汉语文本聚类及其算法设计

主要针对传统的聚类算法倾向于识别大小类似的球形聚类簇，且对离群数据较为敏感等问题，利用聚类簇代表点选取的方法，同时结合基于人进行聚类判断所遵循的基本原则，即聚类中对象间距离应小于聚类间距离，设计了一种有效的聚类算法，实验结果表明算法是有效的。     

基于采样的大规模图聚类分析算法

针对当前聚类方法（例如经典的GN算法）计算复杂度过高、难以适用于大规模图的聚类问题，本文首先对大规模图的采样算法展开研究，提出了能够有效保持原始图聚类结构的图采样算法（Clustering-structure Representative Sampling，CRS），它能在采样图中产生高质量的聚类代表点，并根据相应的扩张准则进行采样扩张.此采样算法能够很好地保持原始图的内在聚类结构.其次，提出快速的整体样本聚类推断（Population Clustering Inference，PCI）算法，它利用采样子图的聚类标签对整体图的聚类结构进行推断.实验结果表明本文算法对大规模图数据具有较高的聚类质量和处理效率，能够很好地完成大规模图的聚类任务.     

个性化服务中自适应聚类算法的研究

针对传统K—Means聚类算法需要用户输入聚类数目的缺点，对K—Means聚类算法进行了改进，提出使用一个有效指数来克服这个问题，该算法不需要背景知识，自动聚类，提高了聚类的准确性。该算法还可以根据数据量的大小确定合适的步长，增强了适应性。通过将该算法应用于网站日志数据中对用户进行聚类，验证了算法的有效性。     

基于属性关系矩阵的AP子空间聚类算法

Affinity Propagation（AP）聚类算法将所有数据点作为潜在的聚类中心，在相似度矩阵的基础上通过消息传递进行聚类, 但却不适用于子空间聚类。基于属性关系矩阵的AP子空间聚类算法（AP clustering algorithm based on attributes relation matrix, ARMAP）是一种异步软子空间聚类算法，首先通过计算属性a的 邻域得到属性的关系矩阵，然后通过查找极大全1子矩阵得到数据集的兴趣度子空间，最后在各兴趣度子空间使用AP算法聚类，完成子空间聚类的任务。ARMAP算法将子空间的查找转换成查找矩阵的极大全1子矩阵，在正确查找子空间的同时，降低了时间复杂度。算法既保留了AP聚类算法的优点，又克服了AP算法不能进行子空间聚类的不足。     

一种基于调和均值的模糊聚类算法

k调和均值算法用数据点与所有聚类中心的距离的调和平均替代了数据点与聚类中心的最小距离，是一种减小初始值影响聚类结果的有效的聚类方法。本文对k调和均值算法进行扩展，考虑到数据点同时对不同聚类的隶属关系，将模糊的概念应用到聚类中，提出了模糊k调和均值-Fuzzv K—Harmonic Means(FKHM)算法。在中心迭代聚类算法的统一框架的基础上，推导出FKHM算法聚类中心的条件概率表达式以及在迭代过程中的数据点加权函数表达式。以划分相似度作为聚类结果的评价准则，实验表明，FKHM算法在聚类对于初值不敏感的同时提高了聚类结果的精确度，达到较好的聚类效果。     

聚类算法在木材缺陷图像分割中的应用

数据聚类是数据挖掘、模式识别、图像处理和数据压缩等领域的一个重要方法。针对不同的数据对象类型，不同的聚类目的和应用，有多种聚类算法可供选择。分别用K-means，BIRCH，CURE对原木CT图像数据进行聚类，分析三者在聚类时间、聚类质量以及对参数的敏感程度的特征。     

基于时间序列聚类的多雷达数据融合

针对多雷达数据融合问题，提出了基于时间序列的聚类算法，用于实现航迹相关，即以时间序列为基础把聚类模型转化为基于特征匹配的聚类算法。进一步考虑到多目标密集时，部分来自不同目标的数据可能比来自同一目标的数据更接近，易导致关联错误，为此提出了基于时间序列的模糊聚类算法。对上述两种算法的聚类结果，应用卡尔曼滤波器实现滤波跟踪，在不同的情况下仿真后发现，在跟踪目标较少且相互位置较远的情况下，两种算法均有效，在跟踪目标较多且相互位置靠近的情况下，基于时间序列的模糊聚类算法更有效。     

基于模糊聚类分析的能源产业信息自动挖掘建模研究

针对当前能源产业信息挖掘结果完整性差的问题，提出一种基于模糊聚类分析的能源产业信息自动挖掘建模方法。在模糊聚类分析算法中引入核学习算法，添加Gaussian核函数，搭建核模糊分析算法。确定核模糊分析算法的初始聚类中心，利用粒子群优化算法优化初始聚类中心，根据优化的初始聚类中心建立能源产业信息自动挖掘的目标函数，获取适应度值。根据适应度值与目标函数选择最佳个体，求解最佳个体的聚类有效性函数，解码输出聚类有效性函数最大时所对应的最优聚类数量与对应的聚类中心，以此搭建能源产业信息自动挖掘模型。实验结果表明，该模型可有效挖掘能源产业信息，在数据集规模不同的情况下该模型的调整兰德系数均较高，挖掘结果的完整性较高，自动挖掘效果佳。     

一种新的高效软聚类方法:

本文提出了一种新的高效软聚类方法──截集模糊Ｃ－均值聚类（Ｓ２ＦＣＭ）．该方法将传统的硬聚类（ＨＣＭ）和经典的模糊聚类（ＦＣＭ）相统一，并进行了合理的推广而得出的一种有效的聚类方法，Ｓ２ＦＣＭ聚类算法的思想更符合人的分类习惯，模拟实验表明，其总体性能优于ＦＣＭ算法和ＨＣＭ算法。     

基于ISODATA的用户访问路径聚类算法

文章提出了一种基于ISODATA的用户访问路径聚类算法，根据用户的访问兴趣定义了相似性测量手段和聚类中心。在对Web站点的访问日志进行事务识别后，根据群体用户对Web站点的访问顺序进行聚类，则每一个聚类集反映出该聚类集中的全体用户具有相似的访问兴趣。     

径向偏振双曲正弦高斯光束深聚焦产生光链的研究

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了径向偏振双曲正弦高斯光束经过衍射光学元件(DOE)和高数值孔径(NA)透镜组成的光学系统后的聚焦特性,分析了相关参量对深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链;改变相关参数,在焦平面附近产生一种针形光束—光渠。这些结果对于径向偏振双曲余弦高斯光束在粒子操控等方面的应用有着重要意义。     

非线性发射过载对激光引信光学接收系统的影响

激光引信包含精密光学系统,其中光学接收系统占重要地位,在常规弹药引信过程的应用中,高发射过载环境对系统弱回波聚焦质量造成严重影响,系统工作可靠性无法保证。提出接收聚焦透镜与窄带滤波片一体化方案,设计出一种新型缓冲结构接收系统光学,应用有限元分析软件ANSYS建立传统激光接收系统以及新型结构动力学模型,对接收聚焦透镜进行非线性动力学仿真以及ZEMAX光学仿真;最后进行空气炮冲击实验,结果表明:在经历70 000 g冲击加速度后,新型光学系统缓冲结构可有效缓解接收聚焦透镜塑性变形,提高脉冲激光束聚焦整形质量,激光回波能量显著增强。为常规武器激光引信接收光学系统抗高过载设计提供了一种新的方法和理论依据。     

高阶拉盖尔-高斯径向偏振光束强聚焦产生的光链

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了 高阶拉盖尔-高斯径向偏振光束经过衍射光学 元件(DOE,diffractive optical elements)和高数值孔径(NA)透 镜组成的光学系统后的聚焦特性。根据数值模拟结果, 比较了相关参量的变化对深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束经过此光学系统后,在焦 点附近产生沿 光轴方向的三维多点光俘获结构—光链,并且入射光束的相关参数和聚焦透镜的NA大小都会影响光束的聚焦特性。     

贝塞尔高斯径向偏振光束在衍射光学元件调制下多光球的产生

基于Richards－Wolf的矢量衍射积分公式,研究了贝塞尔高斯径向偏振光束在衍射光学元件(Diffractive optical elements, DOE)的调制下入射到由 两个相同高数值孔径透镜组成的4pi聚焦光学系统中的聚焦特性。由于DOE不同环之间相互干涉的原因,出现不同于原贝塞尔高斯径向偏振矢量光束的新聚焦特性。数值模拟结果显示贝塞尔高斯径向偏振光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光传播方向的多个光球,其光球的个数与DOE的环数以及不同环的大小有关。若调节4pi聚焦系统两侧入射光束的整体相对相位还可以实现多个光球整体沿纵向方向的移动,实现了亮光链的作用,这对于矢量光束应用在光学显微镜、光存储和粒子操控等方面具有十分重要的意义。     

采用频率聚焦的声源DOA估计方法研究

聚焦技术就是把宽带信号聚焦到某一个确定的频率上近似成窄带信号。麦克风阵列接收的声音信号相对频率范围更大,达到3～4个数量级,如何选择聚焦频率就成为估计算法的关键问题。为了应对多重信号分类(Multiple Signal Characteristic,MUSIC)算法对阵元间隔的要求,防止出现多值模糊。根据宽带聚焦算法的思想,从聚焦后的窄带信号入手,分析了阵元间隔对MUSIC算法的影响。验证了一种按阵元实际间距选择聚焦频率的方法,通过仿真表明了该方法的可行性。     

望远系统视差自动检测技术研究

视差会严重影响望远系统的瞄准和测量精度。传统的检测方法依靠人眼主观判读,只能定性检测。采用自动调焦原理研究了一种基于数字图像处理的视差自动检测方法。建立了调焦量与视差值之间关系的数学模型,通过检测系统的调焦量来得到被测望远系统的视差值。同时设计了用于视差检测的内调焦光学系统,该光学系统具有相对孔径大、成像质量高等特点;选取合适的调焦评价函数对图像进行清晰度的判读,从而找到成像最清晰时的调焦位置,最终通过控制系统实现对视差的自动检测,检测精度优于30″。该方法具有精度高、检测速度快的特点,提高了望远系统的视差检测效率。     

消减旁瓣的衍射计算

由于光的衍射作用 ,使通过聚焦系统的激光束入射到特定靶面成一光斑 (主光斑 ) ,而在主光斑以外还有次级光斑圈 (旁瓣 )。为了消减旁瓣 ,结合理论分析和神光装置聚焦系统的设计 ,提出了一种新的系统孔径遮挡分割法 ,从光的衍射理论和实验证明这种方法是有效的 ,使旁瓣缩减     

激光大尺度3维动态聚焦扫描加工系统研究

为了满足激光3维微加工不断提高的精度要求、不断增大的加工尺寸范围,以及加工效率的上升需求,采用理论分析和计算结合的方法,研制出由动态聚焦镜和2维扫描振镜组合的动态聚焦系统,与高精度X-Y-Z 3维高精度工作台集成为一台激光大尺度3维动态聚焦扫描加工设备。设计了焦距为100mm、视场角15、光阑口径7mm、后工作距137mm、相对畸变小于0.5%的远心f-镜和入光口径8mm、光学杠杆比1:8、后工作距800mm40mm的动态聚焦镜系统,并使用ZEMAX软件对系统关键光学部件动态聚焦镜和远心f-镜进行光学设计及系统性能评价。结果表明,通过工艺控制软件分层拼接,实现了460mm310mm50mm大尺度3维动态聚焦的高精度紫外激光微加工功能,在该3维扫描范围内,激光聚焦光斑直径始终保持小于10m,从而满足大尺度激光3维精密微加工需求。     

折/衍混合多光谱红外成像光谱仪离轴系统设计

采用二元光学透镜作为分光元件的多光谱成像光谱仪,由于焦距随波长的变化改变了系统的F数,因此改变了系统的放大率,从而引起光谱图像的像元配准误差。为改进基于二元光学透镜的多光谱成像光谱仪的性能,首次提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案。设计了由三片二次非球面生成的无中心遮拦的前置望远镜,该望远镜不仅有利于提高多光谱成像光谱仪的集光能力,且有利于系统的小型轻量化。同时设计了含二元光学透镜的三片型变焦距组件,用来消除多光谱成像光谱仪的像元配准误差。整个多光谱成像光谱仪系统仅有6个单片,非常简单。另外,该系统在空间频率为20 c/mm时MTF超过0.3,充分满足红外焦平面探测器对多光谱成像系统分辨率的要求,像面尺寸为7.2 mm。适用于探测单元尺寸为25μm、规格为128×128元的红外焦平面探测器。     

基于几何相位超表面的Ince-Gaussian矢量涡旋光场聚焦

为了实现电介质超表面的聚焦功能和对光场相位的调控,采用几何相位调制原理设计微元结构及空间分布,以SiO₂为基底、亚波长TiO₂椭圆柱的六边形晶胞为基本结构,设计了一种相位突变呈抛物线梯度分布的聚焦超表面,适用于480nm～580nm波段。基于此结构进行了理论分析和实验验证,发现该结构对线偏振光聚焦,其归一化后的半峰全宽约为428nm,而对矢量光聚焦约为258nm,获得了更出色的聚焦效果。研究了3阶和4阶Ince-Gaussian矢量光场通过该超表面后的聚焦特性,得到了聚焦场能保持入射矢量光场的基本空间结构,但中心结构信息会有损失的结果,即Ince-Gaussian矢量涡旋光场由于涡旋相位的存在,聚焦后会呈现破缺的空间结构。结果表明,超表面结构和入射光场矢量结构之间的匹配程度是影响聚焦特性的重要因素。该研究为理解复杂矢量光场的超表面聚焦机理提供了参考。