基于NMF的文本聚类方法

提出一种基于非负矩阵分解的文本聚类方法。该方法利用NMF分解项-文本矩阵来降低特征空间维数，并得到文本向量在概念空间上的表示，在此基础上应用聚类算法。实验表明，基于NMF的文本聚类方法能够提高文本聚类精度。     

一种基于NMFSC的文本聚类方法

通过分析文本的特征,提出了一种基于稀疏约束非负矩阵分解（NMFsc）的文本聚类新方法。该方法用NMFSC分解词．文本矩阵来降低特征空间的维度,并依照稀疏约束更好地控制稀疏度,然后利用簇中文本的相似性进一步细化簇。实验表明,与基于k-means的文本聚类方法和基于NMF的文本聚类方法相比,此方法具有较高的归一化互信息值（NMI）,从而具有良好的聚类性能。     

基于稀疏约束的半监督非负矩阵分解算法

矩阵分解因可以实现大规模数据处理而具有十分广泛的应用。非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)是一种在约束矩阵元素为非负的条件下进行的分解方法。利用少量已知样本的标注信息和大量未标注样本,并施加稀疏性约束,构造了一种新的算法——基于稀疏约束的半监督非负矩阵分解算法。推导了其有效的更新算法,并证明了该算法的收敛性。在常见的人脸数据库上进行了验证,实验结果表明CNMFS算法相对于NMF和CNMF等算法具有较好的稀疏性和聚类精度。     

融合词项关联关系的半监督微博聚类算法

针对微博文本内容短、稀疏、高维等特点,提出一种改进的半监督微博聚类算法。该算法利用词项间的关系丰富文本特征,通过定义词项文档间关联关系和词项文档内关联关系揭示词项间语义的关联程度,并由此自动生成有标记的数据来指导聚类过程。对词项先验信息进行成对约束编码,构建基于词项间成对约束的三重非负矩阵分解模型来实现微博的半监督聚类。实验结果表明,该算法可以减少繁琐的人工标记过程,并能高效地进行微博聚类。     

基于图正则化和稀疏约束的半监督非负矩阵分解

非负矩阵分解是在矩阵非负约束下的分解算法。为了提高识别率,提出了一种基于稀疏约束和图正则化的半监督非负矩阵分解方法。该方法对样本数据进行低维非负分解时,既保持数据的几何结构,又利用已知样本的标签信息进行半监督学习,而且对基矩阵施加稀疏性约束,最后将它们整合于单个目标函数中。构造了一个有效的更新算法,并且在理论上证明了该算法的收敛性。在多个人脸数据库上的仿真结果表明,相对于NMF、GNMF、CNMF等算法,GCNMFS具有更好的聚类精度和稀疏性。     

基于图正则化和稀疏约束的增量型非负矩阵分解

非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)不仅可以很好地描述数据而且分解后的矩阵具有直观的物理意义。为了提高算法的有效性和识别率,提出了一种更为合理的算法——基于图正则化和稀疏约束的增量型非负矩阵分解(Graph Regularized and Incremental Nonnegative Matrix Factorization with Sparseness Constraints,GINMFSC)。该算法既保持了数据的几何结构,又充分利用上一步的分解结果进行增量学习,而且对系数矩阵施加了稀疏性约束,最后将它们整合于单个目标函数中,构造了一个有效的更新算法。在多个数据库上的仿真结果表明,相对于NMF,GNMF,INMF,IGNMF等算法,GINMFSC算法在降低运算时间的同时,还具有更好的聚类精度和稀疏性。     

基于图正则化的半监督非负矩阵分解

提出了一种基于图正则化的半监督非负矩阵分解算法（GSNMF）,克服了非负矩阵分解（NMF）、约束非负矩阵分解（CNMF）和图正则化非负矩阵分解（GNMF）方法忽略样本数据的局部几何结构或标签信息不足的缺陷,且NMF、CNMF和GNMF均为GSNMF的特例。也从理论上证明了GSNMF算法的收敛性。该算法对样本数据进行低维非负分解时,在图框架下既保持数据的几何结构,又利用已知样本的标签信息,在进行半监督学习时,同类样本能更好地聚集而类间距离尽可能大。在人脸数据库ORL、FERET和手写体数据库USPS上的仿真结果表明,相对于NMF及其一些改进算法,GSNMF均具有更高的聚类精度。     

L1范数约束正交子空间非负矩阵分解

针对非负矩阵分解（NMF）相对稀疏或局部化描述原数据时导致的稀疏能力和程度比较弱的问题,提出了L1范数约束正交子空间非负矩阵分解方法.通过将L1范数约束引入到正交子空间非负矩阵分解的目标函数中,提升了分解结果的稀疏性.同时给出累乘迭代规则.在UCI、ORL和Yale三个数据库上进行的实验结果表明,该算法在聚类效果以及稀疏表达方面优于其他算法.     

基于加权核非负矩阵分解的短文本聚类算法

对互联网产生的大量短文本进行聚类分析具有重要的应用价值,但由于短文本存在特征稀疏和特征难以提取的问题,导致传统的文本聚类算法难以有效处理该问题。为了解决该问题,利用非负矩阵分解（NMF）模型提出基于加权核非负矩阵分解（WKNMF）的短文本聚类算法。该算法通过核方法的映射关系将稀疏特征空间映射到高维隐性空间,从而可以充分利用短文本中的隐性语义特征进行聚类;另外,利用核技巧简化高维数据的复杂运算,并通过迭代更新规则不断地动态调整短文本的权重向量,从而可以区分不同短文本对聚类的重要性。在真实的微博数据集上进行了相关实验,结果表明WKNMF算法比K均值、隐含狄利克雷分布（LDA）、NMF和自组织神经网络（SOM）具有更好的聚类质量,准确度和归一化互信息分别达到了66.38%和66.91%。     

一种成对约束限制的半监督文本聚类算法

半监督聚类能利用少量标记数据来提高聚类算法性能,但大部分文本聚类算法无法直接应用成对约束等先验信息。针对文本数据高维稀疏的特点,提出了一种半监督文本聚类算法。将成对约束信息扩展后嵌入文档相似度矩阵,在此基础上根据已划分与未划分文档之间的统计信息逐步找出剩余未划分文本集合中密集的且与已划分聚类中心集合相似度较小的K个初始聚类中心集合,然后将剩余的相对较难区分的文档结合成对约束限制信息划分到K个初始聚类中心集合,最后通过融合成对约束违反惩罚的收敛准则函数对聚类结果进行进一步优化。算法在聚类过程中自动确定初始聚类中心集合,避免了K均值算法对初始聚类中心选择的敏感性。在几个中英文数据集上的实验结果表明,所提算法能有效地利用少量的成对约束先验信息提高聚类效果。     

一种结合主动学习的半监督文档聚类算法

半监督文档聚类,即利用少量具有监督信息的数据来辅助无监督文档聚类,近几年来逐渐成为机器学习和数据挖掘领域研究的热点问题.由于获取大量监督信息费时费力,因此,国内外学者考虑如何获得少量但对聚类性能提高显著的监督信息.提出一种结合主动学习的半监督文档聚类算法,通过引入成对约束信息指导DBSCAN的聚类过程来提高聚类性能,得到一种半监督文档聚类算法Cons-DBSCAN.通过对约束集中所含信息量的衡量和对DBSCAN算法本身的分析,提出了一种启发式的主动学习算法,能够选取含信息量大的成对约束集,从而能够更高效地辅助半监督文档聚类.实验结果表明,所提出的算法能够高效地进行文档聚类.通过主动学习算法获得的成对约束集,能够显著地提高聚类性能.并且,算法的性能优于两个代表性的结合主动学习的半监督聚类算法.     

A nonnegative matrix factorization framework for semi-supervised document clustering with dual constraints

In this paper, we propose a new semi-supervised co-clustering algorithm Orthogonal Semi-Supervised Nonnegative Matrix Factorization (OSS-NMF) for document clustering. In this new approach, the clustering process is carried out by incorporating both prior domain knowledge of data points (documents) in the form of pair-wise constraints and category knowledge of features (words) into the NMF co-clustering framework. Under this framework, the clustering problem is formulated as the problem of finding the local minimizer of objective function, taking into account the dual prior knowledge. The update rules are derived, and an iterative algorithm is designed for the co-clustering process. Theoretically, we prove the correctness and convergence of our algorithm and demonstrate its mathematical rigorous. Our experimental evaluations show that the proposed document clustering model presents remarkable performance improvements with those constraints.     

Document clustering using locality preserving indexing

We propose a novel document clustering method which aims to cluster the documents into different semantic classes. The document space is generally of high dimensionality and clustering in such a high dimensional space is often infeasible due to the curse of dimensionality. By using locality preserving indexing (LPI), the documents can be projected into a lower-dimensional semantic space in which the documents related to the same semantics are close to each other. Different from previous document clustering methods based on latent semantic indexing (LSI) or nonnegative matrix factorization (NMF), our method tries to discover both the geometric and discriminating structures of the document space. Theoretical analysis of our method shows that LPI is an unsupervised approximation of the supervised linear discriminant analysis (LDA) method, which gives the intuitive motivation of our method. Extensive experimental evaluations are performed on the Reuters-21578 and TDT2 data sets.     

Effective semi-supervised document clustering via active learning with instance-level constraints

Semi-supervised document clustering, which takes into account limited supervised data to group unlabeled documents into clusters, has received significant interest recently. Because of getting supervised data may be expensive, it is important to get most informative knowledge to improve the clustering performance. This paper presents a semi-supervised document clustering algorithm and a new method for actively selecting informative instance-level constraints to get improved clustering performance. The semi- supervised document clustering algorithm is a Constrained DBSCAN (Cons-DBSCAN) algorithm, which incorporates instance-level constraints to guide the clustering process in DBSCAN. An active learning approach is proposed to select informative document pairs for obtaining user feedbacks. Experimental results show that Cons-DBSCAN with our proposed active learning approach can improve the clustering performance significantly when given a relatively small amount of constraints.     

On the equivalence between Non-negative Matrix Factorization and Probabilistic Latent Semantic Indexing

Non-negative Matrix Factorization (NMF) and Probabilistic Latent Semantic Indexing (PLSI) have been successfully applied to document clustering recently. In this paper, we show that PLSI and NMF (with the I-divergence objective function) optimize the same objective function, although PLSI and NMF are different algorithms as verified by experiments. This provides a theoretical basis for a new hybrid method that runs PLSI and NMF alternatively, each jumping out of the local minima of the other method successively, thus achieving a better final solution. Extensive experiments on five real-life datasets show relations between NMF and PLSI, and indicate that the hybrid method leads to significant improvements over NMF-only or PLSI-only methods. We also show that at first-order approximation, NMF is identical to the χ²-statistic.     

基于半监督聚类的文档敏感信息推导方法

针对当前多文档聚合推导引起的敏感信息泄露问题存在风险大、隐蔽性高的特点,提出了一种基于半监督聚类的文档敏感信息推导方法。首先,为确保在较小的时间开销下获得高质量的约束信息,设计了一种新颖的二阶约束主动学习算法,它通过选择不确定性最大的样本点来生成信息量最大的约束闭包;然后,在引入约束信息的基础上结合DBSCAN提出一种新的半监督聚类算法,它能够有效解决DBSCAN算法存在的边界模糊问题,提高文档聚类准确性;最后,在半监督聚类结果的基础上,对相似文档进行敏感信息可能性测度。实验表明,半监督聚类算法准确率提升明显,推导方法能够有效推导出敏感信息。     

基于核技巧和超图正则的稀疏非负矩阵分解

针对传统的非负矩阵分解（NMF）应用于聚类时,没有同时考虑到鲁棒性和稀疏性,导致聚类性能较低的问题,提出了基于核技巧和超图正则的稀疏非负矩阵分解算法（KHGNMF）。首先,在继承核技巧的良好性能的基础上,用L_2,1范数改进标准非负矩阵分解中的F范数,并添加超图正则项以尽可能多地保留原始数据间的内在几何结构信息;其次,引入L_2,1/2伪范数和L_1/2正则项作为稀疏约束合并到NMF模型中;最后,提出新算法并将新算法应用于图像聚类。在6个标准的数据集上进行验证,实验结果表明,相对于非线性正交图正则非负矩阵分解方法,KHGNMF使聚类性能（精度和归一化互信息）成功地提升了39%~54%,有效地改善和提高了算法的稀疏性和鲁棒性,聚类效果更好。     

基于图正则化的受限非负矩阵分解算法及在图像表示中的应用

非负矩阵分解(NMF)是一种非常有效的图像表示方法,已被广泛应用到模式识别领域.针对NMF算法是无监督学习算法,无法同时考虑样本类别信息和固有几何结构信息的缺点,提出一种基于图正则化的受限非负矩阵分解(GRCNMF)的算法.该算法利用硬约束保持样本的类别信息,增强算法的鉴别能力,同时还利用近邻图来保持样本间固有的几何结构.通过在COIL20和ORL图像库中的聚类实验结果表明GRCNMF优于其它几种算法,说明GRCNMF的有效性.