基于划分模糊度的聚类有效性函数

模糊C-均值(FCM)聚类算法是目前最流行的数据集模糊划分方法之一.但是,有关聚类类别数的合理选择和确定,即聚类有效性分析,对FCM算法而言仍是一个开放性问题.为此,本文结合数据集的几何结构信息和FCM算法的模糊划分信息,重新定义了划分矩阵,进而利用划分模糊度提出了一种新的模糊聚类有效性函数.实验结果表明该方法是有效的且具有良好的鲁棒性.     

一种基于模糊度的聚类有效性函数

根据模糊集理论,结合模糊C-均值聚类算法的约束条件,提出聚类模糊集概念,定义聚类模糊度.通过深入分析聚类模糊集的模糊度和贴近度在聚类评价中的作用,设计出一种模糊聚类有效性函数,并给出应用该函数实现模糊C-均值聚类有效性判定的具体步骤.实验结果表明,本文提出的聚类有效性函数是合理的.     

紧邻类与小类数据集下的模糊聚类有效性指标

模糊聚类有效性指标主要是为了解决模糊C-均值算法需要事先给定最佳聚类数的缺陷,但是现有的大多数模糊聚类有效性指标一般过于依赖聚类质心,使得这类指标在含有紧邻类与大小、密度差异大的数据集上无法准确地判断最佳聚类数。为了缓解这个问题,提出了新聚类有效性指标WS。WS指标在一定程度上考虑了最大最小隶属度法则与模糊集偏差,从而全面展示了数据集的整体信息。在人工与真实数据集上,评估WS指标与现有一些指标的有效性,新指标展现出了较高的准确性。在不同的模糊度下,WS有效性指标表现出了较好的鲁棒性。     

新模糊聚类有效性指标

模糊聚类是模式识别、机器学习和图像处理等领域的重要研究内容。模糊C-均值聚类算法是最常用的模糊聚类实现算法,该算法需要预先给定聚类数才能对数据集进行聚类。提出了一种新的聚类有效性指标,对聚类结果进行有效性验证。该指标从划分熵、隶属度、几何结构角度,定义了紧凑度、分离度、重叠度三个重要特征测量。在此基础上,提出了一种最佳聚类数确定方法。将新聚类有效性指标和传统有效性指标在6个人工数据集和3个真实数据集进行实验验证。实验结果表明,所提出的指标和方法能够有效地对聚类结果进行评估,适合确定样本的最佳聚类数。     

基于错误度量的模糊聚类有效性函数

聚类的错误主要表现为两种形式:将原属不同类的数据分到同一个聚类和将原属同一类的数据分到不同聚类。文中提出类内不一致性和类间重叠度两个指标分别度量聚类中出现这两类错误的程度。一个好的模糊分割中包含的聚类错误应尽可能少。同时,聚类紧致度应尽可能大。基于这两个错误度量指标和紧致性度量,提出一种有效性函数来判断模糊聚类的有效性。实验结果表明,提出的有效性函数能有效判断最佳聚类数并且有较好的鲁棒性。     

一个新的模糊聚类有效性指标

提出一个新的模糊聚类有效性指标。该指标能确定由模糊C-均值算法(FCM)所得模糊划分的最优划分和最优聚类数,结合了模糊聚类的紧致性和分离性信息,用类内加权平方误差和计算紧致性,用类间相似度计算分离性。在3个人造数据集和3个真实数据集上进行对比实验,结果证明该指标的性能优于其他有效性指标。     

基于模糊熵的聚类有效性函数

模糊熵描述了一个模糊集的模糊性程度本文将模糊熵应用于聚类有效性的判决,指出用于聚类有效性判决的划分系数是一个基于模糊熵的判决标准.通过几个数据对不同模糊熵公式的判决功能进行了比较实验.     

一种新的模糊聚类有效性指标

结合模糊聚类的类内紧致性和类间分离性信息,提出一种新的模糊聚类有效性指标。该指标能够确定由模糊C-均值算法（FCM）所得模糊划分的最优划分和最佳聚类数。在1个人造数据集和4个真实数据集上进行对比实验,结果表明该指标性能的优越性。     

基于类间关联度的聚类有效性函数

基于数据集的模糊划分,引入了类与类间的关联度.依据类间的关联度,定义了一个聚类有效性函数仿真数据和实际数据的实验结果表明该聚类有效性函数是有价值的.     

一种新的模糊聚类有效性指标

针对模糊C均值(FCM)算法聚类数需要预先设定的问题,提出了一种新的模糊聚类有效性指标。首先,计算簇中每个属性的方差,给方差较小的属性赋予较大的权值,给方差较大的属性赋予较小的权值,得到一种基于属性加权的FCM算法;然后,根据FCM改进算法得到的隶属度矩阵计算类内紧致性和类间分离性;最后,利用类内紧致性和类间分离性定义一个新的聚类有效性指标。实验结果表明,该指标可以找到符合数据自然分布的类的数目。基于属性加权的FCM算法可以识别不同属性的重要程度,增加聚类结果的准确率,使用FCM改进算法得到的隶属度矩阵定义的有效性指标,能够发现正确的聚类个数,实现聚类无监督的学习过程。     

模糊聚类有效性的研究进展

聚类有效性评价对聚类分析具有重要意义,是聚类分析的瓶颈之一。本文从基于数据集模糊划分的方法和基于数据集几何结构的方法两方面,归纳综述了常用的模糊聚类有效性评价函数,并讨论了模糊聚类最佳类别数的自动确定问题。     

基于隶属比的聚类有效性指标

针对模糊聚类需要预知最佳聚类个数的问题,提出了一种新的基于隶属比的聚类有效性指标V_new,首先根据经典有效性指标的设计思路,充分考虑数据集合的隶属度矩阵特征和几何空间分布,通过重新定义类内距和类间距的方式,推导出基本的有效性指标;其次,定义隶属比的概念,放大基本有效性指标的计算值;最后,为了避免隶属比对有效性指标造成过分影响而失去意义,引入分类个数进行抑制. 理论分析和仿真实验表明,通过对相同数据集进行分析处理,与经典的XB指标相比V_xb,新指标V_new具有更高的准确率和可靠性,在类间有重叠数据的情况下也能够做出正确的划分,具有一定的推广价值.     

点密度加权FCM算法的聚类有效性研究

模糊C-均值(FCM)算法是一种非监督的模式识别方法。由于该算法具有对数据集进行等划分的趋势,影响其聚类精度。利用数据点的密度大小作为权值,借助数据本身的分布特性,提出了一种点密度加权模糊C-均值算法。该方法不仅在一定程度上克服了FCM算法的缺陷,而且具有良好的收敛性。当以聚类已知的少量数据点作为监督信息指导聚类,聚类效果进一步改善。并用聚类有效性函数对算法的聚类有效性进行了评价,从而为算法的聚类性能提供了理论依据。     

一种基于微粒群的模糊聚类算法

模糊聚类的FCM算法由于得不到各聚类的解析解,使其在某些应用中出现问题。为此,该文提出了一种基于微粒群理论的模糊聚类方法,利用微粒群自动调整各模糊聚类的中心点及其隶属函数参数,使模糊聚类符合数据分布特征,同时得到各聚类的隶属函数解析解。通过典型模糊分类问题,说明了该算法的有效性。     

基于加权模糊c均值聚类的快速图像自动分割算法

图像分割是指将一幅图像分解为若干互不交迭的区域的集合，是图像处理和计算机视觉的基本问题之一。为了提高图像分割的效率，提出了一种基于2维直方图加权的塔形模糊c均值（FCM）聚类图像快速分割算法。该方法先通过构造合理的2维直方图对噪声进行抑制；然后通过塔形分解来缩减聚类样本集；最后利用加权FCM聚类算法进行分类。仿真结果表明，该方法的效率明显优于标准的FCM算法。此外，为确定分割的最优类别数c，还引入了一种基于该快速算法的聚类有效性评价函数——修正划分模糊度，实现了最佳图像分割类别数c的自动确定。基于人造图像和实际图像的测试实验结果表明该方法是有效的。     

粒子群模糊聚类算法在入侵检测中的研究

目前模糊C均值聚类算法广泛应用于入侵检测算法中,但是存在聚类数目难以确定,目标函数的局部极小点使得算法容易陷入局部最优的现象,影响入侵检测的准确率。鉴于此,文中提出一种基于粒子群算法的模糊聚类算法,引入PSO全局搜索能力和粒子翻转变异操作,避免传统C均值聚类算法对孤立点敏感,容易陷入局部最优,过早收敛的问题。最后通过实验结果表明,新算法检测率明显优于C均值聚类算法,能很好地应用于目前入侵检测系统之中。     

一种基于几何概率的聚类有效性函数

聚类有效性是聚类分析中尚未解决的基本问题,最佳聚类数的确定是聚类有效性问题中的主要研究内容。以几何概率为理论依据,针对2维数据集提出了一种新的聚类有效性函数,用于确定最佳聚类数。该函数利用2维数据集与2维离散点集之间存在的对应关系,以2维离散点集在特征空间中的分布特征为依据,测度对应数据集的聚类结构,思路直观、容易理解。测度过程中,将点集中的点两两相连生成一个线段集合保存点集的结构信息,通过比较线段集合中线段方向取值与完全随机条件下线段方向取值的相对大小,构造聚类有效性函数。实验结果表明,针对给定的样本数据集,生成该函数的曲线,再根据曲线的形态能够有效地确定2维数据集的最佳聚类数,指导聚类算法设计。     

基于有效性测度的基因表达数据的模糊聚类分析

本文讨论了模糊聚类中的模糊C均值算法和聚类有效性测度。结合基因微阵列的特点,设计并实现了一种基于聚类有效性函数的模糊C均值模型。将该种模型运用于公开的白血病基因表达数据,取得了与实际情况相吻合的实验结果。