基于学习自动机的改进FCM聚类算法及应用

模糊C均值（Fuzzy C-Means,FCM）聚类算法存在过度依赖初始聚类中心,且未充分考虑隶属度矩阵变化趋势对聚类性能影响的缺陷,针对FCM存在的问题,提出了一种基于学习自动机的改进FCM聚类算法。算法改进了目标函数计算方式及隶属度矩阵,根据目标函数值以及平均类内距离的变化对智能体选择的行为进行奖励或者惩罚。通过UCI公共数据集以及工业生产中碳碳复合材料沉积炉生产数据进行实验,实验结果表明,相比K-means、FCM、IEWLFCM、LAC等几种已有聚类算法,在文中采用的实验数据集中,该文提出的基于学习自动机的改进FCM聚类算法在大多数数据集上准确率、FMI系数、JC系数均有所提升。     

基于类簇合并的无参数密度峰值聚类算法

密度峰值聚类算法（DPC）通过决策图直观地找到类簇中心进而完成聚类,是一种简单高效的聚类算法。然而,DPC算法的截断距离和类簇中心都是人为确定的,受主观影响较大,具有不确定性。针对上述问题,提出一种基于类簇合并的无参数密度峰值聚类算法（NDPCCM）。首先根据样本点两两之间的相似度的分布特征将其分为类内相似度和类间相似度两种类型,并利用类内相似度自动确定截断相似度,避免了人为设置参数;接着根据簇中心权值的下降趋势自动选择初始类簇中心,得到初始类簇;最后通过合并初始类簇对初步聚类结果进行优化,提高了聚类的准确性。在人工数据集和UCI真实数据集上,将所提算法与DPC、DBSCAN、K-means算法进行对比实验。结果表明所提算法无需输入参数就能够自动得到类簇,且聚类性能优于其他算法。     

距离决策下的模糊聚类集成模型

模糊聚类是近年来使用的一类性能较为优越的聚类算法,但该类算法对初始聚类中心敏感且对边界样本的聚类结果不够准确。为了提高聚类准确性、稳定性,该文通过联合多个模糊聚类结果,提出一种距离决策下的模糊聚类集成模型。首先,利用模糊C均值(FCM)算法对数据样本进行多次聚类,得到相应的隶属度矩阵。然后,提出一种新的距离决策方法,充分利用得到的隶属度关系构建一个累积距离矩阵。最后,将距离矩阵引入密度峰值(DP)算法中,利用改进的DP算法进行聚类集成以获取最终聚类结果。在UCI机器学习库中选择9个数据集进行测试,实验结果表明,相比经典的聚类集成模型,该文提出的聚类集成模型效果更佳。     

基于相似度阈值模糊聚类的红外区域提取方法

针对输电线路电力设备红外图像热故障区域检测,提出采用一种基于相似度阈值的模糊聚类热故障区域提取方法。在该方法中,改进了传统模糊均值聚类算法的迭代求解方式,采用一种阈值化模糊聚类;其次,通过对目标区域局部邻域像素的相似度聚类分析,并结合其隶属度的计算,确保局部邻域像素在聚类上的相似性。同时,引入了最大相似度阈值准则简化均值的设置以及自高向低的迭代方式,从而提升区域提取效率。最后通过真实输电线路电气设备红外故障图像测试,验证了文中所提方法的有效性和适用性。     

基于自适应相似度距离的改进FCM图像分割

为了改善传统FCM算法抗噪性差的问题,提出了基于自适应相似度距离的FCM算法.算法将像素分为两个特征:第一个描述的是像素的内在属性(灰度级特征),第二个描述邻域像素特征(空间特征).在此基础上,基于自适应相似度距离,根据像素在图像中的空间位置决定哪一个特征拥有优先级,对其进行聚类.图像分割结果表明,算法比标准FCM算法有明显改善,具有很好的抗噪性能,取得了更好的分割效果.     

基于余弦相似性的自适应权重的改进FCM算法

模糊C-均值聚类算法(FCM)是一种经典的聚类算法,主要通过迭代更新隶属度和聚类中心来提高聚类的有效性.FCM算法的性能主要通过类内紧性和类间分离性来评价,但其既依赖于初始聚类中心,也对噪声非常敏感.考虑到每个数据点和每个聚类中心对目标函数的不同重要性,本文提出了一种具有自适应权重的改进FCM聚类算法(Hybrid FCM).主要贡献:将2个具有自适应指数p和q的自适应权向量ψ和φ引入FCM的目标函数,以体现不同数据点和聚类中心的重要性;为提高聚类性能,自适应指数p、q和模糊因子m采用粒子群优化算法(PSO)优化,新提出的聚类评价指标AWCVI作为PSO算法的适应度函数;迭代过程中利用余弦相似性对隶属度函数进行修正,提高算法的鲁棒性.实验表明,本文提出的算法能够有效地提高聚类效果.     

基于改进FCM的多传感器多目标数据互联算法

将模糊聚类分析的方法运用到数据互联中是现今多传感器多目标跟踪的发展方向之一。文中在模糊c-均值聚类(FCM)算法的基础上提出了一种适用于多传感器多目标数据互联的改进算法,该算法通过对隶属度函数进行加权,同时考虑了样本对聚类中心和样本与样本之间的隶属关系。仿真结果表明该改进算法使得分类效果更加清晰,能够更好地将测量结果划分给各个目标,且所需的迭代次数更少,收敛速度更快。仿真结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于模糊C均值聚类与空间信息相结合的图像分割新算法

针对传统的模糊C均值聚类（FCM）图像分割方法未考虑图像的空间信息,对噪声十分敏感的问题,本文提出了一种结合空间信息的模糊C均值聚类分割新算法;该算法将图像的二维直方图引入传统的模糊C均值聚类算法中,并对隶属函数做了改进;依据平方误差和最小准则,来确定模糊分类矩阵及聚类中心;最后,依据最大隶属度原则,划分图像像素的类别归属,以改善传统的PCM算法的分割质量。实验结果表明,该算法显示了较好的分割效果和较强的抗噪性能。     

簇间可分的鲁棒模糊C均值聚类算法

与经典的K均值聚类算法相比,模糊C均值(FCM)聚类算法通过引入模糊因子,考虑不同聚类数据簇之间的相互关系,得到可分性更好的聚类结果。但是模糊因子的引入,使得任意一个样本点都存在模糊性,造成FCM极易受到噪声和离群点的影响,聚类结果泛化性能较差。因此,该文提出一种簇间可分的鲁棒FCM算法(RBI-FCM)。RBI-FCM利用K均值算法对模糊隶属度的稀疏特征,降低不同数据簇之间的相互作用,突出不同数据簇相邻区域的可分性;另外,RBI-FCM在极小化数据簇内部散布度的条件下,考虑不同数据簇之间的可分性,可提高聚类模型的泛化性能。该文设计了有效的模型求解迭代算法。实验结果表明,RBI-FCM算法提高了FCM的鲁棒性,有效降低FCM对数据簇分布差异性和抽样不均衡的敏感性,得到理想的聚类结果。     

基于改进的模糊C均值聚类图像分割新算法

模糊C均值（FCM）聚类算法广泛用于图像的自动分割,但是传统的FCM算法没有考虑像素的空间信息,因而对噪声十分敏感。为了克服上述问题,提出了一种新的基于改进的FCM图像分割算法。该方法将空间的信息融入到标准的FCM算法中,通过引入表征邻域像素对中心像素作用的先验概率来重新确定当前像素的模糊隶属度值,该概率在算法执行过程中根据模糊隶属度值自动地予以确定。算法中使用基于统计直方图的快速FCM算法进行初始化,收敛速度大大提高。人造图像和实际图像的实验结果表明该方法的有效性和对噪声具有较强的鲁棒性。     

马尔可夫化的多尺度FCM在影像分割中的应用

为了同时处理影像分割问题中的随机性与模糊性,提出了一种多尺度(MR,multi-resolu-tion,马尔可夫随机场(MRF,markov random field)模型下的模糊C均值(FCM,fuzzy C-means)聚类分割算法(MR-MRF-FCM)。利用FCM算法能够处理影像模糊性的优点、MRF模型描述空间关系的长处以及小波的多尺度分析的优点,先对影像进行多尺度小波分解,并对小波系数建立MRF,进而用MR-MRF中的条件概率矩阵代替FCM算法的隶属度矩阵。实验结果从视觉效果和定量指标两方面表明,本文方法优于经典的MRF、多尺度MRF、FCM和核FCM等方法。     

融合对称特性的混合标签传递半监督直觉模糊聚类图像分割

现有的直觉模糊聚类算法应用于图像分割时,往往只考虑图像的像素信息,忽略了图像的几何特征和区域信息,使得分割效果不太理想。为了提高直觉模糊聚类算法的分割性能,提出一种融合对称特性的混合标签传递半监督直觉模糊聚类算法。该算法首先对图像进行对称轴检测获取图像的对称特性,接着利用图像的对称特性进行对称像素的标签传递并改进像素对聚类中心的直觉模糊距离测度,然后设计一种混合标签传递半监督策略,对所有像素进行隶属度的估计并将其作为监督隶属度进行引入,随后构建融合对称特性的混合标签传递半监督直觉模糊聚类目标函数,通过聚类获得最终的分割结果。两个彩色图像库上的实验结果表明,该算法能够将目标从复杂背景中完整的分割出来,分割性能优于对比算法。      

Fuzzy-based artificial bee colony optimization for gray image segmentation

In this article, we have proposed an image segmentation algorithm FABC, which is a kind of unsupervised classification (clustering), where we combine the concept of artificial bee colony optimization (ABC) and the popular fuzzy C means (FCM) and named it as fuzzy-based ABC or FABC. In FABC, we have used fuzzy membership function to search for optimum cluster centers using ABC. FABC is more efficient than other optimization techniques such as genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO) and expectation maximization (EM) algorithms. FABC overcomes the drawbacks of FCM as it does not depend on the choice of initial cluster centers and it performs better in terms of convergency, time complexity, robustness and segmentation accuracy. FABC becomes more efficient as it takes the advantage of the randomized characteristics of ABC for the initialization of the cluster centers. The experiments with FABC, GA, PSO and EM have been done over various grayscale images including some synthetic, medical and texture images, and segmentation of such images is very difficult due to the low contrast, noise and other imaging ambiguities. The efficiency of FABC is proven by both quantitative and qualitative measures.     

融入局部信息的直觉模糊核聚类图像分割算法

针对传统直觉模糊C均值聚类(Intuitionistic Fuzzy C-means,IFCM)的图像分割算法对噪声和初始聚类中心敏感,导致聚类精度不高和迭代次数多的问题,提出一种结合局部信息的直觉模糊核聚类的图像分割算法。在该算法中,首先采用基于直方图的方法确定聚类中心初始值,解决算法对聚类中心的初始值敏感的问题;其次,利用核函数将待分类数据集映射到高维非线性空间,改善分类数据的线性可分性,同时在目标函数中引入局部灰度信息和局部空间信息,优化直觉模糊隶属度的计算方法,提高直觉模糊聚类的分类精度。实验结果表明,提出算法能减少迭代次数,提高聚类精度,能有效对图像进行分割;无论在对图像分割还是在聚类有效性上,提出算法都要优于传统的模糊聚类算法,如模糊C均值聚类(Fuzzy C-means,FCM)、模糊核均值聚类(Kernel-based fuzzy c-means,KFCM)）、引入空间信息的直觉模糊C均值聚类(Intuitionistic Fuzzy C-means with spatial constraints ,IFCM-S)、模糊空间聚类(Fuzzy Local Information C-means,FLICM）、直觉模糊C均值聚类(Intuitionistic Kernel-based Fuzzy C-means,IFKCM）等。      

基于蚁群算法的模糊C均值聚类的改进研究

在图像分割的研究中,模糊C均值(FCM)聚类算法较之前的硬聚类有了很大的改进,是一种基于函数最优方法的聚类算法,然而传统的FCM算法的聚类中心及个数难以确定,搜索过程易陷入局部最优。因此,提出一种基于蚁群算法的改进的FCM聚类算法。该算法利用了蚁群算法全局优化特征以及较强鲁棒性的特点,将通过蚁群算法得到的聚类中心及个数应用到传统FCM算法中,弥补了传统FCM聚类算法的不足。该算法对图像进行分块处理,并引入多尺度梯度,提高了图像分割的准确性,最后通过实验验证了该算法的有效性及实用性。     

同杆双回线跨线故障性质判别方法研究

为判别同杆双回线跨线故障性质,提出基于模糊诊断原则的模糊聚类算法.建立模糊相似矩阵,计算最大矩阵元,划分同杆双回线跨线故障性质样本,将其当做模糊综合聚类反复运算中初始分类数,逐步迭代初始分类数并从中随机选取一个初始模糊划分矩阵,计算聚类中心特征矩阵、明可夫斯基距离和目标函数,并修正模糊划分矩阵,根据最终修正的模糊划分矩...     

基于粒子群优化非局部模糊聚类图像分割算法

为提高局部模糊聚类算法(WFLICM)对噪声图像 分割的抗噪性,克服模糊聚类图像分割算法对初 始聚类中心的敏感性及易陷入局部最优问题,在WFLICM算法的基础上提出一种基于粒子群 优化的融合 局部和非局部空间信息的模糊聚类图像分割算法(PSO-WMNLFCM)。首先,利用粒子群优化 算法的全局 寻优能力得到最优粒子,并以此粒子作为模糊聚类算法的初始聚类中心。其次,用像素的非 局部空间信息 替换模糊因子中的局部邻域值,产生新的目标函数。最后,由拉格朗日乘子法最小化目标函 数,得到隶属 度和聚类中心的更新公式,从而完成图像分割。仿真结果表明,PSO-WMNLFCM算法相比于 模糊局部聚 类(FLICM)算法、局部模糊权重(WFLICM)算法、非局部模糊聚类(NLFCM)算法、非局部模 糊聚类 (MNLFCM)算法、基于粒子 群的局部模糊聚类(PSO-FLICM)算法的划分系数提高了20.92%,20.51%,24.84%,1.44%,23.28%左右。     

PIC24单片机在轧机液压缸行程检测上的应用

介绍了一种代替传统轧机液压缸行程测量的新方法,并以一款PIC24单片芯片为例,配合涡街流量计,详细描述了系统的工作原理、主要特点和软硬件设计,总结了现场实际使用情况。