基于Voronoi图的障碍不确定数据的聚类算法

数据采集过程中普遍存在不确定性,并且在现实地理空间中,不确定数据之间可能存在障碍物间隔。为解决障碍空间中不确定数据的聚类问题,提出APPGCUO算法,该算法包括三个过程:在障碍物约束下采用R树节点最小最大值方法提出的RPT-OUCure算法,用以生成局部最优解,提高生成局部最优解的效率;继而利用近似骨架的理论提出GIABO算法,以局部最优解生成有效初始解,避免划分聚类算法中任意初始解的不足;最后结合Voronoi图的特性提出VPT-KMediods算法,减少不确定数据的积分运算量。实验结果表明,APPGCUO算法具有较高的聚类效率和质量。     

障碍空间中基于网格的不确定数据聚类算法

为了解决已有研究成果无法有效解决动态障碍空间中的不确定数据聚类问题,根据障碍集合是否发生变化,分别解决静态障碍和动态障碍空间下的聚类问题。提出了静态障碍空间中的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for static obstacles in grid space,STA_GOBSCAN)、障碍物动态增加情况下的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for dynamic increase of obstacles in grid space,DYN_GOCBSCAN)、障碍物动态减少情况下的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for dynamicreduction of obstacles in grid space,DYN_GORBSCAN)和障碍物动态移动情况下的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for dynamic movement of obstacles in grid space,DYN_GOMBSCAN),采用KL距离对不确定数据进行相似性度量,并利用网格对数据空间进行划分。理论研究和实验结果表明所提出的算法具有较高的效率和准确率。     

HPDBSCAN:高效的不确定数据处理算法

为了解决无线传感器网络中的不确定数据,提出了一种无线传感器网络不确定数据高效处理算法.根据不确定性数据的概率密度分布进行概率聚类,并利用Hilbert编码技术将多维数据映射到一维数据空间,通过基于Hilbert-R树索引的不确定性数据HPDBSCAN算法对不确定性数据进行聚类.实验结果表明,HPDBSCAN算法预处理效果较好,比其它聚类算法更适合不确定性数据的聚类.     

不确定度模型下数据流自适应网格密度聚类算法

随着计算机技术及感知技术的发展及应用,各个领域普遍出现不确定性数据流形态的新型数据,吸引了众多研究者的关注.现有的数据流聚类技术普遍忽略不确定性特征,常导致聚类结果的不合理甚至不可用.为数不多的针对不确定性特征的聚类方法片面考察不确定性,且大多基于K-Means算法,具有先天缺陷.针对这一问题展开研究,提出了不确定度模型下数据流自适应网格密度聚类算法(adaptive density-based clustering algorithm over uncertain data stream,ADC-UStream).对于不确定性特征,该算法在存在级和属性级不确定性统一策略下,构建熵不确定度模型进行不确定性度量,综合考察不确定性.采用网格-密度的聚类算法,基于衰减窗口模型设计时态和空间的自适应密度阈值,以适应不确定性数据流的时态性和非均匀分布特征.实验结果表明,不确定模型下的数据流网格密度自适应聚类算法ADC-UStream在聚类结果质量和聚类效率方面都具有较好的性能.     

复杂障碍空间中基于移动对象运动规律的不确定轨迹预测

现有移动对象的轨迹预测大部分是针对路网空间,然而在实际地理环境中往往存在障碍物,移动对象的运动基本在障碍空间中进行。近年来,已有较多关于路网空间中移动对象轨迹预测的研究以及障碍空间中障碍范围查询、最近邻查询等的研究,但是目前尚没有障碍空间中移动对象不确定轨迹预测的相关研究。为此,提出障碍空间中基于移动对象运动规律的不确定轨迹预测方法。首先,利用障碍物之间的区域关系对障碍空间进行剪枝;其次,提出障碍空间期望距离概念,对障碍空间的轨迹数据进行轨迹聚类,从而挖掘移动对象的热点区域;然后,根据各热点区域间的障碍距离和历史访问习惯得到转移的综合概率,提出基于移动对象运动规律的轨迹预测算法;最后,通过实验验证了算法的准确性和高效性。     

一种障碍空间中不确定对象的连续最近邻查询方法

近年来,基于位置的服务获得了越来越广泛的关注,其中最近邻查询是最常用的一种查询方式.测量手段的不准确性以及数据本身的性质导致不确定性在位置数据中普遍存在,这种不确定性会对最近邻查询结果产生影响.空间中障碍物的存在也给空间数据查询带来了挑战.文中研究存在障碍物的空间中不确定对象连续最近邻查询的处理方法,设计了一种剪枝策略大幅降低需要计算的不确定对象数目,并进一步提出了障碍空间中不确定对象最近邻查询安全区域的概念及安全区域生成算法.设计了安全区域的索引存储方法.实验结果表明,文章所提出的方法具有良好的效率和可扩展性.     

障碍空间中的移动对象位置预测

移动对象的运动基本是在障碍空间里进行的。近几年,已有较多针对障碍空间中范围查询、近邻查询、聚类查询等的研究,但是目前尚没有对障碍空间中移动对象的位置预测进行研究。为此,研究了障碍空间中移动对象的位置预测;采用灰模型与线性模型相结合的办法,提出了一种基于R树的高效的剪枝算法;根据移动对象的运动规律性,提出了几条剪枝策略,从而大大减少了需要处理的障碍对象个数。最后,通过实验验证了算法的准确性和高效性。     

不确定数据聚类的U-PAM算法和UM-PAM算法的研究

UK-means算法在处理不确定数据时对孤立点非常敏感,而且事先必须已知不确定数据的分布函数或概率密度,然而这在实际中往往很难获得。因此,针对UK-means在处理不确定测量数据时的不足,首先提出了基于区间数的PAM不确定聚类算法——U-PAM,该算法用区间数和标准差合理地描述了不确定测量数据的不确定性,进而完成有效的聚类;其次,针对海量不确定测量数据难以聚类的问题,基于U-PAM聚类算法,采用抽样技术提出了处理海量不确定测量数据的算法——UM-PAM算法,该算法先抽样,对样本数据聚类,然后再总体聚类;最后,基于U-PAM算法和CH聚类的有效性指标函数对聚类结果进行分析,以确定最佳聚类数。实验理论表明,所提算法聚类效果明显。     

相对邻域与剪枝策略优化的密度峰值聚类算法

针对Science发表的密度峰值聚类(Density peaks clustering,DPC)算法及其改进算法效率不高的缺陷,提出一种相对邻域和剪枝策略优化的密度峰值聚类(Relative neighborhood and pruning strategy optimized DPC,RP-DPC)算法.DPC聚类算法主要有两个阶段:聚类中心点的确定和非聚类中心点样本的类簇分配,并且时间复杂度集中在第1个阶段,因此RP-DPC算法针对该阶段做出改进研究.RP-DPC算法去掉了DPC算法预先计算距离矩阵的步骤,首先利用相对距离将样本映射到相对邻域中,再从相对邻域来计算各样本的密度,从而缩小各样本距离计算及密度统计的范围;然后在计算各样本的δ值时加入剪枝策略,将大量被剪枝样本δ值的计算范围从样本集缩小至邻域以内,极大地提高了算法的效率.理论分析和在人工数据集及UCI数据集的对比实验均表明,与DPC算法及其改进算法相比,RP-DPC算法在保证聚类质量的同时可以实现有效的时间性能提升.     

基于能量函数和模块最优化的不确定图聚类

为证明不确定性的存在对聚类结果不可忽略的影响,改进了基于能量模型布局和模块化聚类的算法LinLogLayout,使之可以处理不确定图数据。提出了不确定图的定义并产生满足Zipf分布的不确定图数据,对确定算法进行不确定化使之满足应用要求。实验结果表明,不论是在确定图数据、不确定图数据还是人工数据集、真实数据集上,改进的LinLogLayout算法都具有较好的聚类效果。实验结果也表明,不确定性的存在对聚类结果具有不可忽略的影响。     

Metric and trigonometric pruning for clustering of uncertain data in 2D geometric space

We study the problem of clustering data objects with location uncertainty. In our model, a data object is represented by an uncertainty region over which a probability density function (pdf) is defined. One method to cluster such uncertain objects is to apply the UK-means algorithm [1], an extension of the traditional K-means algorithm, which assigns each object to the cluster whose representative has the smallest expected distance from it. For arbitrary pdf, calculating the expected distance between an object and a cluster representative requires expensive integration of the pdf. We study two pruning methods: pre-computation (PC) and cluster shift (CS) that can significantly reduce the number of integrations computed. Both pruning methods rely on good bounding techniques. We propose and evaluate two such techniques that are based on metric properties (Met) and trigonometry (Tri). Our experimental results show that Tri offers a very high pruning power. In some cases, more than 99.9% of the expected distance calculations are pruned. This results in a very efficient clustering algorithm. ¹     

不确定数据的最优?? 近邻和局部密度聚类算法

传统聚类算法一般针对的是确定数据, 无法解决不确定数据的聚类问题; 现有基于密度的不确定数据聚类算法存在参数敏感且计算率低的问题. 对此, 在引进新的不确定数据相异度函数、最优?? 近邻、局部密度和互包含概念的基础上, 提出解决不确定数据聚类问题的不确定数据的最优?? 近邻和局部密度聚类(OLUC) 算法. 该算法不仅能降低参数敏感性, 提高计算效率, 而且具有动态自适应优化?? 近邻, 快速发现聚类中心和除噪优化的能力. 实验结果表明, 所提出的算法对无论是否存在噪声的不确定数据集都效果良好.

     

一种不确定数据流聚类算法

提出了EMicro算法,以解决不确定数据流上的聚类问题.与现有技术大多仅考虑元组间的距离不同,EMicro算法综合考虑了元组之间的距离与元组自身不确定性这两个因素,同时定义新标准来描述聚类结果质量.还提出了离群点处理机制,系统同时维护两个缓冲区,分别存放正常的微簇与潜在的离群点微簇,以期得到理想的性能.实验结果表明,与现有工作相比,EMicro的效率更高,且效果良好.     

一种改进K-means聚类的FCMM算法

针对K-means算法易受初始聚类中心影响而陷入局部最优的问题,提出一种基于萤火虫智能优化和混沌理论的FCMM算法。首先利用最大最小距离算法确定聚类类别值K和初始聚类中心位置;然后以各聚类中心为基准点,利用Tent映射构建混沌空间,通过混沌搜索更新聚类中心,以降低初始聚类中心过于临近的影响,并改善算法易陷入局部最优的问题。仿真结果表明,FCMM算法的平均聚类精度相较于经典K-means算法和FA算法分别提高了7.51%和2.2%,成功避免算法陷入局部最优解,提高了划分初始数据集的效率和寻优精度。     

一种优化的基于网格的聚类算法

聚类是数据挖掘领域中一个重要的研究课题．与其它算法相比，基于网格的聚类算法可以高效处理低维的海量数据．然而，由于划分的单元数与数据的维数呈指数增长，因此对于维数较高的数据集，生成的单元数过多，导致算法的效率较低．本文基于CD—Tree设计了新的基于网格的聚类算法，该算法的效率远高于传统的基于网格聚类算法的效率．此外，本文设计了一种剪枝优化策略，以提高算法的效率．实验表明，与传统的聚类算法相比，基于CD-Tree的聚类算法在数据集的大小及维度的可伸缩性方面均有显著提高．     

一种基于多重聚类的离群点检测算法

在LDOF算法的基础上,提出一种基于多重聚类的离群点检测算法PMLDOF。该算法针对局部离群度量计算量大的缺点,采用聚类剪枝技术作为减少计算量的方法;同时,为了避免将位于簇边缘的离群点错剪,算法利用多重聚类的差异性对簇的边缘点进行筛选。在对数据集进行剪枝后,计算剩余数据的局部离群度LDOF,并找出符合条件的离群数据点。实验结果表明,算法在时间复杂度和检测精度上具有更好的优越性。     

高维不确定数据的子空间聚类算法

如何降低不确定数据对高维数据聚类的影响是当前的研究难点。针对由不确定数据与维度灾难导致的聚类精度低的问题,采用先将不确定数据确定化,后对确定数据聚类的方法。在将不确定数据确定化的过程中,将不确定数据分为值不确定数据与维度不确定数据,并分别处理以提高算法效率。采用结合期望距离的K近邻（KNN）查询得到对聚类结果影响最小的不确定数据近似值以提高聚类精度。在得到确定数据之后,采用子空间聚类的方式避免维度灾难的影响。实验结果证明,基于Clique的高维不确定数据聚类算法（UClique）在UCI数据集上有较好的表现,有良好的抗噪声能力和伸缩性,在高维数据上能得到较好的聚类结果,在不同的不确定数据集实验中能够得到较高精度的实验结果,体现出算法具有一定的健壮性,能够有效地对高维不确定数据集聚类。     

An unsupervised hierarchical clustering based heuristic algorithm for facilitated training of electricity consumption disaggregation systems

Provision of training data sets is one of the core requirements for event-based supervised NILM (Non-Intrusive Load Monitoring) algorithms. Due to diversity in appliances’ technologies, in-situ training by users is often required. This process might require continuous user-interaction to ensure that a high quality training data set is provided. Pre-populating a training data set could potentially reduce the need for user-system interaction. In this study, a heuristic unsupervised clustering algorithm is presented and evaluated to enable autonomous partitioning of appliances signature space (i.e. feature space) for applications in electricity consumption disaggregation. The algorithm is based on hierarchical clustering and uses the characteristics of a cluster binary tree to determine the distance threshold for pruning the tree without a priori information. The algorithm determines the partition of a feature space recursively to account for multi-scale nature of the binary cluster tree. Evaluation of the algorithm was carried out using metrics for accuracy and cluster quality (proposed in this study) on a fully labeled data set that was collected and processed in a real residential setting. The algorithm performance in accurate partitioning of the feature space and the effect of different feature extraction techniques were presented and discussed.     

一种联系数表达的位置不确定数据流聚类算法

在不确定数据流聚类算法的研究中,位置不确定性是一种新的不确定数据类型.已有的不确定数据模型不能很好地描述和处理位置不确定数据.鉴于此,在提出基于联系数的位置不确定数据模型、联系距离函数、微簇密度可达性等主要概念的基础上,提出了一种联系数表达的位置不确定数据流聚类算法--UCNStream.数据流聚类算法采用在线/离线两级处理框架,使用基于密度峰值思想的初始化策略,定义了新的可动态维护的微簇聚类特征向量.利用衰减函数和微簇删除机制对微簇进行在线维护,准确地反映了数据流的演化过程.最后,分析了算法的计算复杂性,并通过对实际数据集上的实验与几种优秀的聚类算法进行了比较,实验结果表明,UCNStream算法具有较高的聚类精度和处理效率.