融合优化可调Q因子小波变换的改进密度峰值聚类算法

为提升时间序列的聚类精度,提出一种融合优化可调Q因子小波变换的改进密度峰值聚类(improved density peaks clustering based on optimal tunable Q-factor wavelet transform,OTQWT-IDPC)算法,该算法利用可调Q因子小波变换的能量优化选择策略及改进粒子群优化算法确定的最佳Q因子分解时序信号,通过最优特征子带的能量、均值、标准差和模糊熵构建特征子空间,并采用主成分分析降低特征维度,以减少特征冗余。同时,考虑到距离较远而周围密集程度较大的K近邻样本对局部密度的贡献率,引入权重系数及K近邻重新定义DPC的局部密度,并利用共享最近邻描述样本间的相似性。在BONN癫痫脑电信号和CWRU滚动轴承数据集上进行对比实验,结果表明,该算法的聚类精度分别为95%、94%,且Jacarrd、FMI和F_(1)值指标均优于其他对比算法,证明了OTQWT-IDPC算法的有效性。

面向Shapelet空间的多变量时间序列密度聚类算法

多变量时间序列聚类问题已经成为时间序列分析任务中重要的研究课题,相较于单变量时间序列,多变量时间序列的研究复杂性更高,难度更大。尽管当前已经提出了许多针对多变量时间序列的聚类算法,但是这些算法在精度和解释性方面仍旧不足。其一,当前大部分工作并未考虑多变量时间序列的长度冗余性和变量相关性等问题,导致最终得到的相似性矩阵具有较大误差;其二,数据在聚类过程中普遍采用划分范式,当数值空间呈现复杂分布时该思想表现不佳,并且不具备对各个变量及空间的解释力。针对上述问题,提出了一种面向Shapelet(富有高信息量的连续子序列)空间的多变量时间序列自适应权重密度聚类算法(MDCS)。算法首先对各个变量进行Shapelet搜索,通过自适应策略获取到各自的Shapelet空间,接着对各个变量产生的数值分布进行组合加权,得到了更符合数据分布特征的相似度矩阵,最后利用改进密度计算和二次分配的共享最近邻密度峰值聚类算法对数据进行最终分配。在真实数据集上的实验结果证明,与目前先进的聚类算法相比,MDCS拥有更好的聚类结果,在标准化互信息和兰德系数指标上平均提高了0.344与0.09,兼顾了性能与可解释性。

基于改进粒子群的密度聚类算法混合矩阵估计

针对混合矩阵估计算法中传统的噪声环境下基于密度的空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法需要人为设定邻域半径以及核心点数这一问题,提出双约束粒子群优化(double constrained particle swarm optimization,DCPSO)算法,对DBSCAN算法的邻域半径参数进行寻优,将得到的最优参数作为DBSCAN算法的参数输入,然后计算聚类中心,完成混合矩阵估计。针对基于距离排序的源信号数目估计算法存在依靠经验参数的选取且不具备噪声点剔除能力的问题,提出了最大距离排序算法。实验结果表明,所提算法较相应的对比算法皆有提升,源信号数目估计准确率较原算法提高近40%,混合矩阵估计的误差较对比算法提升3 dB以上,且所提算法在收敛速度上优于原算法。

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。

基于空间插值的不规则海洋地质样品测试分析数据聚类算法研究

海洋地质调查中获取大量海洋沉积物柱状样样品测试分析数据,样品测试分析目的不同导致柱状样数据采样深度不同,由此造成地质取样数据在三维空间上呈现不规则散点状分布。传统聚类算法无法在三维空间上对此类不规则散点数据进行聚类分析。对此,文章设计了一种基于空间插值的不规则地质样品测试分析数据聚类算法,有效地将三维样品测试分析散点数据降为二维数据后进行聚类分析,本算法较好地解决了地质体中试验测试数据的不均衡性问题,为海洋地质大数据分析提供了基础技术方法。

融合密度和划分的文本聚类算法

文档聚类是聚类的经典应用,它是将相似的文档归为同一类,可以有效地组织、摘要和导航文本信息,也可以用来提高分类效果。论文使用BERT模型处理文档向量化,将文档表示为高维向量。传统的密度聚类算法不适用于高维数据集,划分聚类算法中的K-均值算法可以有效地聚类文档,但是算法的性能非常依赖于初始中心点的选择。论文提出了一种新的融合密度和划分的文本聚类算法。首先,通过密度选择适当的聚类中心点集合,然后使用最远距离的想法逐渐选择初始类中心点,最后使用划分方法对数据集进行聚类。实验表明,该算法的聚类效果稳定,聚类效果良好。

基于密度峰值聚类的Tri-training算法

Tri-training利用无标签数据进行分类可有效提高分类器的泛化能力,但其易将无标签数据误标,从而形成训练噪声。提出一种基于密度峰值聚类的Tri-training(Tri-training with density peaks clustering,DPC-TT)算法。密度峰值聚类通过类簇中心和局部密度可选出数据空间结构表现较好的样本。DPC-TT算法采用密度峰值聚类算法获取训练数据的类簇中心和样本的局部密度,对类簇中心的截断距离范围内的样本认定为空间结构表现较好,标记为核心数据,使用核心数据更新分类器,可降低迭代过程中的训练噪声,进而提高分类器的性能。实验结果表明:相比于标准Tritraining算法及其改进算法,DPC-TT算法具有更好的分类性能。

基于类簇合并的无参数密度峰值聚类算法

密度峰值聚类算法(DPC)通过决策图直观地找到类簇中心进而完成聚类,是一种简单高效的聚类算法。然而,DPC算法的截断距离和类簇中心都是人为确定的,受主观影响较大,具有不确定性。针对上述问题,提出一种基于类簇合并的无参数密度峰值聚类算法(NDPCCM)。首先根据样本点两两之间的相似度的分布特征将其分为类内相似度和类间相似度两种类型,并利用类内相似度自动确定截断相似度,避免了人为设置参数;接着根据簇中心权值的下降趋势自动选择初始类簇中心,得到初始类簇;最后通过合并初始类簇对初步聚类结果进行优化,提高了聚类的准确性。在人工数据集和UCI真实数据集上,将所提算法与DPC、DBSCAN、K-means算法进行对比实验。结果表明所提算法无需输入参数就能够自动得到类簇,且聚类性能优于其他算法。

基于人工鱼群的自适应密度峰值聚类算法

针对密度峰值聚类算法中截断距离d c和聚类中心缺乏选取依据,以及对簇中存在多密度峰值的数据无法准确聚类问题,提出一种基于人工鱼群的自适应密度峰值聚类算法(AFSADPC)。选择簇中心权值γ大于幂律分布上分位数的样本点作为聚类中心,根据两个相邻簇的簇间边界区域密度与簇平均密度构造簇间合并规则,利用人工鱼群算法寻找使改进轮廓系数指标达到最大值时的最优截断距离d_(c)。在合成数据集和真实数据集上的实验结果表明,AFSADPC算法具有较好的聚类效果。

基于密度聚类算法和广度优先搜索算法的道岔摩擦电流智能分析系统

[目的]现场的道岔摩擦电流测试与调整存在流程繁琐且风险高、对检修人员专业水平要求高、测定数值的主观性占比大3个弊端,为此需要基于各类智能算法及技术提升道岔的智能运维水平。[方法]分析了道岔摩擦电流测试曲线4个阶段的特征,提出建立道岔摩擦电流的智能分析系统。阐述了该系统的功能及工作原理,设定了该系统的摩擦电流标准值及阈值范围。该系统可基于密度聚类算法和广度优先搜索算法自动获取道岔摩擦电流值。介绍了该系统的调试界面截图,以说明系统在获取道岔摩擦电流值如何为现场检修人员提供操作建议。[结果及结论]该智能系统具有良好的可用性,实现了节约检修时间、降低维护成本和提高检修效率的既定目的。

基于K-modes聚类算法的山东省传统村落空间风貌类型及区划研究

传统村落的类型解析及空间区划是开展传统村落整体性保护和区域性发展的基础前提,本文在对山东省传统村落调查的基础上,基于空间基因理论视角,从地景、聚落、建筑、文化4个层次构建起13个指标的传统村落空间风貌分类指标体系,并采用K-modes聚类算法对山东省177个传统村落进行聚类分析,得到八大空间风貌类型,进一步结合区域文化、地理特点及行政区划,划分出山东省5个传统村落风貌区,从宏观视角分析了山东省传统村落空间风貌特征及其形成与发展的内在逻辑和地理分布规律,为更加整体全面地认识山东省传统村落特点、开展区域性传统村落集中连片保护利用等工作提供科学参考。

结合灰狼优化算法和动态邻域的三支密度峰值聚类算法

针对密度峰值聚类算法聚类效果受截断距离dc的取值影响较大以及传统二支聚类处理不确定数据强制划分带来的决策错误,提出结合灰狼优化算法和动态邻域的三支密度峰值聚类算法。首先,为解决截断距离dc的选取难问题,将聚类内部指标Silhouette指标作为目标函数,利用灰狼优化算法(GWO)的全局寻优能力求解最优的截断距离dc;为了使不确定数据的划分更加合理,结合动态邻域的思想,利用K近邻算法将二支聚类结果转化为三支聚类结果。通过在人工数据集以及UCI真实数据集的实验验证,该算法的聚类精度和总体性能优于其他5种对比算法。

基于改进密度峰值聚类算法的梨花密度分级

精准判断梨花疏密程度是自动疏花的基础。为了更好地判断梨花密度,该研究提出了基于改进密度峰值聚类算法的梨花密度分级方法。该方法首先提取梨花位置坐标,获取需要聚类的数据点。其次,为了实现梨花图像的密度分级,针对原有密度峰值聚类算法在梨花密度分级中的不足,结合梨花密度分级需求,改进了对聚类中心的选取方式,通过4组局部密度和中心偏移距离分割阈值将决策图划分为4部分来选取聚类中心,分别对应高、中、低密度以及无需疏花处理等4个等级,实现了对疏密合理的梨花图像的准确分级。最后,针对只有团状分布、稀疏分布及大尺度特写的梨花分布聚类分级不准确的问题,改进了两点间的距离d_(ij)参数的计算方法,统一梨花尺度大小和密度分级标准,对所有分布类型的梨花图像均能实现合理的密度分级。试验结果表明,该研究算法能够适应不同尺度大小的梨花图像,预测准确率为94.89%,密度分级准确率达到94.29%,可实现自然环境下局部花簇的密度分级,为机器智能疏花提供了技术支持。

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。

非负拉格朗日松弛优化的子空间聚类算法

传统的子空间聚类和谱聚类中普遍使用谱松弛方法聚类,需要先计算拉普拉斯矩阵的特征向量。特征向量中包含负数,根据元素的正负可以直接得到二类聚类的结果。对于多类聚类问题,需要递归地进行二划分,或在特征向量空间中使用k-means算法聚类,分配类簇标签是间接的,这种后处理的聚类方式会增加聚类结果的不稳定性。针对谱松弛的问题,提出了一种非负拉格朗日松弛优化的子空间聚类算法,在目标函数中集成了自表示学习和秩约束。通过非负拉格朗日松弛来求解相似性矩阵和隶属矩阵,并保持隶属矩阵的非负性。在这种情况下,原来的隶属矩阵就变成了类簇的后验概率,当算法收敛时,只需将数据点分配给具有最大后验概率的类簇,即可得到聚类结果。与已有的子空间聚类和谱聚类方法相比,所提出的算法设计了新的优化规则,可以实现类簇标签的直接分配,不需要额外的聚类步骤。最后,给出了算法的收敛性证明。在5个基准聚类数据集上的大量实验表明,所提算法的聚类性能优于近几年来的子空间聚类方法。

基于融合改进K-means聚类算法的数据检测技术

针对现有医疗财务数据分析系统平台老旧,采用传统K-means算法进行数据处理时性能较差的问题,文中设计了一种财务异常数据检测算法。对于传统K-means算法存在的分类效果不佳、运行效率偏低等不足,该算法结合密度峰值法对样本点的局部密度和高密度距离进行计算,进而优化簇中心的选择。同时融合PCA降维算法减少了数据的冗余信息,进一步提高了运行效率。通过引入LOF离群检测算法对分簇后的数据进行检测,从而得到异常数据结果。实验测试中,所提算法在人工数据集上的平均ARI指标为0.844,真实数据集的准确率则达到了79.2%,在所有对比算法中均为最优,表明该算法具有良好的性能,可以对财务异常数据进行准确地检测。

改进密度峰值聚类算法的财务数据分析

为了提高财务数据分析的准确度。文中采用密度峰值聚类算法进行财务数据聚类分析,实现财务数据的深度分析。通过对财务数据样本进行特征提取,建立密度峰值聚类财务分析模型。根据密度峰值聚类的核函数计算密度值,对距离值和密度值按降序排序,选择较大值所对应的样本点作为若干聚类中心。通过计算各节点和各个聚类中心点的距离,根据设定的距离阈值来判定样本类别。为了防止距离阈值设置不合理而对聚类结果造成较大扰动,引入果蝇优化算法对距离阈值参数进行优化改进,通过果蝇群体对味道浓度的不断更新优化,获得最优适应度个体。采用经过果蝇优化算法优化后的密度峰值聚类算法完成聚类分析,获得财务数据聚类结果。实验结果表明:通过合理设置果蝇优化算法气味变化率范围等参数,对于6类行业样本的聚类准确率均超过了0.9。相比于常用财务数据分析聚类算法,经过果蝇优化算法改进的密度峰值聚类算法能够获得更高的聚类准确率和稳定性。

VANET随机部署环境下基于改进型共享最近邻密度峰聚类的快速分簇算法

针对车辆高速移动场景下,网络拓扑变化过大导致网络分簇结果不稳定的问题,提出一种基于改进型共享最近邻密度峰聚类的快速成簇算法SNNCA(shared nearest neighbor clustering algorithm);通过综合考虑节点的链路生存周期和移动相似性,提出一种全新的节点连接稳定程度评估指标,并将该评估指标应用于节点共享最近邻的计算过程,以组织网络节点为划分合理的多跳簇结构;为适应网络环境的动态变化,提出一种簇维护策略,其中每个层级的簇成员承担着维护下一层级簇成员的任务,该策略能够对簇成员进行批量分离或合并,从而实现了算法的分布式快速收敛;根据随机部署场景中进行的仿真实验结果显示,相比其他较新算法,SNNCA算法降低了74%的簇数量,并且簇成员的平均存活时间增加了近1倍,表现出更好的网络稳定性和健壮性。

基于改进Hough变换耦合密度空间聚类的车道线检测算法

为了提高车道线检测的准确性与鲁棒性,降低光照变化与背景干扰的影响,提出了一种改进的Hough变换耦合密度空间聚类的车道线检测算法。首先,建立车道线模型,将车道边界分解为一系列的小线段,借助最小二乘法来表示车道线中的线段。再利用改进的Hough变换对图像中的小线段进行检测。引入具有密度空间聚类方法(density based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN),对提取的小线段进行聚类,过滤掉图像中的冗余和噪声,同时保留车道边界的关键信息。随后,利用边缘像素的梯度方向来定义小线段的方向,使得边界同一侧的小线段具有相同的方向,而位于相反车道边界的两个小线段具有相反的方向,通过小线段的方向函数得到车道线段候选簇。最后,根据得到的小线段候选簇,利用消失点来拟合最终车道线。在Caltech数据集与实际道路中进行测试,数据表明:与当前流行的车道线检测算法相比,在光照变化、背景干扰等不良因素下,所以算法呈现出更理想的准确性与稳健,可准确识别正常车道线。

城市休闲产业聚类模式APM算法模型开发与校验

城市休闲相关产业的高质量发展对当前我国城市消费升级以及人居环境质量提升具有重要现实意义。但是,现有研究未能精准地捕捉海量广域分布的城市休闲产业的基本空间分布规律与结构,而已有的空间聚类算法较多适用于城市用地分析,未能很好地适用于离散分布的城市休闲产业研究。为此,文章基于空间兴趣点数据,开发距离通达值及空间集群中心点等算法,构建城市休闲旅游产业聚类模式空间算法模型(APM)。在以广州为例的研究中,APM模型捕捉出3170个以500 m步行生活圈为范围的城市休闲产业集群,校验了APM模型的科学性与应用价值。整体上,APM算法可以较好地捕捉城市休闲业态集群的空间结构,清晰识别城市休闲产业空间冷、热点分布的基本结构,由其捕捉行程的聚类边界与实际道路和建筑走向、水系边界、区域范围等重合度高,聚类集群符合实际情况,具备可信度与有效性。该研究是休闲产业集聚机制研究的一次方法创新,在算法精度、实际应用、可视化效率上均做出了创新性推进。与Fishnet方法相比,可以更科学精准地识别城市内部多个休闲消费商圈的边界,实现了高效率的城市休闲产业集群捕捉;与同位模型相比,可以呈现多类别的城市休闲业态结构,突破了现有研究只能捕捉两类业态组团的局限。