联合特征选择和光滑表示的子空间聚类算法

基于自表示关联图的谱聚类模型性能受冗余特征影响较大.为了缓解高维数据无效特征的负面影响,文中提出联合特征选择和光滑表示的子空间聚类算法.首先基于自表示思想构建系数矩阵,将特征选择与数据重构纳入同一框架,同时使用权值因子衡量相关特征贡献度,并对系数矩阵进行组效应约束以保持局部性.通过交替变量更新法优化目标函数模型.在人造数据与标准数据库上的实验表明,文中算法在各项性能上均较优.     

k近邻约束的稀疏子空间聚类

稀疏子空间聚类是近年提出的高维数据聚类框架，针对实际数据并不完全满足线性子空间模型的假设，提出[k]近邻约束的稀疏子空间聚类算法。该算法结合数据的子空间结构，[k]近邻及距离信息，在稀疏子空间模型上，添加[k]近邻约束项。添加的约束项符合距离越小，相似系数越大的直观认识且不改变系数矩阵的稀疏性。在人脸数据集Extended YaleB、ORL、AR，物体图像数据集COIL20及手写数据集USPS上的聚类实验表明提出的算法具有良好的性能。     

局部子空间聚类

现有子空间聚类方法通常以数据全局线性为前提,将每个样本点表示为其他样本点的线性组合,因而导致常见子空间聚类方法不能很好地应用于非线性数据.为克服全局线性表示的局限,借鉴流形学习思想,用k近邻局部线性表示代替全局线性表示,与稀疏子空间聚类和最小二乘子空间聚类方法相结合,提出局部稀疏子空间聚类和局部最小二乘子空间聚类方法,统称局部子空间聚类方法.在双月形数据、6个图像数据集和4个基因表达数据集上进行实验,实验结果表明该方法是有效的.     

基于近邻图改进的块对角子空间聚类算法

块对角表示（BDR）模型可以通过利用线性表示对数据有效地进行聚类,却无法很好地利用高维数据常见的非线性流形结构信息。针对这一问题,提出了基于近邻图改进的块对角子空间聚类（BDRNG）算法来通过近邻图来线性拟合高维数据的局部几何结构,并通过块对角约束来生成具有全局信息的块对角结构。BDRNG同时学习全局信息以及局部数据结构,从而获得更好的聚类表现。由于模型包含近邻图算子和非凸的块对角表示范数,BDRNG 采用了交替最小化来优化求解算法。实验结果如下：在噪声数据集上,BDRNG能够生成稳定的块对角结构系数矩阵,这说明了BDRNG对于噪声数据具有鲁棒性;在标准数据集上,BDRNG的聚类表现均优于BDR,尤其在人脸数据集上,相较于BDR,BDRNG的聚类准确度提高了8%。     

稀疏子空间聚类综述

稀疏子空间聚类(Sparse subspace clustering, SSC)是一种基于谱聚类的数据聚类框架. 高维数据通常分布于若干个低维子空间的并上, 因此高维数据在适当字典下的表示具有稀疏性. 稀疏子空间聚类利用高维数据的稀疏表示系数构造相似度矩阵, 然后利用谱聚类方法得到数据的子空间聚类结果. 其核心是设计能够揭示高维数据真实子空间结构的表示模型, 使得到的表示系数及由此构造的相似度矩阵有助于精确的子空间聚类. 稀疏子空间聚类在机器学习、计算机视觉、图像处理和模式识别等领域已经得到了广泛的研究和应用, 但仍有很大的发展空间. 本文对已有稀疏子空间聚类方法的模型、算法和应用等方面进行详细阐述, 并分析存在的不足, 指出进一步研究的方向.     

一种基于近邻表示的聚类方法

当今社会处在信息急剧膨胀的时代,数据的规模和维度都在不断增大,传统的聚类方法有很多难以适应这一趋势.尤其是移动计算平台的高速发展,其平台自身的特性限制了算法的内存使用规模,因此,以往的很多方法若不进行改进,在这类平台上将无法运行.提出了一种基于近邻表示的聚类方法,该方法基于近邻的思想构造出新的表示形式,这种表示可以进行压缩,因此有效地减少了聚类所需要的存储开销.实现了直接对近邻表示压缩后的数据进行聚类的算法,称为Bit k-means.实验结果表明,该方法取得了较好的效果,在提高准确率的同时,大幅度降低了存储空间开销.     

基于k最相似聚类的子空间聚类算法

子空间聚类是聚类研究领域的一个重要分支和研究热点,用于解决高维聚类分析面临的数据稀疏问题。提出一种基于k最相似聚类的子空间聚类算法。该算法使用一种聚类间相似度度量方法保留k最相似聚类,在不同子空间上采用不同局部密度阈值,通过k最相似聚类确定子空间搜索方向。将处理的数据类型扩展到连续型和分类型,可以有效处理高维数据聚类问题。实验结果证明,与CLIQUE和SUBCLU相比,该算法具有更好的聚类效果。     

基于二阶近邻的核子空间聚类

高维数据集的处理是计算机视觉领域的核心,子空间聚类是实现高维数据聚类使用最广泛的方法之一.传统的子空间聚类假定数据来自不同的线性子空间,且不同子空间的区域不重叠.然而,现实中的数据往往不满足这两个约束条件,使得子空间聚类的效果受到影响.为了解决这两个问题,引入核化子空间来解决子空间数据的非线性问题,引入子空间系数矩阵的...     

基于子空间聚类的高维数据可视分析方法综述

随着信息技术的飞速发展和大数据时代的来临,数据呈现出高维性、非线性等复杂特征。对于高维数据来说,在全维空间上往往很难找到反映分布模式的特征区域,而大多数传统聚类算法仅对低维数据具有良好的扩展性。因此,传统聚类算法在处理高维数据的时候,产生的聚类结果可能无法满足现阶段的需求。而子空间聚类算法搜索存在于高维数据子空间中的簇,将数据的原始特征空间分为不同的特征子集,减少不相关特征的影响,保留原数据中的主要特征。通过子空间聚类方法可以发现高维数据中不易展现的信息,并通过可视化技术展现数据属性和维度的内在结构,为高维数据可视分析提供了有效手段。总结了近年来基于子空间聚类的高维数据可视分析方法研究进展,从基于特征选择、基于子空间探索、基于子空间聚类的3种不同方法进行阐述,并对其交互分析方法和应用进行分析,同时对高维数据可视分析方法的未来发展趋势进行了展望。     

结合最近邻与闭模式子空间聚类方法

针对传统距离度量在高维数据上效果不明显问题,提出一种共享最近邻子空间聚类算法（SNN_SC）,按照维把数据集转变为多个最近邻事务数据库,挖掘事务数据库中最大共现对象集,即一维上聚类。在一维聚类集上进一步挖掘闭频繁项集,包含闭频繁项集的维是子空间,闭频繁项集是子空间上聚类。实验对比结果表明,SNN_SC能够更准确定位子空间,并在子空间上产生完整聚类。     

基于Hessian正则化和非负约束的低秩表示子空间聚类算法

针对低秩表示（LRR）子空间聚类算法没有考虑数据局部结构,在学习中可能会造成局部相似信息丢失的问题,提出了一种基于Hessian正则化和非负约束的低秩表示子空间聚类算法（LRR-HN）,用来探索数据的全局结构和局部结构。首先,利用Hessian正则化良好的推测能力来保持数据的局部流形结构,使数据局部拓扑结构的表达能力更强;其次,考虑到获得的系数矩阵往往有正有负,而负值往往没有实际意义的特点,引入非负约束来保证模型解的有效性,使其在数据局部结构描述上更有意义;最后,通过最小化核范数寻求数据全局结构的低秩表示,从而更好地聚类高维数据。此外,利用自适应惩罚的线性交替方向法设计了一种求解LRR-HN的有效算法,并在一些真实数据集上,采用正确率（AC）和归一化互信息（NMI）对所提出的算法进行了评估。在ORL数据集上聚类数目为20时的实验中,LRR-HN与LRR算法相比,AC和NMI分别提高了11%和9.74%;与自适应低秩表示（ALRR）算法相比,AC和NMI分别提高了5%和1.05%。实验结果表明,LRR-HN与现有的一些算法相比,AC和NMI均有较大的提升,有较好的聚类性能。     

无重叠子空间分类聚类算法

传统的聚类算法主要是对数值型的数据进行聚类,而随着对数据的发展需求,建立在分类数据上的算法也越来越多,由于分类数据没有直接意义上的距离,传统算法不能解决这个问题.同时,现有子空间上的分类聚类研究不是很多.引用熵的概念来选择确定划分的类别和类的最优中心点,同时提出了一种新的目标函数来得到每个类上的相关子空间集,并根据目标函数的最小值来优化聚类的划分.实验结果表明,该方法是可行的,同时也能够了解每个类中的数据结构特点.     

Coupled low rank representation and subspace clustering

Applied Intelligence - Subspace clustering is a technique utilized to find clusters within multiple subspaces. However, most existing methods cannot obtain an accurate block diagonal clustering...     

Latent block diagonal representation for subspace clustering

Pattern Analysis and Applications - Spectral-type subspace clustering algorithms have attracted wide attention because of their excellent performance displayed in a great deal of applications in...     

基于粒子对和差分进化的基因表达数据聚类

针对粒子对算法存在过早陷入局部最优导致聚类精度不高以及聚类结果对初始粒子比较敏感等问题,提出了一种新的基于粒子对(PPO)与差分进化(DE)混合算法。该混合算法结合PPO和DE的优点,根据一定的迭代次数在精英粒子对迭代过程中引入DE算法,借助DE算法的全局收敛能力避免PPO算法过早陷入局部最优的缺点,并借助K-means快速聚类的结果和PSO聚类结果初始化粒子位置,提高初始粒子的质量从而提高聚类结果精度。将混合算法应用于真实的基因表达数据,实验结果表明,混合算法比K-means和PPO算法具有更好的聚类结果和稳定性。     

改进的基于谱聚类的子空间聚类模型

子空间聚类的目的是将来自不同子空间的数据分割到其本质上所属的低维子空间。现有的基于数据的自我表示和谱聚类的子空间聚类算法将该问题分为两个连续的阶段：首先从高维数据中学习数据的相似性矩阵,然后通过将谱聚类应用于所学相似性矩阵来推断数据的聚类隶属。通过定义一种新的数据自适应稀疏正则项,并将其与结构稀疏子空间聚类（SSSC）模型和改进的稀疏谱聚类（SSpeC）模型相结合,给出了一个新的统一优化模型。新模型利用数据的相似度和聚类指标的相互引导克服了SSpeC稀疏性惩罚的盲目性,并使得相似度具有了判别性,这有利于将不同子空间的数据分为不同类,弥补了SSSC模型只强制来自相同子空间的数据具有相同标签的缺陷。常用数据集上的实验结果表明,所提模型增强了聚类判别的能力,优于一些经典的两阶段法和SSSC模型。     

基于局部坐标稀疏表示和最小二乘的基因表达数据分类

局部坐标稀疏表示可以使测试样本由其近邻样本线性近似表示,借鉴此思想,在稀疏表示模型中引入局部距离加权并添加非负约束,求解得到测试样本在训练集上的表示系数,根据表示系数的大小剔除训练集中的噪声点,在新的训练集上进行最小二乘子空间分类。在6个基因表达数据集上的实验结果表明,所提算法可以进一步改善分类质量。     

基于RPCA对高维数据子空间聚类的预测方法

预测子空间聚类PSC算法由于建立在PCA模型下,无法鲁棒地进行主元分析,导致在面对带有强噪声的数据时,聚类性能受到严重影响。为了提高PSC算法对噪声的鲁棒性,利用近年来受到广泛关注的RPCA分解技术得到数据的低秩结构,鲁棒地提取子空间,具体地,通过将RPCA模型融入PSC算法,提出了一种基于RPCA的预测子空间聚类算法。该算法在RPCA模型下检测强影响点,不但可以有效地进行变量选择和模型选择,而且更重要的是改善了PSC算法在噪声环境下的聚类性能。在真实基因表达数据集上的实验结果表明,改进后的算法较之经典的PSC算法无论在无噪声或加噪声环境下都表现出一定聚类优势及良好的鲁棒性。