基于核函数聚类的重庆市图书馆均等配置及优化

以重庆市图书馆为例,从居民视角出发,应用公共设施区位理论,提出了核函数聚类法,优化图书馆空间配置。引入多种优化模型,与核函数聚类法进行了对比分析,以期最大程度地优化重庆市图书馆的空间配置。结果表明:用不同方法进行图书馆空间配置优化,核函数聚类法覆盖的总人口数最多,受距离影响较小,优化的空间配置更均等;P-中心模型受空间分布影响较大;P-中位模型易受距离影响;MCLP模型较适合中距离优化的选择。模型间交通可达性的差异并不明显,可用于优化决策提供参考辅助。该核函数聚类法可为公共服务设施空间布局的均等优化或规划提供理论依据。

基于高斯核函数的差分隐私模糊C均值聚类算法的构建与应用

目的:提出一种基于高斯核函数的差分隐私模糊C均值聚类算法(DPFCM_GF),旨在优化大数据背景下医疗数据分析和挖掘带来的数据隐私安全问题,为数据隐私保护提供理论基础。方法:针对随机初始化模糊C-均值隶属度矩阵降低算法精度问题,采用最大距离法确定初始中心点,使用聚类中心点的高斯值计算隐私预算分配比率,并添加拉普拉斯噪声以完成差分隐私保护,构建DPFCM_GF。收集整理美国加州大学欧文分校机器学习存储库的心脏病、乳腺癌、甲状腺疾病及糖尿病公开数据集对DPFCM_GF有效性进行验证,收集2019年1月1日至2022年12月31日淮安市第二人民医院收治的756例胃癌和肺癌患者病例数据集,对DPFCM_GF的可用性进行验证,并将分析结果与模糊C均值聚类算法(FCM)以及差分隐私模糊C均值聚类算法(DPFCM)进行对比分析。结果:对于心脏病、乳腺癌、甲状腺疾病及糖尿病公开数据集,DPFCM_GF和DPFCM的最优聚类效果与FCM聚类效果相当;相较于DPFCM,DPFCM_GF迭代时间更快,聚集速度显著,差异有统计学意义(t=4.01、4.71、4.01、12.38,P<0.05)。对于肺癌和胃癌数据集,随着隐私预算ε的增大,DPFCM_GF正确识别率逐渐聚集于91.9%和93.9%,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值分别为0.79和0.81;当隐私函数ε为0.1、0.5、1和2(ε<3)时,DPFCM_GF聚类效果显著优于DPFCM,且聚类效果更佳,差异有统计学意义(χ^(2)=12.25、87.12、68.58、7.76,P<0.05;χ^(2)=4.74、43.51、42.47、4.89,P<0.05)。结论:DPFCM_GF是一种有效保护医疗数据隐私的方法,同时也可进行数据分析和挖掘任务,具有一定的研究意义和研究前景。

基于GA-KFCM算法的高速公路交通运行状态评价研究

为提升高速公路交通运行状态评价的效果,提出GA-KFCM(genetic algorithm-kernel fuzzy C-means,基于遗传算法改进的核模糊C均值)聚类算法,并结合实例数据对不同方案的分类效果开展验证分析。首先,分析高速公路交通运行状态评价的范围及等级;然后,提出核函数改进的KFCM(kernel fuzzy C-means,核模糊C均值)聚类算法。在此基础上,采用遗传算法弥补初始化聚类中心随机的缺陷,考虑到在选取不同参数时判别模型的差异较大,结合实例数据对改进前后模型的交通运行状态开展聚类分析,并采用综合指标评估不同试验方案的优劣。试验结果表明:与FCM(fuzzy C-means,模糊C均值)聚类算法相比,GA-KFCM算法的聚类效果提升5倍左右;三维交通参数的交通运行状态判别可靠度最高。

中国不同气候区的高温危险性分析

高温危险性评价是高温灾害风险评价的重要组成部分和基础工作。基于过去60年(1961—2020年)的日最高温度数据,选择高温日数、最高温度、高温强度三个指标,逐站点使用核密度函数估算三个高温指标的概率密度函数,计算了四个重现期(即五年一遇、十年一遇、二十年一遇和五十年一遇)下的三个指标的取值,进而通过K-means非监督聚类得到各指标下的高温危险性等级分布图,然后将各指标叠加,对我国不同气候区的综合高温危险性进行了评估。研究表明:(1)从高温日数来看,发生高温可能性最大的地区位于我国西北干旱(半干旱)区和华中、华南地区的交界部分;(2)从最高温度来看,发生高温可能性最大的区域是西北干旱(半干旱)区和华北地区,华中地区的最高温度在不同重现期下的增强最显著;(3)从高温强度来看,发生高温可能性最大的区域是西北干旱(半干旱)区,西南地区和青藏高原地区内不同区域的高温强度差异较大,需局部防范高温灾害;(4)随着重现期年限的增长,不同高温指标值均明显增长,高值区域面积逐渐增加。全国高温综合高危险性等级地区主要位于西北干旱(半干旱)地区、华北地区南部、华中地区、华南地区和西南地区北部,其余气候区少量分布。较高危险性等级地区则主要分布在华北地区北部、东部地区局部、西北干旱(半干旱)地区局部和西南地区的少部分区域。中危险性等级地区则主要分布在东部地区西部。这些地区需加强防范高温灾害。

基于谱聚类的救援提升车故障诊断方法

针对救援提升车结构复杂、工况故障数据独立性差、故障诊断难的特点,提出一种基于谱聚类的半监督支持向量机救援提升车故障诊断算法。该算法利用谱聚类的思想挖掘原始故障数据的隐藏特征信息,有效区分不同耦合程度的部件系统中故障信息的独立结构特征。首先根据原始输入数据建立故障图谱,然后通过建立拉普拉斯矩阵获取更加符合聚类假设的核函数,最后,建立半监督支持向量机模型,利用梯度下降算法求解最终分类结果。将上述算法应用于XCA30_JY救援提升车工况故障诊断系统,通过搭建真实仿真环境,对采集到的工况数据进行分类,获取最终分类效果。为评价其性能,分别与传统支持向量机及梯度下降半监督支持向量机进行比较。实验结果表明:提出的算法对于救援提升车故障诊断具有较好的分类效果,救援提升车工况故障分类错误率降低至10.2%,可有效解决复杂工况故障诊断难题。由于本算法具备任意样本空间聚类及非凸函数优化求解能力,因此,除可广泛应用于车载故障诊断系统外,对于数据分类、模式识别等方面具有普遍的应用和指导意义。

基于迁移学习的辐射源个体识别分类方法

在辐射源个体识别应用中,受时间、空间、应用环境等因素的影响,辐射源个体特征会不断变化,不同时期得到的数据很难服从相同分布,而传统机器学习则要求数据服从相同分布。为了解决这一问题,提出一种基于迁移学习的辐射源个体识别分类方法。该方法通过聚类分析和重采样从数据集中选择新训练样本用于目标域学习,使用模糊近邻密度聚类提高对参数选择的鲁棒性及不同分布数据的适应性,并使用高斯核函数度量数据间的相似性以提高新训练样本选择的可靠性。实验结果表明,该方法能更有效、稳定地提高学习性能。

融合GA优化算法的数字孪生模型在石油旋转机械诊断中的应用

为根据模态信号频率水平确定石油旋转机械当前故障行为所属类别,实现对机械设备故障行为的准确诊断,针对融合GA(genetic algorithm遗传算法)优化算法的数字孪生模型在石油旋转机械诊断中的应用展开研究;定义GA算法优化规则,并在此基础上,建立数字孪生模型,再联合相关故障行为数据,完成对石油旋转机械运行数据的聚类运算,实现基于数字孪生模型的石油旋转机械运行数据聚类处理;计算运行数据损失情况,通过模态分解描述性样本的方式,将核心诊断信息重新耦合在一起,联合求解所得的超参数指标,定义具体的数据样本集中训练模式,实现对石油旋转机械的诊断;实验结果表明,上述诊断方法的应用,对于每一类故障行为模态信号频率的诊断都属于该信号的标准频率数值区段之内,符合100%精准诊断机械故障行为的应用需求,在准确诊断石油旋转机械故障行为方面的可行性能力较为突出。

基于核的K-均值聚类

将核学习方法的思想应用于K-均值聚类中,提出了一种核K-均值聚类算法,算法的主要思想是:首先将原空间中待聚类的样本经过一个非线性映射,映射到一个高维的核空间中,突出各类样本之间的特征差异,然后在这个核空间中进行K-均值聚类。同时还将一种新的核函数应用于核K-均值聚类中以提高算法的速度。为了验证算法的有效性,分别利用人工和实际数据进行K-均值聚类和核K-均值聚类,实验结果显示对于一些特殊的类分布数据,核K-均值聚类比K-均值聚类具有更好的聚类效果。

基于聚类核函数的最小二乘支持向量机高光谱图像半监督分类

针对大规模的高光谱数据分类,为了利用未标签样本所含信息,来提升分类器性能,提出了一种半监督分类算法。该算法根据聚类假设,即属于同一类地物的样本点在聚类中被分为同一类的可能性较大的原则来改进核函数,采用基于光谱角度量的K均值聚类算法对样本集进行聚类,根据多次聚类的结果,构造包袋核函数,然后利用加法和乘法运算将包袋核函数和RBF核函数组合成新的核函数,从而把未标签样本信息融入分类器。而且采用最小二乘支持向量机,将标准支持向量机的二次规划问题转换为求解线性方程组的问题。高光谱实测数据实验表明了本文方法的优越性。

一种基于核的模糊聚类算法

结合核技术与改进的模糊c均值算法聚类准则提出一种基于核的模糊聚类算法.通过引入核函数,样本点被非线性变换映射到高维特征空间进行聚类,提高了聚类性能.同时,算法改进了模糊c均值聚类模型中的概率型约束条件,使其对噪声和野值点具有较好的鲁棒性.在真实数据和人造数据上与常用聚类算法进行了对比实验,结果表明该算法具有较低的时间、空间复杂度与较好的聚类性能.

改进的基于核函数的模糊聚类算法

针对传统模糊核聚类算法没有考虑各维特征对聚类的不同贡献程度,以及易陷入局部最优等缺点,提出一种改进的模糊核聚类算法。该算法构造了一个简单有效的适应度函数,结合遗传算法全局搜索的优点,避免算法陷入局部最优。还为各维特征引入一个权系数,并利用ReliefF算法为特征加权。该算法比传统模糊核聚类算法有较大改进,实验结果表明了其有效性。

基于差分进化算法的模糊核聚类算法及其在故障诊断中的应用

针对模糊核聚类方法中,核函数参数的确定问题以及聚类结果的有效评价问题,提出采用差分进化算法进行核函数参数和聚类中心的同时寻优策略。并将Xie-Beni指标推广至核空间,设计了有效的适应度函数以实现聚类效果的提升。对所提出的方法进行数值试验,同时应用在电机轴承的故障诊断中,取得了不错的效果,验证了方法的可行性。

基于量子粒子群优化的网络入侵检测算法

提出了一种将量子粒子群优化算法和半监督模糊核聚类算法相结合的混合算法,用以解决入侵检测算法中模糊聚类算法对初始值敏感,容易陷入局部最优的问题。该算法对少量标记数据进行监督聚类得到正确模型,运用这个模型指导大量未标记数据进行聚类,扩充标记数据集合,对仍没有确定标记的数据利用量子粒子群优化的模糊核聚类算法进行聚类,确定其标记类型。通过KDDCUP99实验数据的仿真,实验结果表明,该算法在入侵检测中能获得理想的检测率和误检率。

基于模糊核聚类的支持向量分类

建立在统计学习理论基础上的支持向量机(SVM)具有良好的分类性能,然而其训练的计算量大的弊端,严重限制了其在大规模数据分类方面的应用。针对大规模数据训练的问题,提出一种模糊核聚类支持向量分类方法,该方法将核函数技术与模糊聚类技术相结合,首先滤除一部分冗余的样本点,减少了进入SVM训练过程的样本数,大大提高了SVM的训练效率,使其能够适应处理大规模高维数据的分类。最后利用UCI数据库中的数据对本文的方法进行了评估,实验结果表明通过模糊核聚类技术,能够过滤掉大量的冗余样本点,并且利用过滤后的样本所训练的SVM的精度不低于利用所有样本训练的SVM的精度。

基于粒子群的粗糙核聚类算法

针对K-means聚类算法容易陷入局部最优、不能处理边界对象及线性不可分的缺点,提出一种基于粒子群的粗糙核聚类算法。该算法通过Mercer核将输入样本空间中的样本映射到高维空间,使样本变得线性可分,并结合粗糙集的思想,通过动态改变上下近似集的权重因子对边界对象进行有效处理,同时采用reliefF方法对样本属性进行加权处理,以解决混合数据的聚类问题,最后利用粒子群算法防止算法陷入局部最优。仿真实验表明,相对于其他改进算法,该算法具有较高的正确率和较短的收敛时间,并进一步验证了该算法的鲁棒性和稳定性,具有一定的实用价值。

基于最小最大核K均值聚类算法的水电机组振动故障诊断

基于聚类分析的故障诊断方法能够按照故障样本之间的相似性无监督地将同类故障聚为一簇,当前已成为一类有效的故障诊断策略。为解决传统聚类算法受初始聚类中心的影响,易陷入局部最优解的问题,提出一种最小最大核K均值聚类方法。该方法在聚类过程中为簇内方差赋以与其大小成正比的自动修正的权重,并引入核函数技术以处理低维输入空间的线性不可分问题,大大提高了聚类的精确性。在标准数据上将所提方法与标准K-means及K-means++比较,显示了所提算法的有效性和优越性。基于这一聚类方法提出了一种具有自学习能力的故障诊断模型。将该诊断模型应用于水电机组振动故障诊断,实例验证了模型的可行性。

改进的离群核模糊聚类算法

针对离群点数据的发现问题,提出一种改进的离群核模糊聚类算法,利用先验知识,选择聚类目标函数,并将聚类中心作为初始化参数,有效提高算法的收敛速度,减少其整体运行时间,仿真实验结果表明,该算法是有效的。

动态权值混合C-均值模糊核聚类算法

PCM算法存在聚类重叠的缺陷,PFCM算法同时利用隶属度与典型值把数据样本划分到不同的类中,提高了算法的抗噪能力,但PFCM算法对样本分布不均衡的聚类效果并不十分理想。针对此不足,可以通过Mercer核把原来的数据空间映射到特征空间,并为特征空间的每个向量分配一个动态权值,从而得到特征空间内的目标函数。理论分析和实验结果表明,相对于其他经典模糊聚类算法,新算法具有更好的健壮性和聚类效果。

基于核聚类的机动多目标数据关联问题研究

针对新型作战样式条件下空中多机动目标密集回波的数据关联问题,采用核学习方法和K-均值聚类相结合的算法,即基于核的K-均值聚类来解决此问题。该方法的主要思想是,将原空间中的样本通过一个非线性映射,映射到高维的核空间中,以突出各类样本之间的特征差异,然后在核空间中进行K-均值聚类。仿真结果表明,该方法有效提高了密集回波环境下系统跟踪机动多目标的关联精度和可靠性。

基于角点特征和自适应核聚类算法的目标识别

提出了基于角点特征和自适应核聚类的目标识别方法,将有效性函数引入核聚类算法中,提出了一种可动态估计聚类数目的自适应核聚类算法。该方法用于飞机识别中,通过对飞机角点特征的自适应核聚类,完成定位识别。实验结果表明,该方法是有效的。