基于核方法的聚类算法及其应用

在分析核方法的核心概念基础上,提出了一种基于核方法的聚类算法.通常,传统聚类算法只在数据特征差异较大时才有效,当数据特征差异较小时,很难取得较好的聚类效果.引入核函数,将原始数据由数据空间映射到特征空间,在特征空间中进行聚类.核函数的非线性映射使得原始数据的特征更完整地显现出来,从而能够更客观准确地聚类.与传统聚类方法相比,该方法聚类结果更客观有效.以16组实际数据为例,将该方法应用于数据分类研究中,聚类结果表明了该方法的可行性和有效性,从而为数据分类提供了一种新的可行方法.      

基于小波包分解和FCM聚类的纹理图像分割方法

提出了一种新的图像特征提取中选取最优小波分解树的方法.塔式小波分解对信号解不够全面,而小波包全分解又引入庞大的计算量,因此小波分解最优树的选取尤为重要.结合模糊c均值(FCM,Fuzzy C-Mean)聚类,提出了一种能同时进行小波自适应分解和纹理特征分类的纹理图像分割方法,该方法将无监督聚类中的聚类有效性参数引入到自适应小波分解的判决中,能根据无监督聚类分割的需要,自适应地选取小波包分解的树形结构和分解层数.相对于小波包全分解,节省了大量的运算,并能取得良好的分割效果.      

基于改进FCM的北斗三频组合观测值选取

以北斗卫星导航系统三频双差为基础探讨了组合观测值及误差,针对以往采用聚类方法在研究GPS三频组合数据过程中的不足,提出了基于距离修正的增量模糊C均值算法.通过调节因子有效地修正了样本中心与聚类中心的距离,获得合理的隶属度,从而得到正确的分类;构造了基于距离修正的聚类有效性指标,自动获取最佳聚类数,避免了人为确定聚类数的不合理性;在此基础上引入增量的思想,数据增加时以原有的数据集为基础,根据阈值进行归类,不需要重新进行初始计算.通过矩阵变换法及实例验证了该方法的可行性和可靠性.     

基于图论分割的多光谱图像非监督分类方法

针对传统基于像素的多光谱遥感图像分类方法存在的"麻点"现象、采样成本高等问题,提出了一种基于图论分割的非监督分类方法,首先采用基于图论的分割算法,按局部邻近相似像素点分割成若干子区域,再以分割后子区域为基本单元,整体进行模糊 C均值聚类,最终实现对多光谱图像的非监督分类.实验证明,该方法结合了局部邻近像素点的相互关系以及相似区域的整体特征,有效解决了麻点问题,具有较高的分类精度和算法效率,降低了采样成本.     

基于局部线性嵌入的高光谱影像特征提取算法

特征提取能够消除冗余信息,提高高光谱数据处理的精度和计算效率,是分类等分析必要的预处理手段.传统特征提取算法基于线性变换,无法准确描述高、低维特征空间的关系,因此采用一种新型非线性特征提取算法,即局部线性嵌入(LLE,Locally Linear Em-bedding),挖掘高光谱影像的本征信息.针对分类问题,使用训练样本类别属性修正距离矩阵,并借鉴LLE计算未知样本低维映射的方法求解测试样本的特征向量,实现监督局部线性嵌入(SLLE,Supervised Locally Linear Embedding).使用机载可见光/红外成像光谱仪数据,与3种分类算法结合进行测试,实验结果表明:SLLE优于线性特征提取算法,能够解决高光谱影像的小样本分类问题.     

基于规范割的空间金字塔图像分类算法

对大型图像数据库进行图像分类是很困难的,空间金字塔算法针对这种问题提出,并能得到很好的分类精度,但有几点不足.针对这些不足,提出基于规范割的空间金字塔算法:使用规范割算法对特征词进行更准确的聚类;对每类训练图像计算子特征库,利用二次聚类生成总特征库,在特征字典中保留更多的稀疏类型图像特征词;用高斯模型量化未知特征生成特征直方图,并对直方图进行尺度重整,提高类间距.实验证明提出算法比原方法分类精度最多能提高4.6%.     

基于谱分割的视频镜头聚类方法

针对现有镜头聚类算法中选择最优化分类个数复杂度较高、分类结果准确性较低的问题,提出了一种基于谱分割理论的镜头聚类算法.通过对每个镜头集构造球状高斯模型SGM(Spherical Gaussian Model),最优化地拟合镜头数据集,提高镜头分割的准确性;在镜头迭代分类过程中采用谱分割算法以提高最终分类结果的准确性;在迭代分类过程中,采用贝叶斯信息准则BIC(Bayesian Information Criterion)作为分类停止的评判标准;最后根据BIC准则计算每两类融合前后的匹配值,判断比较后对分类结果进行融合,矫正在分类过程中同一类被割裂的错误.通过3类体育视频样本对算法的有效性进行了验证、比较和分析.     

复杂动态场景下目标检测与分割算法

在动态场景等复杂条件下,往往难以对序列图像目标进行准确的检测与分割。根据序列图像中目标在复杂条件下的成像特点,提出了一种基于融合尺度不变特征变换(SIFT)流特征显著模型的动态场景目标检测与分割算法。通过对SIFT流算法表示运动特征信息的优势进行分析,并结合图像国际照明协会(CIE)Lab颜色空间的颜色和亮度特征信息,建立四维特征向量空间。利用改进的多尺度中心-环绕对比方法生成各特征通道的显著图并进行线性融合,建立序列图像的动态场景目标显著模型。最后利用均值漂移聚类算法和形态学处理实现对检测目标的精确分割。实验结果表明,相比传统检测与分割算法,该算法在动态背景与航拍等复杂场景下能够分割出更为完整的目标区域,具有良好的鲁棒性和高分割精度。      

Bezdek型模糊属性C均值聚类算法

推广了属性均值聚类算法,提出了基于模糊度m的Bezdek型模糊属性C均值聚类算法(FAMC),给出了FAMC算法的迭代算法,并讨论了模糊度m对算法收敛性的影响.在标准Iris数据集与肿瘤基因芯片表达数据的模式识别实验结果,验证了该算法优于模糊C均值算法和属性均值聚类算法.      

基于改进核聚类算法的空间目标识别方法

根据目标区域的矩特征,几何特征以及灰度特征,提取出目标的特征向量,并通过聚类算法对空间目标进行识别,提出了一种基于Voronoi距离的核聚类算法（KFCM）。该算法通过引入一种新的距离度量,使得隶属度函数更加的明晰,改善了核聚类算法极易陷入最小值的问题。运用改进的核聚类算法对3类空间目标进行识别,试验结果验证了算法的正确性和有效性。     

一种改进的固液火箭发动机故障诊断方法

针对固液火箭发动机的可靠性问题，设计了一种改进的贝叶斯网络故障诊断方法，可以通过网络化自主逻辑推理，对固液火箭发动机进行故障诊断。为了提取时序观测信号的故障特征，提出将步进法与核主成分分析(KPCA)相结合的分析方法，并根据模糊C均值聚类算法(FCM)建立模糊多态贝叶斯网络，实现对观测信号尺度的模糊处理，提高对不确定性故障的诊断能力。通过Matlab/Simulink建立改进的贝叶斯网络故障诊断系统。仿真结果表明，改进的算法能够实现对固液火箭发动机常见故障的有效诊断，并能够适应小样本集学习的情况。与传统贝叶斯诊断算法相比，故障诊断的平均准确率提高了20.9%。     

一种地外天体路标图像的稀疏化表征方法

摘要： 针对用于地外天体着陆视觉导航的路标图像信息存在的计算量大和占用存储空间大等问题,提出一种路标图像的稀疏化表征方法.引入着陆路标图像的尺度估计和尺度变换,采用Harris 算法提取路标特征点,改进了FREAK特征描述子用以稀疏化表征天体路标信息;并针对图像旋转、尺度变化、图像噪声和尺度估计误差4种外界干扰,仿真对比改进算法与原FREAK算法、SURF算法的性能.仿真结果表明：提出的算法大幅减少计算量和特征描述子所占用的存储空间,同时能够正确匹配到更多的路标特征,鲁棒性更好,更适合地外天体着陆任务应用.     

超磁致伸缩作动器率相关磁滞环的模糊建模

超磁致伸缩作动器的输入输出特性中存在磁滞非线性现象,它在很大程度上影响了振动主动控制的精度及其稳定性.针对这一非线性特性,提出了基于模糊树模型的建模方法,为了产生适合模糊树建模的数据,首先将原来磁滞环中的一维输入空间映射到高维输入空间,从而将磁滞环一维输入空间的多值函数问题变为高维输入空间的单值函数问题.该方法结构简单,计算量低,对输入数据维数不敏感,通过数值算例表明了该方法的有效性.      

基于Gabor滤波器的航空图像居民区域提取

中低分辨率航空图像中居民区域的自动提取对地理信息系统更新和无人机导航具有重要作用.详细分析了Gabor滤波器参数对纹理提取的影响,提出了一种基于Gabor滤波器的居民区快速提取算法.算法包含4步:运用Gabor滤波器分析图像纹理,采用核密度估计生成居民区域置信图像,进而计算自适应阈值分割置信图得到候选区域,最后根据区域几何形状去除干扰得到居民区.算法平均运算时间为0.42s,实验结果表明了算法的高效性和准确性.