基于多样性的多视图低秩稀疏子空间聚类算法

本文主要研究如何通过挖掘多视图特征的多样性信息来促进多视图聚类,提出了基于多样性的多视图低秩稀疏子空间聚类算法。该方法直接将视图多样性概念应用于多视图低秩稀疏子空间聚类算法框架中,确保不同视图的子空间表示矩阵的多样性;为了实现多个视图聚类一致性同时达到提高聚类性能的目标,在该框架中引入谱聚类算法共同优化求解。通过对3个图像数据集的实验验证了该算法的有效性,同时其聚类的性能优于已有的单视图及多视图算法。     

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。     

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。     

基于三支决策的多视图低秩稀疏子空间聚类算法

多视图子空间聚类是一种从子空间中学习所有视图共享的统一表示, 挖掘数据潜在聚类结构的方法. 作为一种处理高维数据的聚类方法, 子空间聚类是多视图聚类领域的研究热点之一. 多视图低秩稀疏子空间聚类是一种结合了低秩表示和稀疏约束的子空间聚类方法. 该算法在构造亲和矩阵过程中, 利用低秩稀疏约束同时捕捉了数据的全局结构和局部结构, 优化了子空间聚类的性能. 三支决策是一种基于粗糙集模型的决策思想, 常被应用于聚类算法来反映聚类过程中对象与类簇之间的不确定性关系. 本文基于三支决策的思想, 设计了一种投票制度作为决策依据, 将其与多视图稀疏子空间聚类组成一个统一框架, 从而形成一种新的算法. 在多个人工数据集和真实数据集上的实验表明, 该算法可提高多视图聚类的准确性.     

改进K-means加权自适应多视图数据聚类算法

在如今的大数据时代,视图数据越来越多,由于这些数据表现出明显的多样性和差异性,使得多视图数据聚类成为了大数据的研究重点问题之一.针对多视图数据聚类问题,提出了一种基于改进K-means加权自适应多视图聚类算法.首先,提出加权自适应多视图聚类算法,降低视图同维度变换的复杂性.然后考虑到数据的误差性和离群点问题,对数据条件进行优化处理,把Frobenius范数作为条件进行改进,起到对多视图数据加权的作用.再结合自由度问题,找到多视图数据的最优解,降低目标函数自由度.最后根据K-means优化理论,通过权重系数减少数据对多视图聚类的影响,确定多视图不同簇的聚类中心,从而完成对所有视图数据的优化.基于MATLAB仿真平台,分别对5个数据集采用4种性能评价指标进行仿真验证.实验结果表明,所提出的算法大大减少了运行时间,而且具有较好的聚类性能.     

一致性引导的自适应加权多视图聚类

随着获取多模态或多视图数据的日益容易,多视图聚类研究受到广泛关注.然而,很多方法直接从原始数据中学习邻接矩阵,忽视了数据中噪声的影响.此外,还有一些方法将各个视图同等对待,而实际上各视图在聚类过程中所发挥的作用是不同的.为解决上述问题,提出了一种基于Markov链的聚类算法,名为一致性引导的自适应加权多视图聚类(consensus guided auto-weighted multi-view clustering, CAMC).首先为每个视图构造转移概率矩阵;然后,以自适应加权的方式获得一致性转移概率矩阵,并对一致性转移概率矩阵的拉普拉斯矩阵进行了秩约束,确保拉普拉斯图中连通分量的数目正好等于簇的数目.此外,基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)优化策略对问题进行求解.在1个人造数据集和7个真实数据集上的实验结果证明了该算法的有效性,其聚类性能优于现有的8种基准算法.     

基于一步张量学习的多视图子空间聚类

现有多视图子空间聚类算法通常先进行张量表示学习,进而将学习到的表示张量融合为统一的亲和度矩阵.然而,因其独立地学习表示张量和亲和度矩阵,忽略了两者之间的高度相关性.为了解决此问题,提出一种基于一步张量学习的多视图子空间聚类方法,联合学习表示张量和亲和度矩阵.具体地,该方法对表示张量施加低秩张量约束,以挖掘视图的高阶相关性.利用自适应最近邻法对亲和度矩阵进行灵活重建.使用交替方向乘子法对模型进行优化求解,通过对真实多视图数据的实验表明,较于最新的多视图聚类方法,提出的算法具有更好的聚类准确性.     

单步划分融合多视图子空间聚类算法

多视图子空间聚类方法因其可以揭示数据内在的低维结构而被广泛关注,但大多数现有的多视图子空间聚类算法直接将多个来自原始数据的充满噪声的相似度矩阵进行融合,并且通常是在得到一致的多视图表示之后再使用K均值算法聚类得到最终的结果,这种将表示的学习过程和后续的聚类过程分离的两阶段算法会导致无法得到最优的聚类结果.为了解决这些问题,提出一种单步划分融合多视图子空间聚类算法.该算法不是直接融合具有噪声和冗余信息的相似度矩阵,而是从相似度矩阵中提取出更具有判别性信息的划分级信息进行融合.提出一个新的框架,将表示学习、多视图信息融合以及最后的聚类过程整合在同一框架中.这三个过程彼此促进,好的聚类结果可以引导生成更好的多视图表示,从而得到更好的聚类效果.提出一种有效的轮替优化算法来解决由此得到的优化问题.最后,在四个真实的基准数据集上得到的实验结果可以证明提出方法的有效性以及先进性.     

动态融合的多视图投影聚类算法

多视图聚类是一个日益受到关注的研究热点。现有的大多数多视图聚类方法通常先对数据进行图学习,再对融合得到的统一图进行聚类得到最终结果,这种图学习和图聚类的两步策略可能导致聚类结果具有随机性。此外,多视图数据本身存在不可避免的噪声并且各视图数据差异较大,在原始高维数据空间进行无效融合可能造成重要信息的损失,不同多视图数据也可能存在选择参数敏感的问题。为了解决上述问题,提出了一种动态融合的多视图投影聚类算法,将自适应降维图学习、无参数的自权重图融合和谱聚类整合在同一框架中,三个过程相互促进,联合优化投影矩阵、相似性矩阵、共识矩阵以及聚类标签。对动态融合过程中得到的共识矩阵的拉普拉斯矩阵施加秩约束,直接获得聚类结果。而且引入的启发式超参数会随着每次优化迭代自动调整。为了求解联合优化问题,设计了一种有效的交替迭代方法。在人工数据集和真实数据集上得到的实验结果表明该算法的优越性。     

多样性引导的深度多视图聚类算法

多视图聚类旨在从不同视图的多样性信息中, 学习到更加全面和准确的共识表示, 以提高模型的聚类性能. 目前大部分多视图聚类算法采用希尔伯特-施密特独立性准则(HSIC)或自适应加权方法从全局考虑各视图的多样性, 忽略了各视图样本之间的局部多样性信息学习. 针对上述问题, 提出了多样性引导的深度多视图聚类算法. 首先, 提出了融合多头自注意力机制的软聚类模块, 多头自注意力机制用来学习全局多样性, 软聚类模糊C均值算法用来学习局部多样性; 其次, 在深度图自编码器网络结构中引入软聚类模块, 以达到多样性信息引导潜在表示生成的目的; 然后, 将得到的各视图潜在表示进行加权融合得到共识表示, 并采用谱聚类算法对共识表示进行聚类; 最后, 在3个常用数据集上进行了对比实验和消融实验. 实验结果表明, 提出的聚类算法具有良好的聚类效果, 以及提出的多样性信息学习模块可以有效提高算法聚类性能.     

基于视图相关因子的多视图数据竞争聚类算法

针对现有的单视图数据竞争聚类算法无法高效处理多视图数据的问题,提出了基于视图相关因子的多视图数据竞争聚类算法。首先,为了描述不同视图之间的相关性定义了一种视图相关性因子;然后,将视图相关因子与谱方法关于拉普拉斯矩阵的目标函数最大化问题结合,建立一个联合目标函数,使得不同视图之间的信息相互影响,以充分利用多视图的信息。通过解决联合目标函数的优化问题,得到每个视图的优化嵌入矩阵;最后,将得到的优化嵌入矩阵用于数据竞争聚类算法中。在人工和真实数据集上的仿真实验结果表明,新算法比现有的数据竞争聚类算法具有更高的聚类性能。     

熵加权多视角核K-means算法

在基于视角加权的多视角聚类中,每个视角的权重取值对聚类结果的精度都有着重要的影响。针对此问题,提出熵加权多视角核K-means(EWKKM) 算法,通过给每个视角分配一个合理的权值来降低噪声视角或无关视角对多视角聚类的影响,进而提高聚类的精度。EWKKM算法中,首先用核矩阵表示不同的视角,给每个视角分配一个权重;然后,利用信息熵计算出各个视角的熵权重;最后,按照定义的目标函数对各个视角的权重进行优化,使用核K-means进行多视角聚类。在UCI数据集及人工数据集进行实验,实验结果表明熵加权多视角核K-means算法能够为每个视角分配一个最优的权重值,聚类的精确度优于已有的聚类算法,具有更稳定的聚类结果。     

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。     

基于多阶近邻融合的不完整多视图聚类算法

在实际应用中,聚类多视图数据是一项重要的数据挖掘任务.样本缺失所导致的多视图不完整给聚类任务带来了巨大的挑战.大部分已有的不完整多视图聚类方法主要基于浅层图结构信息,易受到噪声及缺失数据的影响,且难以准确刻画并兼容所有视图的潜在结构,从而降低了聚类性能.为此,提出了一种更为鲁棒和灵活的基于多阶近邻扩散融合的不完整多视图...     

Multi-view clustering via simultaneous weighting on views and features

In big data era, more and more data are collected from multiple views, each of which reflect distinct perspectives of the data. Many multi-view data are accompanied by incompatible views and high dimension, both of which bring challenges for multi-view clustering. This paper proposes a strategy of simultaneous weighting on view and feature to discriminate their importance. Each feature of multi-view data is given bi-level weights to express its importance in feature level and view level, respectively. Furthermore, we implements the proposed weighting method in the classical k-means algorithm to conduct multi-view clustering task. An efficient gradient-based optimization algorithm is embedded into k-means algorithm to compute the bi-level weights automatically. Also, the convergence of the proposed weight updating method is proved by theoretical analysis. In experimental evaluation, synthetic datasets with varied noise and missing-value are created to investigate the robustness of the proposed approach. Then, the proposed approach is also compared with five state-of-the-art algorithms on three real-world datasets. The experiments show that the proposed method compares very favourably against the other methods.     

Multi-view collaborative locally adaptive clustering with Minkowski metric

Recently, many heterogeneous but related views of data have been generated in a number of applications. Different views may represent distinct aspects of the same data, which often have the same or consensus cluster structure. Discovering cluster structure in multi-view data has become a hot research topic and significant progress has been made in multi-view clustering. However, it remains a challenging issue to exploit the diversity within each view and investigate the relationship across multiple views simultaneously. To address the above issues, in this paper, we extend locally adaptive clustering into a multi-view framework with Minkowski metric and propose a novel approach termed multi-view collaborative locally adaptive clustering with Minkowski metric (MV-CoMLAC). Different from the existing multi-view subspace clustering methods, the proposed approach is capable of simultaneously taking into account the subspace diversity within each view as well as the knowledge across different views. A collaborative strategy is designed to exploit the complementary information from different low-dimensional subspaces. Furthermore, Minkowski metric is utilized to take into account the influence of the L-p distance (p ≥ 0), making our method adaptive to different application tasks. Extensive experiments have been conducted on several multi-view datasets, which demonstrate the superiority of our approach over the existing multi-view clustering methods.     

Multi-view fuzzy clustering with minimax optimization for effective clustering of data from multiple sources

Multi-view data clustering refers to categorizing a data set by making good use of related information from multiple representations of the data. It becomes important nowadays because more and more data can be collected in a variety of ways, in different settings and from different sources, so each data set can be represented by different sets of features to form different views of it. Many approaches have been proposed to improve clustering performance by exploring and integrating heterogeneous information underlying different views. In this paper, we propose a new multi-view fuzzy clustering approach called MinimaxFCM by using minimax optimization based on well-known Fuzzy c means. In MinimaxFCM the consensus clustering results are generated based on minimax optimization in which the maximum disagreements of different weighted views are minimized. Moreover, the weight of each view can be learned automatically in the clustering process. In addition, there is only one parameter to be set besides the fuzzifier. The detailed problem formulation, updating rules derivation, and the in-depth analysis of the proposed MinimaxFCM are provided here. Experimental studies on nine multi-view data sets including real world image and document data sets have been conducted. We observed that MinimaxFCM outperforms related multi-view clustering approaches in terms of clustering accuracy, demonstrating the great potential of MinimaxFCM for multi-view data analysis.     

基于张量图卷积的多视图聚类

针对多视图聚类进行的数据表示学习,通常采用浅层模型与线性函数实现数据嵌入,该方式无法有效挖掘多种视图间丰富的数据关系.为充分表示不同视图间的一致性信息与互补性信息,本文提出基于张量图卷积的多视图聚类方法(TGCNMC).该方法首先将传统的平面图拼接为张量图,并采用张量图卷积学习各视图中数据的近邻结构;接着利用图间卷积进...     

面向不完整多视图聚类的深度互信息最大化方法

多视图聚类是无监督学习领域研究热点之一,近年来涌现出许多优秀的多视图聚类工作,但其中大多数方法均假设各视图是完整的,然而真实场景下数据收集过程极容易发生缺失,造成部分视图不完整。同时,很多方法采取传统机器学习方法（即浅层模型）对数据进行特征学习,这导致模型难以挖掘高维数据内的复杂信息。针对以上问题,本文提出一种面向不完整多视图聚类的深度互信息最大化方法。首先利用深度自编码器挖掘各视图深层次的隐含特征,并通过最大化潜在表示间的互信息来学习各视图间的一致性知识。然后,对于不完整视图中的缺失数据,利用多视图的公共潜在表示进行补全。此外,本文采用一种自步学习策略对网络进行微调,从易到难地学习数据集中的样本,得到更加宜于聚类的特征表示。最后,在多个真实数据集上进行实验,验证了本文方法的有效性。