改进的K-means聚类k值选择算法

空间聚类算法中，聚类的效果在很大程度上受制于最佳[k]值的选择。典型的[K]-均值算法中，聚类数[k]需要事先确定，但在实际情况中[k]的取值很难确定。针对手肘法在确定[k]值的过程中存在的“肘点”位置不明确问题，基于指数函数性质、权重调节、偏执项和手肘法基本思想，提出了一种改进的[k]值选择算法ET-SSE算法。通过多个UCI数据集和[K]-means聚类算法对该算法进行实验，结果表明，使用该[k]值选择算法相比于手肘法能更加快速且准确地确定[k]值。     

结合[k]-means的自动FCM图像分割方法

针对图像分割中模糊C均值算法（FCM）无法自动确定聚类中心,不考虑像素邻域信息的问题,提出一种结合[k]-means的自动FCM图像分割方法。该方法先由图像的灰度直方图确定聚类数目,使用一种改进的快速FCM方法产生初始聚类中心。即通过一步[k]-means算法对大隶属度灰度更新模糊聚类中心,同时仅对小隶属度灰度使用快速FCM?方法进行隶属度更新,迭代后得到初始聚类中心。利用改进隶属度的FCM算法进行最终聚类。实验表明,该方法获取初始聚类中心接近最终值,加速图像分割,并对噪声具有一定的鲁棒性。     

空间投影在K-means算法中的研究与应用

为了加快[K]-means计算速度和寻找最优聚类子空间,使用特定的变换矩阵对数据进行投影,将特征空间划分为聚类空间和噪声空间,前者包含全部空间结构信息,后者不包含任何信息。将噪声空间舍弃,在聚类空间下进行[K]-means每一次迭代。算法不同于PCA [K]-means先降维再聚类,而是在迭代过程中达到筛选维度的效果,并将保留的维度反馈给下一次迭代,同时聚类空间的维度信息是自动发现的,没有引入额外的参数。实验证明AC [K]-means算法相较于已有同类型算法在准确度和计算时间方面都得到了大幅提升。     

基于改进粒子群算法的k均值聚类算法

针对[k]-means算法易受初始中心影响的缺点,提出了基于改进粒子群算法的[k]-means聚类算法[（k]-means cluster algorithm based on Improved PSO,IPK-means）,在粒子群算法中加入混沌搜索过程,以增加PSO迭代后期粒子群的多样性,并且在粒子更新过程中,给出了一种动态调整因子公式,使得调整因子与该粒子的适应度值大小相关,即同一迭代中不同粒子也会拥有不同的调整因子。最后将改进的PSO算法应用于[k]-means聚类,为其寻找较好的初始中心,实验结果表明了该算法可取得较好的聚类结果。     

结合最大最小距离和加权密度的K-means聚类算法

随机选取初始聚类中心和根据经验设置[K]值对[K]-means聚类结果都有一定的影响,针对这一问题,提出了一种基于加权密度和最大最小距离的[K]-means聚类算法,称为[KWDM]算法。该算法利用加权密度法选取初始聚类中心点集,减少了离群点对聚类结果的影响,通过最大最小距离准则启发式地选择聚类中心,避免了聚类结果陷入局部最优,最后使用准则函数即簇内距离和簇间距离的比值来确定[K]值,防止了根据经验来设置[K]值。在人工数据集和UCI数据集上的实验结果表明,KWDM算法不仅提高了聚类的准确率,而且减少了算法的平均迭代次数,增强了算法的稳定性。     

基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法

针对传统图转导（GT）算法计算量大并且准确率不高的问题,提出一个基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法。首先,采用模糊C均值（FCM）聚类算法先对未标记样本预选取,缩小图转导算法构图数据集的范围;然后,构建k近邻稀疏图,减少相似度矩阵的虚假连接,进而缩减了构图的时间,通过标记传播的方式得出初选未标记样本的标记信息;最后,结合半监督流形假设模型利用扩充的标记数据集以及剩余未标记数据集进行分类器的训练,进而得出最终的分类结果。在Weizmann Horse数据集下,所提算法分类准确率均达到96%以上,和传统仅使用图转导的分类方法相比,解决了对初始标记集的依赖性问题,将准确率至少提高了10%;将所提算法直接运用到兵马俑数据集,分类准确度也达到95%以上,明显高于传统的图转导算法。实验结果表明,基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法,在图像分类方面有较好的分类效果,对图像的精准分类具有研究意义。     

似然K均值聚类用于涡扇发动机气路故障诊断

[K]均值聚类算法是聚类领域最知名的方法之一,然而[K]均值聚类完全依赖欧式距离进行聚类,忽略了样本特征离散程度对聚类结果的影响,导致聚类边缘样本容易被误聚类,且算法易局部收敛,聚类准确率较低。针对传统[K]均值聚类算法的不足,提出了似然[K]均值聚类算法,对于每个聚类的所有样本考虑每个维度样本特征的离散程度信息,分别计算样本属于某一聚类的似然概率,能够有效提高聚类准确率。在人造数据集和基准数据集验证了似然[K]均值聚类算法的优越性,将其应用于涡扇发动机气路部件故障以及传感器故障的模式识别,验证了该算法在涡扇发动机故障诊断中的实用性和有效性。     

k近邻约束的稀疏子空间聚类

稀疏子空间聚类是近年提出的高维数据聚类框架，针对实际数据并不完全满足线性子空间模型的假设，提出[k]近邻约束的稀疏子空间聚类算法。该算法结合数据的子空间结构，[k]近邻及距离信息，在稀疏子空间模型上，添加[k]近邻约束项。添加的约束项符合距离越小，相似系数越大的直观认识且不改变系数矩阵的稀疏性。在人脸数据集Extended YaleB、ORL、AR，物体图像数据集COIL20及手写数据集USPS上的聚类实验表明提出的算法具有良好的性能。     

一种改进的半监督聚类入侵检测算法

针对网络环境,提出了一种新的半监督聚类入侵检测算法,将主动学习策略应用于半监督聚类过程中,利用少量的标记数据,生成用于初始化算法的种子聚类,通过辅助聚类过程,根据网络数据的特点,检测已知和未知攻击。主动学习策略查询网络中未标记数据与标记数据的约束关系,对标记数据可以快速获得k个不相交的非空近邻集,经检测结果证明,改进了算法的性能,且表明了算法的可行性及有效性。     

面向时间序列的鲁棒性半监督模糊C均值聚类

针对时间序列模糊C均值聚类算法对噪声数据敏感,及其未能将数据中少量已标记数据所包含的监督信息进行有效利用的问题,提出了一种改进的鲁棒性半监督模糊C均值聚类算法。该算法中先使用马氏距离提出一种样本不确定性分析方法,并加入到半监督模糊C均值聚类建模中,以消除噪声点的影响。并改进半监督模糊C均值聚类的部分监督机制来加大已标记数据的监督能力。采用能够弹性度量时间序列相似性的时间扭曲编辑距离代替欧氏距离进行聚类。通过对7组公开的时间序列数据集进行实验对比,结果表明所提算法具有良好的聚类效果。     

基于空间动态划分的差分隐私聚类算法

差分隐私算法作为当前研究较多的隐私保护机制之一,有着广泛应用.目前有多种基于差分隐私保护的k均值聚类算法,应用场景不一,各有缺陷.以往的算法通过均等划分数据集,构造等宽直方图进行聚类,这会导致没有数据分布的区域也被无差别插入噪声,影响聚类性能.针对这一点,提出了一种新的差分隐私聚类算法DPQTk-means,先通过构建...     

基于GDAL的遥感图像变化检测技术

由于GDAL（Geospatial Data Abstraction Library）具有快速读取多种格式的遥感图像且能有效解析空间元数据等特点,利用它开发遥感图像处理算法具有明显的优势。结合GDAL及相应算法,开发了一套复杂地形山区植被遥感变化检测的技术,其中包括利用阴影消除植被指数（Shadow Elimination Vegetation Index,SEVI）反演植被长势;利用图像差值法及最大类间方差法（OTSU）来提取植被长势明显变化点位;利用[K]均值聚类自动分割识别变化区域。将该方法用于武夷山自然保护区和闽江源自然保护区2016-2017年Landsat8 OLI遥感图像的植被长势变化检测,结果表明,这套遥感图像变化检测技术切实可行,能够有效识别遥感图像变化区域,并在复杂地形山区的植被长势监测中具有良好的应用价值。     

Automatic image pixel clustering with an improved differential evolution

This article proposes an evolutionary-fuzzy clustering algorithm for automatically grouping the pixels of an image into different homogeneous regions. The algorithm does not require a prior knowledge of the number of clusters. The fuzzy clustering task in the intensity space of an image is formulated as an optimization problem. An improved variant of the differential evolution (DE) algorithm has been used to determine the number of naturally occurring clusters in the image as well as to refine the cluster centers. We report extensive performance comparison among the new method, a recently developed genetic-fuzzy clustering technique and the classical fuzzy c-means algorithm over a test suite comprising ordinary grayscale images and remote sensing satellite images. Such comparisons reveal, in a statistically meaningful way, the superiority of the proposed technique in terms of speed, accuracy and robustness.     

基于熵加权K-means全局信息聚类的高光谱图像分类

目的 高光谱图像波段数目巨大，导致在解译及分类过程中出现“维数灾难”的现象。针对该问题，在K-means聚类算法基础上，考虑各个波段对不同聚类的重要程度，同时顾及类间信息，提出一种基于熵加权K-means全局信息聚类的高光谱图像分类算法。方法 首先，引入波段权重，用来刻画各个波段对不同聚类的重要程度，并定义熵信息测度表达该权重。其次，为避免局部最优聚类，引入类间距离测度实现全局最优聚类。最后，将上述两类测度引入K-means聚类目标函数，通过最小化目标函数得到最优分类结果。结果 为了验证提出的高光谱图像分类方法的有效性，对Salinas高光谱图像和Pavia University高光谱图像标准图中的地物类别根据其光谱反射率差异程度进行合并，将合并后的标准图作为新的标准分类图。分别采用本文算法和传统K-means算法对Salinas高光谱图像和Pavia University高光谱图像进行实验，并定性、定量地评价和分析了实验结果。对于图像中合并后的地物类别，光谱反射率差异程度大，从视觉上看，本文算法较传统K-means算法有更好的分类结果；从分类精度看，本文算法的总精度分别为92.20%和82.96%， K-means算法的总精度分别为83.39%和67.06%，较K-means算法增长8.81%和15.9%。结论 提出一种基于熵加权K-means全局信息聚类的高光谱图像分类算法，实验结果表明，本文算法对高光谱图像中具有不同光谱反射率差异程度的各类地物目标均能取得很好的分类结果。     

基于SSKM算法的遥感图像半监督聚类

半监督聚类是近几年提出的一种新的聚类方法,具有良好的聚类性能,但是,它们绝大多数都需要有完整的先验信息,即对于所有的样本类别,都需要有至少一个标签数据。本文提出了一种基于不完整信息的遥感图像半监督聚类方法——SSKM聚类算法,算法利用部分样本类别的先验信息,辅助遥感图像聚类。实验表明,相比于传统的K均值聚类,该算法能够有效地改善遥感图像的聚类效果。     

改进YOLOV3算法在行人识别中的应用

为了避免人与物体之间相互遮挡，对小目标检测不准确，以及复杂光照强度对行人检测的影响，针对这一问题，提出了一种多尺度聚类卷积神经网络MK-YOLOV3算法，来实现对行人的识别与检测。该算法是对YOLOV3进行改进，首先通过简单聚类对图像特征进行提取，得到相应的特征图，再通过抽样[K]-means聚类算法结合核函数确定锚点位置，以达到更好的聚类。针对小目标的浅层特征信息进行多尺度融合，提高小目标的检测效果。仿真结果验证了该算法在VOC数据集上对小目标识别的精度和速度上有较大提高，以及视频智能分析中有较高的召回率和精确度。     

应用BWP指标的差分隐私保护k-means算法

差分隐私是一种基于噪声扰动的隐私保护技术,针对差分隐私保护下噪声导致的聚类中心点偏移较大的问题,提出了一种基于BWP（between-within proportion）指标的差分隐私[k]-means算法。算法将聚类有效性评价指标BWP引入到隐私预算分配过程中,对传统隐私预算分配进行加权处理,在一次迭代中为不同密度分布的簇分配不同的隐私预算,从而添加不同的随机噪声。理论分析表明新算法满足[ε]-差分隐私保护。基于四个标准数据集对新算法进行了实验,实验结果表明,在聚类结果的可用性以及算法的稳定性上新算法具有优势。     

组合利用灰度和几何特性的图像分割算法

文章提出了一个图像区域分割算法。首先利用图像全局灰度分布特性聚类实现初始分割,然后进行区域标记和合并。新的合并方法建立在分析区域之间的几何和灰度关系的基础上,克服了现有的区域合并方法的局限性。算法应用于一些合成图像、自然景物和遥感图像,实验结果是令人满意的。