基于GASA-FCM混合聚类与霍夫变换的欠定混合矩阵估计

针对模糊C-均值聚类(fuzzy C-means clustering,FCM)算法在欠定混合矩阵估计中精度低、鲁棒性差的缺点,提出一种基于遗传模拟退火优化FCM(GASA-FCM)混合聚类和霍夫变换的欠定混合矩阵估计算法。该算法首先结合了模拟退火算法(simulated annealing algorithm,SA)全局搜索、高精度的优点和遗传算法(genetic algorithm,GA)强大的空间搜索能力,将经遗传模拟退火算法得到的聚类中心点赋给FCM,避免了初值选择的随机性。再利用霍夫变换对聚类得到的每一类数据的中心进行修正,提高混合矩阵的估计精度。实验结果表明,提出的算法明显改善了算法的稳定性和混合矩阵估计精度,具有一定的有效性和可行性。     

矢量聚类及其在稀疏分量分析中的应用

针对传统聚类分析不能有效处理矢量数据聚类的问题,提出矢量聚类算法。该算法以点到矢量的距离最小化为分类依据,所得类簇中心为一矢量。根据稀疏信号的分布特性,用矢量聚类方法估计系统的混合矩阵,再利用估计的混合矩阵分离混合信号,从而得到稀疏信源的估计,简化了传统的混合信号分离过程。实验结果表明该矢量聚类方法能比传统的标量聚类方法更有效地估计矢量数据的中心,能在稀疏的处理域中很好地分离出稀疏信源。     

基于密度峰值和模糊聚类的欠定混叠矩阵估计

传统聚类算法进行混叠矩阵估计时存在的聚类中心个数不确定和初始聚类中心的随机选取导致陷入局部最优的问题,为此提出一种基于密度峰值的改进模糊聚类算法进行欠定盲源分离的混叠矩阵估计。通过短时傅里叶变换提取信号在频域中的稀疏特性,利用寻找密度峰值聚类算法(clustering by fast search and find of density peaks, CFSFDP)自动获取聚类簇的数目和初始聚类中心;将获得的聚类数目和聚类结果作为模糊聚类算法(fuzzy c-means clustering, FCM)的初始输入参数,提高FCM聚类结果的精度。实验结果表明,该算法可以准确估计源信号的数目,相比传统FCM、层次聚类、基于密度峰值改进的粒子群等聚类算法,可以有效提高欠定盲源分离的混叠矩阵估计精度。     

基于量子遗传算法的XML聚类方法

主要用模式分析的核方法与量子遗传算法相结合研究XML聚类,提出了一种基于量子遗传算法混合核聚算法的XML文档聚类新方法。该方法先对XML文档约简,以频繁标签序列建立向量空间核的核矩阵,用高斯核函数求解初始聚类和聚类中心,然后用初始聚类中心构造量子遗传算法的初始种群,通过量子遗传算法与核聚算法相结合求得全局最优解的聚类。实验结果表明,使用该算法的聚类比改进的核聚算法、K均值算法等单一方法具有良好的收敛性、稳定性和更高的全局最优。     

基于量子遗传算法的XML聚类集成

为了改善单一聚类算法的聚类性能,提出一种基于量子遗传算法的XML文档聚类集成解决方法。该方法首先利用KNN分类算法将XML文档划分成k个差异性的聚类成员;其次根据聚类成员的关系获得内联相似度矩阵,并通过多次分割、向下、向上、双向收缩的QR算法分解特征值对应的特征向量来实现矩阵的维数缩减;然后在映射空间上用量子遗传算法实现聚类集成,把每一个样本判别到最优的聚类类别中。这样减少了数据差异性对聚类结果的影响,提高了聚类质量。实验结果表明,在真实的数据集上,该聚类集成算法比其他聚类集成算法具有更好的效果。     

面向矩阵秩函数准确估计的自表示子空间聚类方法

传统子空间聚类方法通常使用矩阵核范数代替矩阵秩函数进行低秩矩阵恢复,然而在目标优化过程中主要关注低秩矩阵大奇异值的影响,容易导致矩阵秩估计不准确的问题。为此,在分析矩阵奇异值长尾分布特点基础上,提出使用基于截断Schatten-p范数的低秩子空间聚类模型。该模型充分考虑小奇异值对低秩矩阵恢复过程的贡献,利用小奇异值信息拟合矩阵奇异值的长尾分布,通过对矩阵秩函数进行准确估计以提升子空间聚类性能。实验结果表明,与现有加权核范数子空间聚类WNNM-LRR和近邻约束子空间聚类BDR算法相比,在Extended Yale B数据集上的聚类准确性分别提升了11%和8%,所提方法能够更好地拟合数据奇异值分布以及生成准确的相似度矩阵。     

基于改进谱聚类的图像分割算法

针对传统谱聚类算法应用于图像分割时仅采用特征相似性信息构造相似性矩阵,而忽略了像素分布的空间临近信息的缺陷,提出一种新的相似性度量公式--加权欧氏距离的高斯核函数,充分利用图像特征相似性信息和空间临近信息构造相似性矩阵。在谱映射过程中,采用Nystrom逼近策略近似估计相似性矩阵及其特征向量,大大减少了求解相似性矩阵的运算复杂度,降低了内存消耗。对得到的低维向量子空间采用一种新型的聚类算法--近邻传播聚类算法进行聚类,避免了传统谱聚类采用K-means算法对初始值敏感,易陷入局部最优的缺陷。实验表明该算法获得了比传统谱聚类算法更好的分割效果。     

基于加权改进模糊C均值聚类的欠定混合矩阵估计

语音欠定混合矩阵估计问题中，针对模糊C均值聚类(FCM)算法对初始聚类中心敏感、易受噪声点干扰、鲁棒性差的缺陷，提出一种基于加权的进化规划与FCM相结合的改进算法(WE-FCM)。首先，利用进化规划(EP)算法强大的搜索能力优化FCM得到基于进化规划的FCM算法(EP-FCM)，以获得较佳的初始聚类中心；然后，利用局部离群点检测(LOF)算法对EP-FCM加权以降低噪声点的影响。通过仿真实验得出，所提算法在源信号数为3路和4路时归一化均方误差值与偏离角度值均远小于经典的K均值聚类(K-means)算法、K-Hough、基于遗传算法的FCM算法(GAFCM)和基于密度峰值的FCM算法(FDP-FCM)。实验结果表明，所提算法明显提高了FCM算法的鲁棒性和混合矩阵的估计精度。     

基于区域特征分析的快速FCM图像分割改进算法

提出一种基于图像区域特征估计聚类数的快速FCM图像分割算法。在算法的预测分析阶段, 利用由共生矩阵统计值所构成的特征矢量描述图像中区域特征并结合多个聚类有效性判定函数实现准确的聚类数估计和隶属度矩阵值的初始化。在主聚类阶段,采用Gabor滤波器提取的颜色纹理隐式混合特征进行聚类,不但能获得更加合理的区域分割质量,同时也具有较好的抗噪声能力。实验表明改进算法有效克服基于像素点级特征的FCM图像分割算法在聚类数估计和隶属度矩阵初始化方面的不足,加快FCM主聚类阶段的迭代速度,执行效率更高。     

一种深度自监督聚类集成算法

针对聚类集成中一致性函数设计问题,本文提出一种深度自监督聚类集成算法。该算法首先根据基聚类划分结果采用加权连通三元组算法计算样本之间的相似度矩阵,基于相似度矩阵表达邻接关系,将基聚类由特征空间中的数据表示变换至图数据表示;在此基础上,基聚类的一致性集成问题被转化为对基聚类图数据表示的图聚类问题。为此,本文利用图神经网络构造自监督聚类集成模型,一方面采用图自动编码器学习图的低维嵌入,依据低维嵌入似然分布估计聚类集成的目标分布;另一方面利用聚类集成目标对低维嵌入过程进行指导,确保模型获得的图低维嵌入与聚类集成结果是一致最优的。在大量数据集上进行了仿真实验,结果表明本文算法相比HGPA、CSPA和MCLA等算法可以进一步提高聚类集成结果的准确性。     

基于MapReduce的并行SFLA-FCM聚类算法

模糊C均值算法（Fuzzy C-Means,FCM）是目前应用比较广泛的一种聚类算法。FCM算法的聚类质量依赖于初始聚类中心的选择并且易陷入局部极值,结合混合蛙跳算法（Shuffled Frog Leaping Algorithm,SFLA）较强的搜索能力,提出一种基于MapReduce的并行SFLA-FCM聚类算法。该算法利用SFLA算法的子群内模因信息传递和全局信息交换来搜索高质量的聚类中心,根据MapReduce编程模型设计算法流程,实现并行化,使其具有处理大规模数据集的能力。实验证明,并行SFLA-FCM算法提高了的搜索能力和聚类结果的精度,并且具有良好的加速比和扩展性。     

求解作业车间调度问题的禁忌分布估计算法

为优化作业车间调度问题的解,提出一个禁忌和分布估计的混合算法。分布估计算法是一种新的进化模式,通过概率优化模型在连续空间进行求解;通过对已获得的群体进行选择操作生成优势群体,提出的分布估计算法使用单变量边缘分布算法构建概率模型,估计离散空间中的联合概率分布,从概率向量采样生成新群体;采用基于工件编号的编码和解码机制保证解的可行性。为提高局部搜索能力,算法基于禁忌搜索算法设计新的双重移动组合、块禁忌和选择策略,在搜索陷入局部最优时利用遗传算法的变异算子生成新解;算法通过混合分布估计算法和禁忌搜索算法的优点,兼具全局搜索与局部搜索能力,提高了搜索的效率和性能。通过与现有算法在典型实例上的实验结果比较,表明该算法在求解作业车间调度问题上具有可行性和有效性。     

混沌粒子群与模糊聚类在图像分割中的应用

模糊C均值聚类算法是目前使用最广泛的模糊聚类算法,但是该算法也有其局限性,比如在迭代过程中对初始值非常敏感,极容易陷入局部极小值,以至于得不到最佳聚类结果。将粒子群优化算法应用到模糊C均值聚类算法中,提出一种基于混沌粒子群的模糊C均值聚类算法。它能够利用粒子群算法强大的全局寻优能力避免算法收敛于局部极值,最大程度上达到全局最佳聚类结果。为了避免粒子在迭代过程中停滞,该算法引入了混沌变量,以当前的全局最优位置来产生一个混沌序列,用混沌序列中拥有最优适应值的粒子随机代替当前粒子群中的一个粒子。将基于混沌粒子群的模糊C均值聚类算法应用于图像分割中,实验结果表明该算法能够有效地分割图像,并具有良好的鲁棒性和适应性。     

基于粒子群优化和遗传算法的协同聚类算法

为充分发挥粒子群优化算法和遗传算法各自的优势,提出一种新的基于粒子群和遗传算法的协同进化算法,并将其应用于聚类分析。通过构建2个相互竞争的种群,采用相对适应度度量方法,在一个纯自举的过程中产生最优竞争个体。在现实世界数据集上的仿真实验表明,该算法在收敛精度方面优于基于遗传算法的聚类方法和基本粒子群优化聚类算法。     

求解TSP问题的自适应邻域遗传算法

提出结合自适应邻域法与遗传算法来求解TSP问题。在自适应邻域法中,从某个城市出发,下一城市不一定是其最近城市,而是在比其最近城市稍远的邻域范围进行动态随机选取。在求解TSP时,采用自适应邻域法对种群初始化,然后采用选择、交叉、变异进行迭代,在选择中仅保留父代90％的样本,剩下的采用自适应邻域法产生新样本进行补充。仿真实验结果表明所提算法与其他算法相比具有竞争能力。     

利用多群交叉变异人工鱼群算法生成分类规则

在基本人工鱼群算法的基础之上构建了用于解决连续变量空间分类规则提取的多群体人工鱼群算法,根据分类规则提取问题的特性设计了人工鱼的编码规则,并在此编码基础上定义了进行规则评价的适应值函数以及相关状态更新公式。为克服人工鱼群算法易陷入局部最优解的缺陷,引入了遗传算法中的交叉变异思想,设计了基于人工鱼的交叉及变异算子,提出了利用多种群交叉变异人工鱼群算法生成分类规则的算法思想。利用Iris和Wine数据集作为测试数据,结果表明：（1）该算法能够快速生成精度较高的分类规则;（2）在收敛效率及规则精度上全面优于基本多群体人工鱼群算法,并达到了多群体微粒群算法的性能水平。     

基于小生境遗传算法的排课问题研究

建立排课问题的数学优化模型,构建其基本求解框架,引入遗传算法并设计多种改进方案,包括新的二进制编码方案、初始种群生成方案、适应度函数设计方案、小生境策略、自适应交叉概率和自适应变异概率设计方案.仿真结果表明,该算法能够满足排课问题的多重约束条件,更有效地解决排课问题.     

求解旅行商问题的改进型量子蚁群算法

针对传统量子蚁群算法在求解TSP时容易陷入局部最优以及收敛速度较慢,提出了一种求解旅行商问题的改进型量子蚁群算法（IQACA）。该算法设计了一种新信息素挥发因子的自适应动态更新策略,对信息素进行动态更新;并采用一种新的量子旋转门对量子概率幅值的收敛趋势进行改变。通过三个基本函数极值优化仿真与传统量子蚁群算法进行对比,证明算法性能较优。基于TSPLIB的仿真实验与其他几种算法进行比较,结果表明,算法具有较快的收敛速度,提高了解的全局性,有效避免了算法陷入局部最优。     

一种求解邮路问题的量子进化算法

乡村邮递员问题属于NP完全问题,对它的近似求解方法主要是智能算法及线性规划,但其中的基本量子进化算法易陷于局部最优解。为此,提出一种新的量子进化算法,结合城市垃圾运输问题,对算法进行测试。结果表明,该算法在全局寻优能力及种群多样性方面均比传统算法有所改进,是求解乡村邮递员问题的一种有效算法。     

解决0-1背包问题的遗传分布估计算法

0-1背包问题是典型的NP难问题,针对0-1背包问题提出分布估计算法（EDA）与遗传算法（GA）相结合的算法（E-GA）。该算法在每一次迭代中由二者共同产生种群,并行搜索,两种方法产生的个体数目动态变化,将EDA的全局搜索与GA的局部搜索能力、EDA的快速收敛性与GA的种群多样性结合,实现优势互补。通过三个背包问题算例进行算法验证,与以往文献相比,结果显示该算法所获最优值优于文献最优值,运行时间短且收敛速度快。