基于格拉斯曼流形子空间融合的多视图聚类

现有的多视图聚类算法大多假设多视图数据点之间为线性关系,且在学习过程中无法保留原始特征空间的局部性;而在欧氏空间中进行子空间融合又过于单调,无法将学习到的子空间表示对齐。针对以上问题,提出了基于格拉斯曼流形融合子空间的多视图聚类算法。首先,将核技巧和局部流形结构学习结合以得到不同视图的子空间表示;然后,在格拉斯曼流形上融合这些子空间表示以得到一致性亲和矩阵;最后,对一致性亲和矩阵执行谱聚类来得到最终的聚类结果,并利用交替方向乘子法（ADMM）来优化所提模型。与核多视图低秩稀疏子空间聚类（KMLRSSC）算法相比,所提算法的聚类精度在MSRCV1、Prokaryotic、Not-Hill数据集上分别提高了20.83个百分点、9.47个百分点和7.33个百分点。实验结果验证了基于格拉斯曼流形融合子空间的多视图聚类算法的有效性和良好性能。     

一种改进的多视图聚类集成算法

近年来,针对大数据的数据挖掘技术和机器学习算法研究变得日趋重要。在聚类领域,随着多视图数据的大量出现,多视图聚类已经成为了一类重要的聚类方法。然而,大多数现有的多视图聚类算法受算法参数设置、数据样本等影响,具有聚类结果不稳定、参数需要反复调节等缺点。基于多视图K-means算法和聚类集成技术,提出了一种改进的多视图聚类集成算法,其提高了聚类的准确性、鲁棒性和稳定性。其次,由于单机环境下的多视图聚类算法难以对海量的数据进行处理,结合分布式处理技术,实现了一种分布式的多视图并行聚类算法。实验证明,并行算法在处理大数据时的时间效率有很大提升,适合于大数据环境下的多视图聚类分析。     

基于加权聚类集成的标签传播算法

标签传播算法（LPA）是一种高效地处理大规模网络的社区发现算法,由于其近乎线性的时间复杂度而受到广泛关注。然而,该算法每个节点的标签依赖于其邻居节点,其迭代速度和聚类有效性对标签信息的更新顺序非常敏感,影响了社区发现结果的准确性和稳定性。基于该问题,提出了一种基于加权聚类集成的标签传播算法。该算法利用多次标签传播算法的结果作为基聚类集,并用模块度评估每个基聚类的重要性,使其作为节点相似性度量的权值形成加权相似性矩阵,最后通过层次聚类得出最终的社区划分结果。在实验分析中,该算法和其他5个具有代表性的标签传播算法的改进算法在真实数据集上进行了比较,展示了新算法能有效地提高标签传播算法的社区发现精度。     

Combining multiple clusterings using evidence accumulation

We explore the idea of evidence accumulation (EAC) for combining the results of multiple clusterings. First, a clustering ensemble - a set of object partitions, is produced. Given a data set (n objects or patterns in d dimensions), different ways of producing data partitions are: 1) applying different clustering algorithms and 2) applying the same clustering algorithm with different values of parameters or initializations. Further, combinations of different data representations (feature spaces) and clustering algorithms can also provide a multitude of significantly different data partitionings. We propose a simple framework for extracting a consistent clustering, given the various partitions in a clustering ensemble. According to the EAC concept, each partition is viewed as an independent evidence of data organization, individual data partitions being combined, based on a voting mechanism, to generate a new n /spl times/ n similarity matrix between the n patterns. The final data partition of the n patterns is obtained by applying a hierarchical agglomerative clustering algorithm on this matrix. We have developed a theoretical framework for the analysis of the proposed clustering combination strategy and its evaluation, based on the concept of mutual information between data partitions. Stability of the results is evaluated using bootstrapping techniques. A detailed discussion of an evidence accumulation-based clustering algorithm, using a split and merge strategy based on the k-means clustering algorithm, is presented. Experimental results of the proposed method on several synthetic and real data sets are compared with other combination strategies, and with individual clustering results produced by well-known clustering algorithms.     

大规模多视图数据的自降维K-means算法

为了提升传统多视图K-means算法在高维数据中的聚类性能,提出了一种鲁棒性大规模多视图数据的自降维K-means算法RMSKMC（robust multi-view subKmeans clustering）,通过寻找单个视图上的最优子空间实现高维数据的自降维,利用非负矩阵分解（NMF）对损失函数进行重构,使不同视图共享相同的聚类指示矩阵从而实现多视图信息互补,完成大规模多视图数据的聚类。实验结果表明,在大规模多视图数据集上,该算法比其他多视图聚类算法资源消耗更小,并且能够进行更为准确的聚类。     

基于异构距离的集成分类算法研究

针对异构数据集下的不均衡分类问题，从数据集重采样、集成学习算法和构建弱分类器3个角度出发，提出一种针对异构不均衡数据集的分类方法——HVDM-Adaboost-KNN算法（heterogeneous value difference metric-Adaboost-KNN），该算法首先通过聚类算法对数据集进行均衡处理，获得多个均衡的数据子集，并构建多个子分类器，采用异构距离计算异构数据集中2个样本之间的距离，提高KNN算法的分类准性能，然后用Adaboost算法进行迭代获得最终分类器。用8组UCI数据集来评估算法在不均衡数据集下的分类性能，Adaboost实验结果表明，相比Adaboost等算法，F₁值、AUC、G-mean等指标在异构不均衡数据集上的分类性能都有相应的提高。     

一种不完备混合数据集成聚类算法

集成聚类技术由于具有较好的泛化能力,目前引起了研究者的高度关注.已有研究主要关注数值型完备数据的集成聚类问题.然而,实际应用中面临的数据往往是兼具数值属性和分类属性共同描述的混合型数据,而且通常带有缺失值.为此,针对不完备混合数据提出了一种集成聚类算法,首先利用3种缺失值填充方法对不完备混合数据进行完备化处理;其次在3种填充后的不同完备数据集上分别多次执行K-Prototypes算法产生基聚类结果;最后对基聚类结果进行集成.在UCI真实数据集上与传统聚类算法通过实验进行了比较分析,实验结果表明提出的算法是有效的.     

图的多视角一致性稀疏聚类

提出了一种新的面向图的一致性多视角稀疏聚类框架,该方法先将多视角数据分解为一致性与不一致性部分;然后采用相似性度量方法与KNN(K-nearest neighbor)算法对多视角数据进行分解与融合;再运用稀疏表示学习多视角图的一致性相似矩阵,进而通过谱聚类获取聚类结果.最后,设计并实现了一种交替迭代优化算法求解目标函数,并在八个多视角数据集上通过对比实验验证了该方法的有效性.     

基于共享近邻的多视角谱聚类算法

为了解决谱聚类算法中相似矩阵的构造不能满足簇内数据点高度相似的问题,给出一种基于共享近邻的多视角谱聚类算法（MV-SNN）。首先,算法通过提高共享近邻个数多的两个数据点的相似度,使同簇的数据之间的相似度更高;然后,将改进后的多个视角的相似矩阵进行相加从而整合得到全局相似矩阵;最后,为了解决一般谱聚类算法在后期仍需要通过k均值聚类算法进行数据点划分的问题,给出拉普拉斯矩阵秩约束的方法,从而直接通过全局相似矩阵得到最终的类簇结构。实验结果表明,对比其他几种多视角谱聚类算法,MV-SNN算法在三个聚类衡量标准：准确度、纯度和归一化互信息上的性能提高了1%~20%,在聚类时间上减少了50%左右,可见MV-SNN算法的聚类性能更好,用时更短。     

基于共享近邻的多视角谱聚类算法

为了解决谱聚类算法中相似矩阵的构造不能满足簇内数据点高度相似的问题，给出一种基于共享近邻的多视角谱聚类算法（MV-SNN）。首先，算法通过提高共享近邻个数多的两个数据点的相似度，使同簇的数据之间的相似度更高；然后，将改进后的多个视角的相似矩阵进行相加从而整合得到全局相似矩阵；最后，为了解决一般谱聚类算法在后期仍需要通过k均值聚类算法进行数据点划分的问题，给出拉普拉斯矩阵秩约束的方法，从而直接通过全局相似矩阵得到最终的类簇结构。实验结果表明，对比其他几种多视角谱聚类算法，MV-SNN算法在三个聚类衡量标准：准确度、纯度和归一化互信息上的性能提高了1%~20%，在聚类时间上减少了50%左右，可见MV-SNN算法的聚类性能更好，用时更短。     

Multi-view constrained clustering with an incomplete mapping between views

Multi-view learning algorithms typically assume a complete bipartite mapping between the different views in order to exchange information during the learning process. However, many applications provide only a partial mapping between the views, creating a challenge for current methods. To address this problem, we propose a multi-view algorithm based on constrained clustering that can operate with an incomplete mapping. Given a set of pairwise constraints in each view, our approach propagates these constraints using a local similarity measure to those instances that can be mapped to the other views, allowing the propagated constraints to be transferred across views via the partial mapping. It uses co-EM to iteratively estimate the propagation within each view based on the current clustering model, transfer the constraints across views, and then update the clustering model. By alternating the learning process between views, this approach produces a unified clustering model that is consistent with all views. We show that this approach significantly improves clustering performance over several other methods for transferring constraints and allows multi-view clustering to be reliably applied when given a limited mapping between the views. Our evaluation reveals that the propagated constraints have high precision with respect to the true clusters in the data, explaining their benefit to clustering performance in both single- and multi-view learning scenarios.     

面向多视图聚类的低秩张量表示学习

针对现有鲁棒图学习忽略多视图间的互补信息和高阶相关性问题,提出一种面向多视图聚类的低秩张量表示学习（LRTRL-MVC）算法。利用鲁棒主成分分析的思想,在去除噪声的干净数据上计算各视图的鲁棒图和转移概率矩阵,然后构建一个包含各视图马尔可夫转移概率矩阵的张量,采用基于张量奇异值分解的核范数来确保目标张量的低秩性质。利用迭代最优化算法求解,将求得的低秩张量作为马尔可夫谱聚类算法的输入得到最终聚类结果。在4个不同类型的公开标准数据集BBCSport、NGs、Yale和MSRCv1上进行实验并与相关的最好多视图聚类算法进行对比,结果表明在3个聚类度量标准下,所提算法的聚类结果均高于其他对比算法。     

一种基于SimRank得分的谱聚类算法

传统的谱聚类算法在建立相似度矩阵时仅考虑数据点与点的距离,忽略了数据点之间隐含的内在联系。针对这一问题,提出了一种基于SimRank的谱聚类算法。该算法首先用无向图数据建立邻接矩阵,并计算出基于SimRank的相似度矩阵;然后根据相似度矩阵建立拉普拉斯矩阵表达式,对其进行归一化后再进行谱分解;最后对分解得到的特征向量进行k-means聚类。在Zoo等UCI标准数据集上的实验结果表明,所提算法在聚类精确度、标准互信息和纯度3个评价指标上均优于现有的LRR(Low Rank Rrepresentation)等基于距离相似度的谱聚类算法。     

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.     

Weighted association based methods for the combination of heterogeneous partitions

Co-association matrix has been a useful tool in many clustering ensemble techniques as a similarity measure between objects. In this paper, we introduce the weighted-association matrix, which is more expressive than the traditional co-association as a similarity measure, in the sense that it integrates information from the set of partitions in the clustering ensemble as well as from the original data of object representations. The weighted-association matrix is the core of the two main contributions of this paper: a natural extension of the well-known evidence accumulation cluster ensemble method by using the weighted-association matrix and a kernel based clustering ensemble method that uses a new data representation. These methods are compared with simple clustering algorithms as well as with other clustering ensemble algorithms on several datasets. The obtained results ratify the accuracy of the proposed algorithms.     

基于划分自适应融合的多视角模糊聚类算法

针对多视角聚类任务如何更好地实现视角间的合作之挑战, 提出一种新的视角融合策略. 该策略首先为每个视角设置一个划分, 然后通过自适应学习获取一个融合权重矩阵对每个视角的划分进行自适应融合, 最终利用视角集成方法得到全局划分结果. 将上述策略应用到经典的FCM(Fuzzy ??-means) 模糊聚类框架, 提出相应的多视角模糊聚类算法. 在模拟数据集和UCI 数据集上的实验结果均显示, 所提出的算法较几种相关聚类算法在应对多视角聚类任务时具有更好的适应性和更好的聚类性能.

     

基于黎曼流形的多视角谱聚类算法

现有的多视角谱聚类算法大多只线性结合了各视角的基拉普拉斯矩阵,未考虑不同视角数据的差异性对最优拉普拉斯矩阵的影响,存在聚类性能受限的问题。提出一种基于黎曼几何均值与高阶拉普拉斯矩阵的谱聚类算法(RMMSC),挖掘多视角数据中的高阶连接信息与流形信息,提高最优拉普拉斯矩阵对各视角的信息利用率。按一定的权重线性结合数据单一视角的各阶拉普拉斯矩阵,得到每个视角的基拉普拉斯矩阵,通过低阶与高阶连接信息的结合使用,充分体现多视角数据集的全局结构。在此基础上,计算各视角基拉普拉斯矩阵的黎曼几何均值,将其作为最优拉普拉斯矩阵输入谱聚类算法,得到聚类结果。相比于传统矩阵算数均值的计算,基于黎曼流形的黎曼几何均值能够更好地恢复互补层数据的流形信息。实验结果表明,RMMSC在多组标准数据集上聚类效果优于ONMSC、MLAN、AMGL等算法。其中,在Flower17数据集上,精确度较基准算法ONMSC提高了2.14%,纯度提高了1.7%,且收敛性较好。     

Cluster merging based on a decision threshold

Data clustering is an important unsupervised learning technique and has wide application in various fields including pattern recognition, data mining, image analysis and bioinformatics. A vast amount of clustering algorithms have been proposed in the past decades. However, existing algorithms still face many problems in practical applications. One typical problem is the parameter dependence, which means that user-specified parameters are required as input and the clustering results are influenced by these parameters. Another problem is that many algorithms are not able to generate clusters of non-spherical shapes. In this paper, a cluster merging method is proposed to solve the above-mentioned problems based on a decision threshold and the dominant sets algorithm. Firstly, the influence of similarity parameter on dominant sets clustering results is studied, and it is found that the obtained clusters become larger with the increase in similarity parameter. We analyze the reason behind this behavior and propose to generate small initial clusters in the first step and then merge the initial clusters to improve the clustering results. Specifically, we select a similarity parameter which generates small but not too small clusters. Then, we calculate pairwise merging decisions among the initial clusters and obtain a merging decision threshold. Based on this threshold, we merge the small clusters and obtain the final clustering results. Experiments on several datasets are used to validate the effectiveness of the proposed algorithm.

     

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。     

基于自适应邻域的鲁棒多视图聚类算法

针对现存的基于自适应邻域的多视图聚类算法没有考虑噪声和共识图信息损失的问题,提出一种基于自适应邻域的鲁棒多视图聚类（RMVGC）算法。首先,为了避免噪声和异常值对数据的影响,通过鲁棒主成分分析模型（RPCA）从原始数据中学习多个干净的低秩数据;其次,用自适应邻域学习直接融合多个干净的低秩数据来得到一个干净的共识关系图,从而减少图融合过程中的信息丢失。实验结果表明,所提RMVGC算法的标准化互信息（NMI）在MRSCV1、BBCSport、COIL20、ORL和UCI digits数据集上比目前流行的多视图聚类算法分别提升了5.2、1.36、27.2、4.66和5.85个百分点。同时,该算法保持了数据局部结构,增强了对原始数据的鲁棒性,提高了关系图质量,在多视图数据集上具有较好的聚类性能。