基于K-means聚类和特征空间增强的噪声标签深度学习算法

深度学习中神经网络的性能依赖于高质量的样本,然而噪声标签会降低网络的分类准确率。为降低噪声标签对网络性能的影响,噪声标签学习算法被提出。该算法首先将训练样本集划分成干净样本集和噪声样本集,然后使用半监督学习算法对噪声样本集赋予伪标签。然而,错误的伪标签以及训练样本数量不足的问题仍然限制着噪声标签学习算法性能的提升。为解决上述问题,提出基于K-means聚类和特征空间增强的噪声标签深度学习算法。首先,该算法利用K-means聚类算法对干净样本集进行标签聚类,并根据噪声样本集与聚类中心的距离大小筛选出难以分类的噪声样本,以提高训练样本的质量;其次,使用mixup算法扩充干净样本集和噪声样本集,以增加训练样本的数量;最后,采用特征空间增强算法抑制mixup算法新生成的噪声样本,从而提高网络的分类准确率。并在CIFAR10、CIFAR100、MNIST和ANIMAL-10共4个数据集上试验验证了该算法的有效性。

基于空间密度的群以噪声发现聚类算法研究

针对基于密度的群以噪声发现聚类算法(density-based spatial clustering of applications withnoise,DBSCAN)的所需内存及I/O消耗大;空间聚类的密度不均匀时,采用全局统一的变量,聚类质量较差;对于输入参数敏感性较高等三个不足进行了改进.首先根据数据的空间分布特性,将整个数据空间划分为多个较小的分区,使分区的局部密度相对更均匀;然后将每个局部分区运用改进的DBSCAN算法进行聚类,改进的算法可以根据空间数据的分布,对一个中心点自适应的选取近邻,并对这些近邻点进行取样、扩展,有效提高了算法的准确性和效率;接着将所得到的聚类结果按照合并规则进行合并.最后通过仿真实验,验证了改进的DBSCAN算法解决了内存消耗过大、聚类质量差及全局参数敏感的问题.

改进的密度峰值聚类算法的差分隐私保护方案

针对改进的密度峰值聚类(AdDPC)算法在计算局部密度时产生的隐私泄露问题以及算法的一次分配策略,提出一种改进的密度峰值聚类算法的差分隐私保护方案。该方案在算法计算局部密度的过程中添加Laplace随机噪声,使得即使攻击者拥有最大背景知识,也无法通过添加或者删除数据集中的某一点来获取相应的信息,从而利用差分攻击获取目标数据点的信息,达到保护隐私数据的目的,并且在分配非聚类中心点时引入可达定义改进AdDPC算法的分配策略,避免因为一次分配策略导致数据点分配错误的问题。实验对比了DP-rcCFSFDP算法、AdAPC-rDP算法、IDP K-means算法的F-Measure和ARI,结果表明:当隐私预算大于1.5时,所提算法的F-Measure和ARI优于其他算法,所提算法能够在保护敏感数据的同时保证数据的可用性。

一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法

激光雷达在自动驾驶系统的目标检测任务中发挥着重要作用,但其扫描机理会使得点云分布不均匀,常规聚类算法由于参数固定会导致较多的错误聚类。为解决该问题,该文以椭圆形状作为邻域空间,设计基于采样点位置的邻域自适应调整策略,提出一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法。通过正确聚类、过聚类等综合结果评估算法的性能,在KITTI数据集上进行了数值分析得到算法参数,并在校园环境中进行了实车对比实验。结果表明:所提算法能减少基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)中固定邻域所造成的70.60%过聚类、49.76%欠聚类等错误结果,从而有效提高算法的综合聚类性能。

基于密度噪声应用空间聚类算法的机载激光雷达建筑物点云提取与单体化

针对机载激光雷达建筑物点云提取过程中自动化提取困难,以及提取后的建筑物单体化过程烦琐等问题,提出一种基于密度噪声应用空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法的机载雷达建筑物点云提取与单体化的方法。该方法对预处理后的点云数据基于DBSCAN算法进行去噪与初步的提取,通过三维密度聚类,将建筑物的点云进行提取与自动单体化。根据建筑物点云密度的特点,进行二维的密度聚类,结合数字正射影像图(digital orthophoto map,DOM)进行点云分割。最后将处理后的点云数据进行优化处理,并将建筑物单体化簇类进行提取,得到单体化建筑物点云。结果表明:提取的建筑物点云数量正确率为97.36%,轮廓边长的中误差为0.077,可以有效地提取出建筑物点云并将其单体化。

一种基于密度的空间数据流在线聚类算法

为了解决空间数据流中任意形状簇的聚类问题,提出了一种基于密度的空间数据流在线聚类算法(On-line density-based clustering algorithm for spatial data stream,OLDStream),该算法在先前聚类结果上聚类增量空间数据,仅对新增空间点及其满足核心点条件的邻域数据做局部聚类更新,降低聚类更新的时间复杂度,实现对空间数据流的在线聚类.OLDStream算法具有快速处理大规模空间数据流、实时获取全局任意形状的聚类簇结果、对数据流的输入顺序不敏感、并能发现孤立点数据等优势.在真实数据和合成数据上的综合实验验证了算法的聚类效果、高效率性和较高的可伸缩性,同时实验结果的统计分析显示仅有4%的空间点消耗最坏运行时间,对每个空间点的平均聚类时间约为0.033ms.

基于最大维密度的全局优化空间聚类算法

在优化空间聚类算法的研究中,传统的K-means空间算法存在两个缺陷,其一是对空间对象的属性描述不全面,其二是对初始种子集选取敏感,容易陷入局部最优值,聚类结果不稳定。为了优化算法,引入适合空间对象的空间属性距离和基于最大维密度选择方案(Max-Dimension of Density Based Seeking,MDDBS)来改进K-means算法,提出利用最大维密度的全局优化空间聚类算法(Max-Dimension of Density Based Clustering,MDDBC),可从密度大的区域选取初始种子,同时又尽量将种子分散在数据空间。实验结果表明,改进方法可以很好消除聚类结果的波动性,同时更加客观地呈现空间对象的分布规律。

基于密度空间聚类和引力搜索算法的居民负荷用电模式分类模型

居民用户用电模式分类研究可为需求侧响应方案设计、负荷特性分析及其高精度预测提供支撑。首先,利用基于密度的空间聚类算法提取得到用户的典型用电模式;然后,考虑每天不同时段及季节变换对用户用电行为的影响,提取能够描述用户在不同时间尺度下用电行为的6个特征;在此基础上,提出了一种基于引力搜索算法的用户用电模式分类模型;最后,对实测居民用电数据进行聚类,并对各类用户的用电模式及其参与需求侧响应的潜力进行了分析。

一种基于密度的空间聚类算法

针对DBSCAN算法I／O开销和内存消耗大的缺陷，提出了基于层次合并的密度算法，基于密度的空间聚类算法可以有效地过滤噪声和孤立点数据，该算法在对于处理较大数据集上具有较大优势。

基于影响空间的稳健密度峰值聚类算法

DP(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks)是一种新提出的基于局部密度和距离的聚类算法,具有能够发现任意形状的类簇、易于理解并且可以高效划分数据的优点。但是该算法无法处理单个类簇中同时存在多个密度峰值的情况,并且数据划分不稳定,容易导致连锁错误划分;当类簇间的密度差异较大时,其无法准确识别稀疏的类簇。为弥补以上不足,提出一种基于影响空间的稳健密度峰值聚类算法。该改进算法通过邻近数据计算局部密度,增强对小规模类簇的识别能力。为了提高数据划分的稳定性,引入了影响空间,并定义了一种新的对称关系,提出了一种新的分配策略。其通过计算目标数据与邻近数据的局部密度比值,并对影响空间进行加权,使算法能够处理具有多密度分布特征的数据。基于人工合成数据集和UCI数据集的模拟对比实验表明,提出的改进策略增强了算法对稀疏类簇的识别能力,提高了数据划分的稳定性,在NMI和Acc评价指标方面取得了较优的结果。

基于密度的增量式网格聚类算法(英文)

提出基于密度的网格聚类算法GDCA,发现大规模空间数据库中任意形状的聚类.该算法首先将数据空间划分成若干体积相同的单元,然后对单元进行聚类.只有密度不小于给定阈值的单元才得到扩展,从而大大降低了时间复杂性.在GDCA的基础上,给出增量式聚类算法IGDCA,适用于数据的批量更新.

一种基于密度单元的自扩展聚类算法

提出一种高效的基于密度单元的自扩展聚类算法SECDU.首先将数据空间等分为若干个密度单元,再根据数据点的位置将其划分到所属的密度单元中,然后针对密度单元进行聚类.聚类首先产生在数据最密集的区域,然后向周围低密度区域延伸.聚类在延伸的过程中体积逐渐增大,密度逐渐减小,直到聚类的密度达到一个事先规定的限度时为止.算法在保留原有数据分布特性的前提下利用密度单元对数据进行压缩,并在保证具有较好效果的前提下大幅度地提高了聚类的速度.

烟花算法优化的软子空间MR图像聚类算法

现有的软子空间聚类算法在分割MR图像时易受随机噪声的影响,而且算法因依赖于初始聚类中心的选择而容易陷入局部最优,导致分割效果不理想.针对这一问题,提出一种基于烟花算法的软子空间MR图像聚类算法.算法首先设计一个结合界约束与噪声聚类的目标函数,弥补现有算法对噪声数据敏感的缺陷,并提出一种隶属度计算方法,快速、准确地寻找簇类所在子空间;然后,在聚类过程中引入自适应烟花算法,有效地平衡局部与全局搜索,弥补现有算法容易陷入局部最优的不足.EWKM,FWKM,FSC,LAC算法在UCI数据集、人工合成图像、Berkeley图像数据集以及临床乳腺MR图像、脑部MR图像上的聚类结果表明,所提出的算法不仅在UCI数据集上能够取得较好的结果,而且对图像聚类也具有较好的抗噪性能,尤其是对MR图像的聚类具有较高的精度和鲁棒性,能够较为有效地实现MR图像的分割.

基于稀疏光流和密度聚类的运动目标检测算法

针对复杂背景下视频存在较多噪声导致运动目标检测结果不准确的情况,提出了一种基于金字塔LK光流法结合DBSCAN聚类的复杂背景中运动目标检测算法。首先,对视频进行金字塔LK光流的运动矢量进行描述并表示成光流图;其次,对光流点进行基于密度的DBSCAN聚类,将复杂背景中的运动背景当成噪声进行剔除;最后,通过光流运动矢量表示运动目标轮廓实现了对视频的真实运动目标的检测和聚类。实验结果表明,上述算法有效地排除复杂背景的干扰,取得很好的运动目标检测效果。

一种新型的基于密度和栅格的聚类算法

针对网格和密度方法的聚类算法存在效率和质量问题,给出了密度与栅格相结合的聚类挖掘算法,即基于密度和栅格的聚类算法DGCA(density and grid based clustering algorithm)。该算法首先将数据空间划分为栅格单元;然后把数据存储到栅格单元中,利用DBSCAN密度聚类算法进行聚类挖掘;最后进行聚类合并和噪声点消除,并将局部聚类结果映射到全局聚类结果。实验通过人工数据样本集对该聚类算法进行理论上验证,表明了该算法在时间效率和聚类质量两方面都得到了提高。

参数自适应的网格密度聚类算法

针对网格密度聚类算法存在的网格宽度和密度阈值难以确定以及聚类精度不高的缺陷,提出了一种参数自适应的网格密度聚类算法。定义了数据集标准化离散度的概念,运用数据集的自然分布信息自适应地计算出每一维较优的分割宽度,对不同的密度阈值统计其噪声样本对象的数量,绘制了噪声曲线,从噪声曲线中获得最佳的密度阈值,而且增加了类簇边缘处理技术,进一步提高了聚类的质量。仿真实验表明,改进后的算法可获得更好的聚类效果。

基于引力核密度聚类算法的作物病害叶片区域的快速检测

针对作物病害叶片图像的复杂性和模糊性,提出一种基于引力核密度聚类算法的作物叶片病害区域快速检测方法:首先,在RGB颜色空间提取病害叶片图像的R通道值,根据R值的特征直方图特性,运用多项式拟合特征直方图曲线,根据导数性质确定拟合特征直方图曲线的峰值点和峰值区域,确定病害叶片图像聚类数和初始聚类中心;根据初步确定的病变叶片图像的聚类中心,运用引力核密度聚类算法快速完成对病害叶片病斑的分割。试验结果表明,基于引力核密度聚类算法的平均分割精度达80%以上,平均检测时间为4.912 s,优于已有病害区域分割算法K–means和Meanshift的性能。

一种基于扩展区域查询的密度聚类算法

针对DBSCAN算法中最小点数和最大邻域半径难以确定、算法时间开销大、对起始数据点的选择比较敏感,以及难以发现不同密度下的邻近簇等问题,提出一种基于扩展区域查询的密度聚类算法(GISN-DBSCAN)。该方法首先提出扩展区域查询算法,随后采用最近邻域和反最近邻域的邻域关系,建立每个点的k-影响空间域;最后提出一种异常点判定函数,使得算法能够准确地识别边界点和噪声点。实验结果表明,GISN-DBSCAN算法能够有效地解决DBSCAN算法的不足。

基于改进空间模糊聚类的DTI图像分割算法

针对模糊C均值(FCM)聚类算法初始聚类中心选择的随机性和噪声的敏感性等问题,提出一种基于改进空间模糊聚类的图像分割算法来分割人脑DTI图像。使用局部密度核函数和中心距离函数精确选取初始聚类中心,不仅可以解决因聚类中心随机选取造成的聚类效果不稳定的问题,而且还可以使目标函数迅速收敛,提高分割效率;通过将正态分布空间信息融入模糊隶属度函数,能减小图像噪声以及人为因素对分割结果的影响。用该方法与FCM、SFCM方法对人脑DTI数据进行分割,以评价算法的聚类效果。实验对美国明尼苏达大学生物医学功能成像与神经工程实验室提供的58例DTI数据、3例FA参数图像以及6例迭加过噪声的人脑DTI图像进行分割,结果表明:该算法分割系数最高,可达到0.984 1;在同一图像中,该算法在划分系数上比FCM最高提升20.2%,并且在划分熵上比SFCM最高下降19.8%;该算法目标函数平均迭代次数为32,较FCM的52次与空间FCM的76次有明显降低。实验证明,该算法能够准确、快速地分割出重要目标,且对图像噪声不敏感。

改进萤火虫优化的软子空间聚类算法

目标函数与搜索策略有效地结合可以提高软子空间聚类算法的性能。传统的软子空间聚类算法迭代求解时受初始聚类中心和噪声数据的影响极易陷入局部最优。针对该问题,提出一种改进萤火虫优化的软子空间聚类算法。算法引入目标函数和隶属度计算方法对界约束的权值矩阵进行评估并对数据样本进行分簇,将权值矩阵看成聚类问题的可行解,运用改进萤火虫算法优化求得较优的权值矩阵,从而改善聚类效果。在UCI数据集上的实验结果表明,改进后的算法能有效收敛于全局最优解,具有良好的聚类效果。