利用出租车载客轨迹自身的方向和速度等属性提取轨迹特征点,减少轨迹数据量。在此基础上,根据聚类簇中致密核心轨迹与参与聚类轨迹的相似度距离判断轨迹的匹配程度,进而聚合相似轨迹,并将聚类结果储存在聚类节点中。实验结果表明,与TRACLUS和OPTICS聚类算法相比,该算法能够得到更准确的聚类效果,并且时间效率更高。     

基于加权K近邻的改进密度峰值聚类算法

密度峰值聚类算法是一种新颖的密度聚类算法,但是原算法仅仅考虑了数据的全局结构,在对分布不均匀的数据集进行聚类时效果不理想,并且原算法仅仅依据决策图上各点的分布情况来选取聚类中心,缺乏可靠的选取标准。针对上述问题,提出了一种基于加权K近邻的改进密度峰值聚类算法,将最近邻算法的思想引入密度峰值聚类算法,重新定义并计算了各数据点的局部密度,并通过权值斜率变化趋势来判别聚类中心临界点。通过在人工数据集上与UCI真实数据集上的实验,将该改进算法与原密度峰值聚类、K-means及DBSCAN算法进行了对比,证明了改进算法能够在密度不均匀数据集上有效完成聚类,能够发现任意形状簇,且在三个聚类性能指标上普遍高于另外三种算法。     

动作识别中局部时空特征的运动表示方法研究

近年来,基于局部时空特征的运动表征方法已被越来越多地运用于视频中的动作识别问题,相关研究人员已经提出了多种特征检测和描述方法,并取得了良好的效果。但上述方法在适应摄像头移动、光照以及穿着变化等方面还存在明显不足。为此,提出了基于时空兴趣点局部时空特征的运动表示方法,实现了基于时空单词的动作识别。首先采用基于Gabor滤波器和Gaussian滤波器相结合的检测算法从视频中提取时空兴趣点,然后抽取兴趣点的静态特征、运动特征和时空特征,并分别对运动进行表征,最后利用基于时空码本的动作分类器对动作进行分类识别。在Weizmann和KTH两个行为数据集进行了测试,实验结果表明：基于时空特征的运动表示能够更好地适应摄像头移动、光照变化以及施动者的穿着和动作差异等环境因素的影响,取得更好的识别效果。     

A novel cluster center fast determination clustering algorithm

As one of the most important techniques in data mining, cluster analysis has attracted more and more attentions in this big data era. Most clustering algorithms have encountered with challenges including cluster centers determination difficulty, low clustering accuracy, uneven clustering efficiency of different data sets and sensible parameter dependence. Aiming at clustering center determination difficulty and parameter dependence, a novel cluster center fast determination clustering algorithm was proposed in this paper. It is supposed that clustering centers are those data points with higher density and larger distance from other data points of higher density. Normal distribution curves are designed to fit the density distribution curve of density distance product. And the singular points outside the confidence interval by setting the confidence interval are proved to be clustering centers by theory analysis and simulations. Finally, according to these clustering centers, a time scan clustering is designed for the rest of the points by density to complete the clustering. Density radius is a sensible parameter in calculating density for each data point, mountain climbing algorithm is thus used to realize self-adaptive density radius. Abundant typical benchmark data sets are testified to evaluate the performance of the brought up algorithms compared with other clustering algorithms in both aspects of clustering quality and time complexity.     

基于残差和密度网格的簇心自确认聚类算法

为了解决DPC（Clustering by fast search and ?nd of Density Peaks）算法中依赖截断距离、计算复杂度大和需要人工选取簇心的问题，提出了基于残差和密度网格的簇心自确认聚类算法。将数据对象映射到网格上，用网格对象作为聚类对象，删除不含任何信息的网格对象；用特定方式计算网格对象的密度值和距离值；接着通过残差分析确定含有簇心的网格对象；用与非边缘点的距离和自变动的阈值来处理网格边缘点和噪声点。仿真实验表明所提出的算法与一些其他聚类算法对比，有着较高的聚类精度和较低的时间复杂度。