基于自表征和群组效应的子空间聚类算法

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基于自表示的子空间聚类模型

基于自表示的子空间聚类模型
最后,对每个子空间内的对象进行聚 类,得到最终的聚类结果。
03
基于自表示的子空间聚类模型的 学习算法
特征提取与选择
基于稀疏编码的特征提取
利用稀疏编码技术,将数据投影到一组 稀疏的向量上,提取出数据的主要特征 ,提高模型的表达能力。
VS
基于自表示的特征选择
通过最小化重构误差和约束条件,将数据 投影到一组自表示的向量上,选择出与重 构误差最小的特征,提高模型的泛化能力 。
聚类效果好
该模型能够根据数据的自表示特性,挖掘出数据之间的内在关系, 从而得到更好的聚类效果。
鲁棒性强
自表示的子空间聚类模型对噪声和异常值具有较强的鲁棒性,能够 有效地抑制噪声和异常值对聚类结果的影响。
缺点分析
01
02
03
计算复杂度高
自表示的子空间聚类模型 的计算复杂度较高,对于 大规模的数据集,其计算 时间可能会较长。
使用更多元特征
可以尝试将更多的元特征引入到自表示的 子空间聚类模型中,以更全面地描述数据
的特性。
自动参数选择
针对参数选择敏感的问题,可以研究自动 参数选择方法,根据数据特性自动确定最 优的参数值。
结合深度学习技术
可以结合深度学习技术,将深度学习中的 自编码器等技术与自表示的子空间聚类模 型相结合,以得到更好的聚类效果。
未来工作展望
对未来的研究方向和挑战进行了展望,提出了一些具有 挑战性的问题和发展方向。同时,也指出了进一步深入 研究的重要性和必要性。
THANKS
感谢观看
研究成果与贡献
成果总结
对研究结果进行了总结,包括所提出方法的 优点、性能表现和适用范围等。
贡献概述
阐述了该研究对基于自表示的子空间聚类模 型领域的贡献,包括理论创新、方法改进和 技术突破等方面。

基于机器学习的子空间聚类算法研究与应用

基于机器学习的子空间聚类算法研究与应用

基于机器学习的子空间聚类算法研究与应用随着数据量的不断增长,传统的聚类算法已经无法满足对大规模数据进行快速而准确的聚类的需求。

在这种情况下,基于机器学习的子空间聚类算法被提出,并且得到了广泛的研究与应用。

在传统的聚类算法中,数据点之间的距离是通过欧几里得空间中的距离来计算的。

然而,随着数据维度的增加,欧几里得空间中的距离会变得越来越稀疏,从而导致聚类算法的准确性下降。

基于机器学习的子空间聚类算法解决了这个问题。

子空间聚类算法基于假设,即数据点可以分布在低维子空间中。

因此,对于高维数据,子空间聚类算法会将其分解为多个低维子空间,并在各个子空间中进行聚类。

这种聚类方法在处理高维数据时表现极为出色。

它对空间的局部结构和复杂度作出了准确而合理的模型假设,从而对数据进行分析时能提高精度和有效性。

在子空间聚类算法中,首先需要确定子空间的维度。

传统的方法是通过人工指定维度值来实现,但这种方法需要经验和技巧,效果不稳定。

近年来,基于机器学习的自适应子空间聚类算法被提出,使实现过程更智能化。

自适应子空间聚类算法通过结合聚类结果和数据分布特征,自适应地确定每个子空间的维度。

这种方法能够使聚类结果更加准确、稳定和有效,同时能够避免人工决策的不确定性,提高计算效率。

除了自适应子空间聚类算法,还有一些其他的基于机器学习的子空间聚类算法,比如谱聚类、核聚类、对比传播聚类等。

这些算法都有着不同的适用范围和应用场景,但它们的基本思路都是相似的。

通过有效的降维和聚类方法,它们能够对高维数据进行准确、稳定、有效的聚类,为实际应用提供了有力的支持。

在实际应用中,子空间聚类算法已经被广泛地应用于网络安全、图像识别、音视频分析等领域。

例如,基于子空间聚类算法的网络异常流量检测系统、基于子空间聚类算法的人脸识别系统等。

这些应用展示了子空间聚类算法的巨大潜力和实际价值。

总之,基于机器学习的子空间聚类算法是一种有效的高维聚类方法。

通过自适应子空间聚类算法等技术手段,可以进一步提高算法的准确性、稳定性和效率。

《2024年基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《2024年基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,数据的规模和复杂性不断增长,如何有效地对高维数据进行聚类成为了数据挖掘和机器学习领域的重要研究课题。

传统的聚类算法如K-means等在处理复杂数据时常常遇到维度灾难和空间分布不均等问题。

为了解决这些问题,本文提出了一种基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,旨在提高聚类的准确性和效率。

二、相关研究背景DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一种基于密度的聚类算法,它能够发现任意形状的聚类并能够识别噪声数据。

在过去的几年里,DBSCAN已被广泛应用于各种数据挖掘和机器学习任务中。

然而,对于高维数据的处理,DBSCAN的效率和准确性仍有待提高。

三、算法原理本文提出的算法结合了DBSCAN的密度聚类思想和基于相似度的子空间划分策略。

首先,算法通过计算数据点之间的相似度,将数据划分为多个子空间。

然后,在每个子空间中应用DBSCAN 算法进行密度聚类。

通过这种方式,算法可以更好地处理高维数据中的复杂结构,并提高聚类的准确性。

四、算法实现1. 相似度计算:在算法的初始阶段,我们首先计算数据点之间的相似度。

相似度的计算可以采用多种方法,如欧氏距离、余弦相似度等。

通过相似度计算,我们可以将数据划分为多个子空间。

2. 子空间划分:根据相似度计算结果,将数据划分为若干个子空间。

子空间的划分可以采用多种策略,如基于k近邻图的划分等。

子空间的划分应该考虑到数据的分布和结构特点,以便在后续的聚类过程中能够更好地发现数据的内在规律。

3. DBSCAN聚类:在每个子空间中应用DBSCAN算法进行密度聚类。

在聚类过程中,算法会根据密度阈值将相似的数据点归为一类,并能够识别噪声数据。

通过这种方式,算法可以更好地处理高维数据中的复杂结构,并提高聚类的准确性。

基于自表示的子空间聚类模型

基于自表示的子空间聚类模型

自表示子空间聚类模型应用场景
图像识别
将图像数据投影到低维子 空间,然后进行聚类,用 于人脸识别、物体识别等 。
文本分类
将文本数据投影到低维子 空间,然后进行聚类,用 于情感分析、主题分类等 。
推荐系统
利用用户的自表示能力, 找到用户的低维表示,并 基于该表示进行推荐。
03
基于自表示的子空间聚类算法 设计
自表示子空间聚类模型
利用数据的自表示能力,通过求解优 化问题,找到数据的低维表示,并基 于该表示进行聚类。
自表示子Hale Waihona Puke 间聚类模型特点0102
03
高效性
通过优化问题求解,能够 快速找到数据的低维表示 。
鲁棒性
对噪声和异常值具有较强 的鲁棒性,因为优化问题 通常具有鲁棒性。
灵活性
可以处理各种形状的聚类 ,包括非凸形状。
实验数据集与预处理
数据集
实验采用了多个公开数据集,包 括手写数字、图像分类、文本分 类等。
预处理
对数据集进行了必要的预处理, 包括数据清洗、特征提取、数据 标准化等。
实验设置与参数调整
模型设置
基于自表示的子空间聚类模型,采用不同的算法和参数进行 实验。
参数调整
通过调整模型参数,如迭代次数、学习率、正则化参数等, 以优化模型性能。
实验结果展示与对比分析
结果展示
通过可视化手段展示了聚类结果,包括聚类中心、聚类分布等。
对比分析
将基于自表示的子空间聚类模型与其他聚类算法进行了对比分析,包括K-means 、层次聚类等。通过对比实验结果,评估了基于自表示的子空间聚类模型的性能 和优势。
05
结论与展望
研究成果总结
提出了一种基于自表示的子空间聚类模型,该模型能够有效地捕捉数据的非线性结 构和子空间结构,提高了聚类的准确性和稳定性。

子空间聚类算法解析

子空间聚类算法解析

子空间聚类算法解析子空间聚类算法是一种用于处理高维数据的聚类方法。

高维数据是指具有大量特征的数据,对于传统的聚类算法而言,高维数据会面临维度灾难的问题,即随着特征维度的增加,数据之间的距离会愈发稀疏,聚类效果会受到严重影响。

为了解决这个问题,子空间聚类算法引入了子空间的概念,将高维数据投影到低维子空间中进行聚类,从而降低维度灾难的影响。

子空间聚类算法主要包括两个步骤:子空间构建和聚类划分。

首先,需要构建表示数据的子空间,一般可以通过主成分分析(PCA)、因子分析等方法得到数据的主要特征子空间。

然后将数据投影到这些子空间中,得到降低维度后的数据表示。

接着,在降维后的子空间中进行聚类划分,可以使用传统的聚类算法,如k-means、DBSCAN等。

1.子空间聚类算法有较好的鲁棒性。

由于数据在子空间中被降维处理,可以过滤掉噪声和冗余特征,提高聚类的准确性和鲁棒性。

2.子空间聚类算法能够发现数据的局部和全局结构。

通过将数据投影到不同的子空间中,可以捕捉到数据在不同维度上的局部和全局结构信息。

3.子空间聚类算法能够处理特征选择问题。

由于高维数据可能存在大量冗余特征,通过子空间聚类算法可以选择数据的主要特征子空间,减少特征数量,提高聚类效果。

4.子空间聚类算法具有较好的可解释性。

子空间聚类得到的结果可以转化为可视化的形式,便于理解和解释聚类结果。

然而,子空间聚类算法也存在一些挑战和限制:1.子空间聚类算法对子空间的选择较为敏感。

不同的子空间表示方法可能得到不同的聚类结果,选择合适的子空间表示方法是一个挑战。

2.子空间聚类算法可能会受到噪声和异常值的干扰。

由于子空间构建和降维过程中,可能存在噪声和异常值的影响,导致聚类结果不准确。

3.子空间聚类算法的计算复杂度较高。

由于需要进行降维和聚类操作,计算复杂度相对较高,需要较长的计算时间。

总结来说,子空间聚类算法是一种解决高维数据聚类问题的有效方法。

通过将数据投影到低维子空间中进行聚类,能够降低高维数据的维度灾难问题,提高聚类效果。

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,数据挖掘和机器学习技术得到了广泛的应用。

聚类作为数据挖掘的重要手段之一,对于发现数据中的隐藏模式和结构具有重要意义。

传统的聚类算法大多基于数据的全局特征进行聚类,然而在许多实际问题中,数据往往具有复杂的子空间结构,即数据在不同的属性空间中呈现出不同的聚类特性。

因此,基于子空间的聚类算法逐渐成为研究的热点。

本文提出了一种基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,旨在解决这一问题。

二、DBSCAN算法概述DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一种基于密度的聚类算法,它能够发现任意形状的聚类,并能够识别出噪声数据。

DBSCAN算法通过计算数据点的局部密度来确定聚类,同时通过将低密度区域的点与高密度区域的点相连,达到识别子空间结构的目的。

然而,单一的DBSCAN 算法在处理具有复杂子空间结构的数据时可能存在局限性。

三、相似度度量与子空间聚类相似度度量是聚类算法中重要的一个环节,对于子空间聚类而言尤为重要。

传统的相似度度量方法大多基于全局特征进行计算,忽略了数据的子空间结构。

因此,本文提出了一种基于子空间的相似度度量方法。

该方法通过计算数据在不同属性子空间中的相似度,实现对数据的更细致的分类。

四、基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法针对上述问题,本文提出了一种基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法。

该算法主要包括以下步骤:1. 数据预处理:对原始数据进行归一化处理,消除不同属性之间的量纲差异。

2. 子空间划分:根据数据的特性,将数据划分为不同的子空间。

3. 相似度计算:在每个子空间中,使用基于子空间的相似度度量方法计算数据点之间的相似度。

4. DBSCAN聚类:在每个子空间中,使用DBSCAN算法对数据进行聚类。

5. 合并与优化:将不同子空间中的聚类结果进行合并与优化,得到最终的聚类结果。

《2024年基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《2024年基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,数据挖掘和机器学习技术得到了广泛的应用。

其中,聚类算法作为无监督学习方法之一,在数据分析和处理中发挥着重要作用。

子空间聚类算法是聚类算法中的一种,能够在多维数据中找到具有相似特性的子空间并进行聚类。

本文将重点研究基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,探讨其原理、实现方法和应用场景。

二、DBSCAN算法概述DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一种基于密度的聚类算法,主要用于处理具有噪声的空数据集。

该算法通过识别数据集中的高密度区域,将具有相似特性的数据点划分为同一簇,而将低密度区域的数据点视为噪声或离群点。

DBSCAN算法具有以下优点:1. 可以发现任意形状的簇;2. 对噪声数据具有较强的鲁棒性;3. 可以根据密度参数灵活地调整聚类结果。

三、基于相似度的子空间聚类算法子空间聚类算法是一种在多维数据中找到具有相似特性的子空间并进行聚类的算法。

基于相似度的子空间聚类算法通过计算数据点在各个子空间中的相似度,将具有相似特性的数据点划分为同一簇。

该算法可以有效地处理具有复杂结构的数据集,并能够发现隐藏在数据中的有用信息。

四、基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法本文提出的基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,结合了DBSCAN算法和基于相似度的子空间聚类算法的优点。

具体实现步骤如下:1. 对数据进行预处理,包括数据清洗、特征选择和归一化等操作;2. 使用DBSCAN算法对数据进行初步聚类,得到若干个簇;3. 对每个簇进行子空间划分,计算各个子空间中数据点的相似度;4. 根据相似度阈值将具有相似特性的数据点划分为同一子簇;5. 重复步骤3和4,直到所有簇都完成子空间划分和子簇划分;6. 对最终得到的子簇进行评估和优化,得到最终的聚类结果。

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,子空间聚类算法成为了处理复杂多维数据的有效工具。

该类算法可以针对数据的多个维度进行同时聚类,更好地发现数据的潜在结构与规律。

DBSCAN算法作为非监督学习领域的重要方法之一,通过设定一定邻域的样本集密度来判断是否将某样本划入核心样本或边界样本,从而进行聚类。

本文将基于DBSCAN算法和相似度度量方法,对子空间聚类算法进行深入研究。

二、背景知识介绍(一)DBSCAN算法DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法是一种基于密度的聚类算法,其主要思想是通过对样本集的密度分布进行评估,进而找出具有高密度的区域,形成核心对象并由这些核心对象将密度相连的样本划分为同一簇。

(二)相似度度量方法在子空间聚类中,相似度度量是衡量不同样本之间关系的重要手段。

常见的相似度度量方法包括欧氏距离、余弦相似度等。

这些方法可以有效地衡量不同样本在各个维度上的差异程度。

三、基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法(一)算法原理本文提出的基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,首先利用DBSCAN算法对原始数据进行预处理,确定出各子空间的边界点与核心点。

随后,利用相似度度量方法在各个子空间中计算不同样本间的相似度,通过阈值设置,找出相似度较高的样本点并划分到同一簇中。

最后,通过迭代优化,逐步优化各簇的划分结果,直至达到最优的聚类效果。

(二)算法步骤1. 数据预处理:利用DBSCAN算法对原始数据进行预处理,找出各子空间的边界点与核心点。

2. 计算相似度:在各个子空间中,利用相似度度量方法计算不同样本间的相似度。

3. 划分簇:根据设定的阈值,将相似度较高的样本点划分到同一簇中。

4. 迭代优化:对各簇的划分结果进行迭代优化,直至达到最优的聚类效果。

四、实验与分析(一)实验数据集与实验环境本实验采用多个真实数据集进行测试,包括UCI数据集、高维图像数据集等。

无监督学习在异常检测中的实践与对比分析

无监督学习在异常检测中的实践与对比分析

无监督学习在异常检测中的实践与对比分析异常检测(Anomaly Detection)是机器学习中的一个重要任务,它的目标是识别数据中的异常或不寻常的行为。

传统的异常检测方法通常依赖于人工标注或规则定义,这限制了它们的应用范围和扩展性。

而无监督学习(Unsupervised Learning)作为一种无需人工标注的机器学习方法,近年来在异常检测任务中得到了广泛的应用。

在本文中,我们将探讨无监督学习在异常检测中的实践及其与传统方法的对比分析。

首先,我们将介绍常见的无监督学习算法,包括聚类算法、密度估计算法和基于子空间分析的算法。

然后,我们将详细讨论这些算法在异常检测任务中的应用,并对它们的优劣进行对比分析。

聚类算法是一种常见的无监督学习算法,它将数据集划分为若干个簇或群组。

在异常检测中,聚类算法可以将正常样本划分为一个簇,而异常样本则会对应于其他簇或孤立的数据点。

常用的聚类算法包括K-means、层次聚类和DBSCAN。

这些算法可以通过计算样本与簇中心的距离或样本之间的相似性来实现异常检测。

另一类常见的无监督学习算法是密度估计算法,它通过估计数据集的密度分布来识别异常样本。

其中,LOF (Local Outlier Factor)算法是一种基于局部密度的算法,它通过计算每个样本点周围的邻居密度和局部密度之比来判断样本是否为异常。

此外,基于高斯混合模型(Gaussian Mixture Model)的异常检测方法也被广泛应用。

这些方法通过建立概率模型来估计数据分布,从而检测与模型不符的样本。

除了聚类算法和密度估计算法,基于子空间分析的算法也是无监督学习中常用的异常检测方法。

子空间分析通过将数据映射到低维子空间中,从而提取数据的主要特征。

在异常检测中,如果数据点不符合主要特征,即与主要子空间偏离较大,可以将其识别为异常。

常见的子空间分析方法包括主成分分析(PCA)和子空间聚类。

与传统的异常检测方法相比,无监督学习算法在实践中有许多优势。

子空间聚类自表示的方法

子空间聚类自表示的方法

子空间聚类自表示的方法子空间聚类自表示的方法是一种用于对高维数据进行聚类的方法,它利用了数据在不同子空间上的自表示性质,具有良好的鲁棒性和可解释性,被广泛应用于图像处理、视频分析、生物信息学等领域。

在传统的聚类方法中,常常采用线性或非线性投影将高维数据降至低维空间,然后在低维空间中进行聚类。

但是由于高维数据通常具有较为复杂的结构,这种方法容易受到噪声和异常点的影响,且难以捕捉到数据之间的局部结构。

相比之下,子空间聚类自表示的方法将数据表示为一组基于子空间的线性组合,不仅能够利用不同子空间的局部结构进行聚类,还能够自适应地学习对于噪声和异常点具有更强的鲁棒性的表示。

子空间聚类自表示的方法通常采用$l_1$范数稀疏表示技术来学习数据的子空间表示。

具体来说,给定一个数据矩阵$X \in R^{D \times N}$,其中$D$表示数据的维度,$N$表示数据的样本数。

该方法首先将数据矩阵$X$按列分割成$k$个子矩阵$\{X_1, X_2, ..., X_k\}$,每个子矩阵$X_i \in R^{D \times n_i}$,其中$n_i$表示子空间$i$中的样本数。

然后,对于每个子矩阵$X_i$,该方法通过最小化以下优化问题来学习稀疏表示系数$C_i$:$$\min_{C_i} \|X_i - S_i C_i\|_F^2 + \lambda \|C_i\|_1$$其中$S_i$表示子空间$i$的基矩阵,$\lambda$表示正则化参数。

学习得到每个子空间的稀疏表示系数后,可以定义一个相似度矩阵$W$,其中$w_{ij}$表示样本$i$和样本$j$之间的相似度。

常用的相似度度量包括余弦相似度、欧氏距离、相关系数等。

将每个样本表示为其在不同子空间上的稀疏表示系数拼接而成的向量,即$C=[C_1^T,C_2^T, ..., C_k^T]^T$,则可以采用谱聚类等算法对相似度矩阵$W$进行聚类。

子空间聚类自表示方法的主要优点在于它能够对数据的不同子空间进行建模,能够适应各种类型的数据结构。

《L1范数仿射子空间投影聚类算法研究》范文

《L1范数仿射子空间投影聚类算法研究》范文

《L1范数仿射子空间投影聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,子空间聚类技术得到了广泛的应用。

子空间聚类算法的目的是将数据集中的点根据其内在的子空间结构进行有效分类。

L1范数仿射子空间投影聚类算法是一种新兴的聚类方法,该算法结合了L1范数的稳健性和仿射子空间的表达能力,可以有效地处理含有噪声和离群点的数据集。

本文将针对L1范数仿射子空间投影聚类算法进行深入研究,探讨其理论基础、算法流程及实验效果。

二、L1范数仿射子空间投影聚类算法理论基础L1范数仿射子空间投影聚类算法是一种基于仿射子空间的聚类方法。

该算法通过最小化每个数据点到其所属子空间的投影距离的L1范数来优化聚类结果。

与传统的L2范数相比,L1范数对噪声和离群点具有更好的稳健性,能够更好地处理含有异常值的数据集。

此外,仿射子空间模型能够更好地描述现实世界中数据的复杂结构。

三、算法流程L1范数仿射子空间投影聚类算法主要包括以下几个步骤:1. 数据预处理:对原始数据进行归一化处理,使其具有相同的尺度。

2. 初始化:随机选择若干个数据点作为初始聚类中心。

3. 仿射子空间投影:将每个数据点投影到其最近的仿射子空间上,计算投影误差。

4. 聚类优化:通过最小化所有数据点到其所属子空间的投影误差的L1范数来优化聚类结果。

这一步需要使用迭代优化算法求解。

5. 迭代更新:根据优化后的聚类结果更新聚类中心和子空间模型,重复步骤3和4,直到达到预设的迭代次数或满足收敛条件。

6. 聚类结果输出:最终得到各数据点的聚类标签及聚类中心等信息。

四、实验效果与分析为验证L1范数仿射子空间投影聚类算法的有效性,本文进行了多组对比实验。

实验结果表明,该算法在处理含有噪声和离群点的数据集时具有较好的稳健性和准确性。

与传统的L2范数聚类方法相比,L1范数在处理异常值时具有更好的效果。

此外,仿射子空间模型能够更好地描述现实世界中数据的复杂结构,使得聚类结果更加准确。

五、结论与展望本文对L1范数仿射子空间投影聚类算法进行了深入研究,探讨了其理论基础、算法流程及实验效果。

子空间聚类算法解析

子空间聚类算法解析
CLIQUE算法采用了基于网格和密度的方法。首先对每个属性进行等分,整个数据空间就被 分成一个超长方体集合,对每个单元进行数据点计数,大于某个阈值的单元称这稠密单元, 然后对稠密单元进行连接就构成类。不同于其它方法,它可以自动地识别嵌入在数据子空 间中的类。
右图是识别子空间聚类的示意图在由年龄和 工资两维构成的原始空间中没有密集区域,但是在 其由工资一维构成的子空间中,存在两个密集区域 , 形 成 两 个 类 ( 1000≤ 工 资 ≤ 3000 和 5000≤ 工 资 ≤6000)而在由年龄一维构成的子空间中没有密集 区域,不形成任何聚类。
具体而言,对于给定的数据集 X {x1, x2,, xN } RD ,人们希望利用软子空v间i 聚类算法得到 C 个聚类中心V {vi,1 i C} 定义 uij 表示第 j 个样本x j 属于第 i 个聚类中心 的模糊隶属度,则 U 表示整个数据集的模糊隶属度矩阵 U {uij |1 i C,1 j N} 。同时,为了更好地发现各个 数据簇相应的子空间结构,软子空间聚类算法在聚类过程中对每个数据簇的全部特征都赋 予一个特征加权系数。
自底向上子空间聚类算法
自底向上子空间聚类算法一般是基于网格密度,采用自底向上搜索策略进行的子空间聚类 算法。它先将原始特征空间分成若干个网格,再以落到某网格中样本点的概率表示该子空 间的密度情况。对于密度超过一定阈值的子空间作为密集单元进行保留,而对非密集的子 空间进行舍弃。
经典的自底向上子空间聚类方法有最早的静态网格聚类算法CLIQUE、利用熵理论作为密 度度量的 ENCLUS 方法,以及后来提出的通过动态查找策略,得到更加稳定划分结果的 子空间聚类算法:MAFIA和 DOC等
法的性能。
根据特征选择算法评估方法的不同,特征选择可以大致分为以下三类:

基于自组织特征映射的聚类集成算法

基于自组织特征映射的聚类集成算法
关键 词 : 类 集 成 ; 自组 织 特 征 映 射 ; 特 征 空 间 矩 阵 ; 聚 类 综合 质 量 ; 属 性 1
文献标 识码 : A
文章编 号 :0 072 2 1) 2 850 10 —04(0 2 - 8 .4 o 4
Cl se i ge s mb eb s d O efo g nz n e t r p u tr n e l a e n s l- r a ii gf au ema n
计 算机 工程 与设 计 C m u r ni e n d ei o pt E g er g n D s n e n i a g ・智 能 技 术 ・
2 1, 2 ) 00 1(2 3
4 8 85
基于 自组织特征映射的聚类集成算法
谭 维 , 杨 燕
( 南 交通 大学 信 息科 学与技 术 学 院 ,四川 成都 6 0 3 ) 西 10 1
Ab t a t T r v ec u trn e f r n eo asn l l se i gag rtm , acu t r ge s mb eag rt a e n s l o g n — s r c : oi mp o e h l se gp ro ma c f i g ecu trn l o h t i i l se n n e l l o h b s do ef r a i i im - zn au ema r p s d F r t , t eo dn r a a e a so e t e fau e s a emarx u i g dfe e t l s rn O i gf t r p i p o o e . i l h r i a y d t s t s r n f r di o an w e t r p c t sn i r n u ti g S — e s sy it m n i c e lt n . T e eo e  ̄l l se u l y i c mp t d f r a h c u t r g s l t n a eweg t f h t iu eo en w e t r p c ui s o h n t v r u trq a i o u e c l se n o u i st ih e at b t ft e f au e s a e h c t s o e i o h o t r h ma r . Fia l, t ec n e s scu t r g r s l i g n r t db OM e r l ewo k T ee p r n a e u t h w a ep o o e ti x nl y h o s n u l se i e u t s e e ae y S n n u a t r . h x e me tl s l s o t t h r p s d n i r s h t a g rt a fe t e y i r v h l se n e f r a c o a n t t e l se n n e l l o t sa dt eb sscu t — l o h c n e ci l im v mp o et e cu tr gp ro i m n ec mp r g wi oh r u tr g e s mb ea g r h n a i l se i h c i im h rn i g ̄g rt e o ec mb n t n o h b f r o i ai . im o

子空间算法

子空间算法

子空间算法1. 介绍子空间算法(Subspace Algorithm)是一种用于数据挖掘和聚类的机器学习算法。

它的核心思想是通过发现数据的子空间结构来进行特征选择和聚类分析。

子空间是指数据中的一个子集,它具有一定的维度和特征。

子空间算法可以应用于各种领域,如图像处理、文本挖掘、生物信息学等。

它可以帮助我们从海量的数据中提取有用的信息,发现隐藏在数据背后的规律和模式。

2. 原理子空间算法的原理基于以下几个关键概念:2.1 子空间子空间是指数据的一个子集,它是原始数据的一个投影或降维。

子空间可以是低维的,也可以是高维的。

子空间的维度决定了数据的特征数。

2.2 特征选择特征选择是指从原始数据中选择最重要的特征。

子空间算法通过计算特征的重要性来选择最优的特征子集。

常用的特征选择方法包括相关性分析、信息增益和卡方检验等。

2.3 聚类分析聚类分析是指将相似的数据点分组到一起形成簇的过程。

子空间算法通过在每个子空间中进行聚类分析来发现数据的潜在结构和模式。

2.4 子空间聚类子空间聚类是指在多个子空间中进行聚类分析。

子空间算法通过将数据分别投影到不同的子空间中来进行聚类。

这种方法可以更好地捕捉数据的不同特征和属性。

3. 算法步骤子空间算法的核心步骤包括特征选择和聚类分析。

下面是子空间算法的一般步骤:3.1 数据预处理首先,需要对原始数据进行预处理,包括数据清洗、缺失值处理和数据标准化等。

这些步骤可以帮助提高数据的质量和准确性。

3.2 特征选择接下来,需要进行特征选择,选择最重要的特征子集。

可以使用相关性分析、信息增益和卡方检验等方法进行特征选择。

选择的特征应该具有较高的相关性和区分度。

3.3 子空间构建然后,需要构建子空间,将数据投影到不同的子空间中。

可以使用主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)等方法进行子空间构建。

子空间的维度可以根据需要进行调整。

3.4 子空间聚类最后,需要在每个子空间中进行聚类分析。

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,数据挖掘和机器学习技术在众多领域的应用日益广泛。

聚类算法作为数据挖掘的核心技术之一,在处理大规模高维数据时显得尤为重要。

子空间聚类算法能够在数据的多个子空间中寻找数据的内在结构,从而更准确地揭示数据的分布和关系。

本文将重点研究基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,旨在提高聚类的准确性和效率。

二、相关背景与理论基础1. DBSCAN算法:DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一种基于密度的聚类算法,它能够将具有足够高密度的区域划分为簇,并在具有噪声的空间数据库中发现任意形状的簇。

DBSCAN通过考察样本点的密度可达性来扩展聚类簇,适用于发现任意形状的簇和去除噪声数据。

2. 相似度度量:相似度度量是衡量数据点之间相似程度的方法,常用于聚类算法中计算数据点之间的距离或相似性。

常用的相似度度量方法包括欧氏距离、余弦相似度等。

3. 子空间聚类:子空间聚类是在数据的多个子空间中寻找数据的内在结构,从而更准确地揭示数据的分布和关系。

子空间聚类算法能够处理具有复杂结构的数据集,并提高聚类的准确性和效率。

三、基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究1. 算法思想本文提出的基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,旨在结合DBSCAN的密度聚类思想和相似度度量的方法,在数据的多个子空间中进行聚类。

算法首先在每个子空间中应用DBSCAN算法进行密度聚类,然后根据数据点之间的相似度在各个子空间中进行跨空间的合并和优化。

2. 算法步骤(1)数据预处理:对原始数据进行清洗、归一化等预处理操作,以便更好地进行聚类分析。

(2)子空间划分:根据数据的特征和需求,将数据划分为多个子空间。

(3)DBSCAN密度聚类:在每个子空间中应用DBSCAN算法进行密度聚类,得到各个子空间的簇。

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》范文

《基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法研究》篇一一、引言随着大数据时代的到来,数据挖掘和机器学习技术得到了广泛的应用。

聚类作为数据挖掘的重要手段之一,已经成为了研究的热点。

传统的聚类算法主要关注于数据的全局特征,而忽视了数据的子空间特征。

因此,子空间聚类算法应运而生,其能够在不同的子空间内对数据进行聚类,提高了聚类的准确性和可靠性。

本文提出了一种基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,以实现对数据的更准确聚类。

二、背景及算法概述DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一种基于密度的聚类算法,其主要思想是通过不断扩展高密度区域来形成聚类。

而相似度则是衡量两个对象之间相似程度的一种指标,常用于聚类算法中计算对象之间的距离或相似性。

本文提出的基于DBSCAN和相似度的子空间聚类算法,首先在各个子空间内利用DBSCAN算法对数据进行聚类。

然后,通过计算各聚类之间的相似度,将相似的聚类进行合并,以得到最终的聚类结果。

该算法能够充分利用数据的子空间特征,提高聚类的准确性和可靠性。

三、算法实现1. 数据预处理在进行聚类之前,需要对数据进行预处理。

预处理的目的是去除噪声、缺失值等干扰因素,同时对数据进行归一化处理,以便于后续的聚类操作。

2. 子空间划分根据数据的特征和需求,将数据划分为不同的子空间。

子空间的划分可以采用多种方法,如主成分分析(PCA)、特征选择等。

3. DBSCAN聚类在每个子空间内,利用DBSCAN算法对数据进行聚类。

DBSCAN算法通过计算数据点的密度,将高密度区域扩展为聚类,低密度区域或噪声点则被视为其他类别或被忽略。

4. 计算相似度计算各聚类之间的相似度,可以采用多种方法,如余弦相似度、欧氏距离等。

相似度的计算需要考虑数据的特征和需求,以及聚类的特点。

5. 合并聚类根据计算得到的相似度,将相似的聚类进行合并,以得到最终的聚类结果。

子空间聚类Sparse Subspace Clustering(SSC) Algorithm=

子空间聚类Sparse Subspace Clustering(SSC) Algorithm=

子空间聚类Sparse Subspace Clustering(SSC) Algorithm=子空间聚类sparsesubspaceclustering(ssc)algorithm=sparsesubspaceclustering:algorithm,theory,andapplication稠密子空间聚类(ssc)的算法,理论和应用领域参考文献:1、e.elhamifarandr.vidal.sparsesubspaceclustering:algorithm,theory,andapplication .ieeetransactionsonpatternanalysisandmachineintelligence,20212、e.elhamifarandr.vidal.sparsesubspaceclustering.incvpr,20212021年的这篇论文写下得比09年那篇难懂得一些,探讨和实验也更详尽。

2021年的这篇可以看作就是09那篇会议的拓展版。

一、算法数据没损毁,解模型(5)赢得矩阵c:数据有损坏(noiseandsparseoutlyingentries),求解模型(13)获得矩阵c:向量丛子空间模型:二、理论1、independent子空间设rank(yi)=di,yi表示从第i个子空间si抽取的ni个样本构成的矩阵,di表示si的维数。

论文的定理1表明,模型(5)的解c*是一个块对角矩阵,属于同一个子空间的数据间的cij可能非零,不属于同一个子空间的数据间的cij=0.2、disjoint子空间对于disjoint子空间,除了满足条件rank(yi)=di外,还需要满足公式(21):则可以赢得与independent子空间下相似的结论:三、应用segmentingmultiplemotionsinvideos:hopkins155datasetclusteringimagesofhumanfaces:extendedyalebdataset通过排序每对子空间的最轻主角(principalangle)大于一取值值的比例,每对子空间中的数据的k接邻至少存有一个在其他子空间的比例,可以协助我们更好地晓得两个数据库子空间聚类的挑战和各个算法的性能差别。

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2017年2月计算机工程与设计 Feb. 2017第 38 卷第 2 期COMPUTER ENGINEERING AND DESIGN Vol. 38 No. 2基于自表征和群组效应的子空间聚类算法苏毅娟S李永钢2+,杨利锋2,孙可2,罗龚2(1.广西师范学院计算机与信息工程学院,广西南宁530023;2.广西师范大学广西多源信息挖掘与安全重点实验室,广西桂林541004)摘要:为解决目前聚类算法对噪声敏感和缺乏考虑样本间相关性等问题,提出一种充分考虑样本间相关性,使构造的关联矩阵保持子空间结构的子空间聚类算法。

利用A a—n o rm对每个样本进行自表征;群组效应确保相近样本的自表征系数亦相近,生成块对角化的样本自表征系数矩阵;根据自表征矩阵得到关联矩阵,在谱聚类模型下实现数据聚类。

在H o p-k m s l55等数据集上的实验结果表明,在聚类错误率评判标准下,该算法优于现有经典子空间聚类算法S R C、S S C等。

关键词:子空间聚类;自表征;群组效应;谱聚类;关联矩阵中图法分类号:T P181 文献标识号:A文章编号:1000-7024 (2017) 02-0534-05doi:10. 16208/j.is s n l000-7024. 2017. 02. 047Self-representation and grouping effect for subspace clusteringSU Yi-juan1 ?LI Yong-gang2+ ?YANG Li-feng2 ?SUN Ke2 ?LUO Yan2(1. College o f C om puter and In fo rm a tio n E n gineering, G uangxi Teachers E ducation U n iv e rs ity, N anning 530023, C h in a;2. G uangxi K e y L ab o f M u lti-S o u rc e In fo rm a tio n M in in g and S e cu rity, G uangxi N o rm a l U n iv e rs ity, G u ilin541004, China) Abstract:T o solve the issues th a t previous clustering m ethods are sensitive to noise and fa il to consider the correlations among sam ples,a subspace clustering a lg o rith m was proposed b y ta kin g the correlations among samples in to account, so th a t the sim ila­r ity m a trix o f the proposed clustering m ethod preserved the structu re o f subspace. A n /2,i~norm was u tilize d to represent each sample b y tra in in g samples. T h e g rouping effect o f the data was designed to ensure th a t the coefficient o f close samples was sim i­la r, aim ing at generating a diagonal b lo ck self-representation coefficient m atrix. A n a ffin ity m a trix was obtained fo r conducting spectral clustering. E xperim ental results on datasets such as H o p k in s l55indicate th a t the proposed a lg o rith m s ig n ifica n tly o u t­perform s the sta te-o f-th e-a rt methods? such as SRC and SSC.Keywords:subspace c lu s te rin g;self-representation; g rouping e ffe c t;spectral c lu s te rin g;a ffin ity m a trix〇引言近几年来,基于谱聚类M的子空间聚类[5]方法由于能 够识别任意形状的样本子空间从而取得良好聚类效果,在 机器学习等领域已得到广泛应用。

谱聚类成功的关键在于 利用样本的局部或全局信息构建了一个基于相似性的关联 矩阵(a ffm k y m a tn x)即相似图,因此如何建立相似图M 对谱聚类尤为重要。

目前比较流行基于表征的谱聚类算法,例如:稀疏子空间聚类(sparse subspace c lu s te rin g:algo­r ith m,th e o ry and a p p lica tio ns,SSC)[7]、低秩表征(lo w ra n k repre se n ta tio n,L R R)[8]、光滑表征聚类(sm o o th rep­resentation c lu s te rin g,SRC)[9]。

前两种方法在数据信噪比 小、子空间不相互独立时,其构造的块对角的关联矩阵的 稀疏性或低秩性较差而不利于正确聚类。

S R C方法利用F-n o rm作为损失项构建的关联矩阵对噪声敏感。

因此,为了构造良好的关联矩阵进而获得更好的子空收稿日期:2015-11-03;修订日期:2016-03-17基金项目:国家自然科学基金项目(61450001、61263035、61363009、61573270);国家973重点基础研究发展计划基金项目 (2013CB329404);中国博士后科学基金项目(2015M570837);广西自然科学基金项目(2012GXNSFGA060004、2015GXNSFCB139011、2015GXNSFAA139306);广西研究生教育创新计划基金项目(YCSZ2016045)作者简介:苏毅娟(1976 -),女,广西桂林人,副教授,研究方向为机器学习和数据挖掘;+通讯作者:李永钢(1989 -),男,河北保定 人,硕士,研究方向为数据挖掘、机器学习;杨利锋(1989-),男,广西桂林人,硕士,研究方向为数据挖掘、机器学习;孙可(1987 -),男,河南永城人,硕士,研究方向为机器学习、数据挖掘;罗葵(1989 -),男,安黴安庆人,硕士,研究方向为数据挖掘、机器学习。

E-m ail:574717541@第38卷第2期 苏毅娟,李永钢,杨利锋,等:基于自表征和群组效应的子空间聚类算法.535 .间聚类效果,本文首先从样本之间的相关性出发,对所有 样本进行自表征,并通过/2,i-n o r m和trace-n o r m分别对模 型进行行稀疏和样本群组约束得到全局最优的自表征矩阵,并由之得到样本的关联矩阵。

最后,利用谱聚类得到子空 间聚类结果。

在自表征过程中,用tm ce-n o r m的群组效应 来确保每个样本都由与之自表征系数相近的样本表示,解 决关联矩阵块对角结构性差的问题。

而/z a-n o n n通过控制 自表征矩阵的行稀疏解决噪音和离群点的干扰,使其具有 更好的鲁棒性。

为加强群组效应对关联矩阵的作用,文中 亦提出了一种关联矩阵测量方法,实验结果表明,其聚类 效果优于传统方法。

本文将这种样本群组自表征聚类算法 简称为 SR G E(self-representation and g rouping effect fo r subspace clu ste rin g)…1相关理论1.1自表征对于样本空间x=[a,x2,…,x…] 中的一个样本x,(i=l,2…,n)e i^x l,用X中的其它样本对x,进行线性表示的过程称为样本自表征。

由于样本自表征系 数依赖于全体样本。

因此,其对离群点鲁棒。

1.2群组效应群组效应在文献[10]中首次被提出:如果两个样本 相似,那么它们的表征系数也应当彼此相近。

群组效应定 义如下:定义1群组效应(gro u p in g e ffe c t):给定数据X= [X!, x2,…,x…] 对于 如果丨|x,——0时有||z,—z」|2—0成立,其中z,、z,分别为x,、x,的表 征系数,贝IJ自表征矩阵Z=[Zl,z2,…,含有群组效应。

受S R C利用tm ce-n o n n的群组效应确保高度相关的样 本被聚类到一起的启发,本文将群组效应融合到自表征模 型中,以此生成块对角化的自表征系数矩阵然后计算出关联矩阵J,最终提高聚类效果。

1.3子空间聚类给定数据集[而,於,…,x…] 其中J为属性个数,》为样本数。

假设这些样本点是分别从^个不同 的子空间{S,}?=i g=i,…,《里提取出来的,子空间 聚类的目的就是将这些样本点正确地聚类到其所属的子空间。

目前基于谱聚类的子空间聚类算法的主要步骤是:首 先,根据子空间策略构造样本集的关联矩阵J;然后,通 过计算关联矩阵前^个特征值与特征向量,构建特征向量 空间。

最后,利用K-m e a n s算法对特征向量空间中的特征 向量进行聚类,从而实现子空间的聚类。

如何构造块对角 化的关联矩阵•/划分子空间,使子空间内数据高度相似,不同子空间数据差异性大且成块对角,是谱聚类方法能否成功的关键。

2算法描述本文提出的S R G E算法通过充分利用样本之间的相关 性来进行样本自表征,并通过/2,i-n o r m和trace-n o r m分别 对模型进行行稀疏和群组效应约束,由所得块对角化的自 表征系数矩阵Z生成关联矩阵J,最后用谱聚类方法聚类。

根据样本自表征定义,需要找出一个列向量使得x,能够用X z,重新表示。

由于样本空间中往往会存在 噪音或者离群点使得重新表示产生误差e,即x,=X z,十e。

因此,本文算法的目的在于找到最优自表征矩阵[Zl, z2,…,z…] 使得X与X Z之间的误差尽可能小。

现有的谱聚类方法通过求解以下模型得到自表征矩阵Zm m||X—A O O Z lh+AQCZ)ws.t z e e(i)其中,x=[a,x2,x…] 每一列为一个样本,A C T)是一个字典矩阵,本文采用x代替,|| * ||z是损 失函数,Q⑵和C分别是对于Z的正则项和约束集,A>〇用来对损失项进行惩罚。

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