基于高斯场和自适应图正则的半监督聚类

摘要：

聚类是将给定的样本分成几个不同的簇,它在机器学习、数据挖掘等领域得到了广泛应用,并受到研究人员的广泛关注.但是,传统的聚类方法仍然存在3个方面的不足.首先,由于一些数据中存在噪声和异常值,传统的聚类方法容易产生误差较大的目标函数.其次,传统的聚类方法没有使用监督信息来指导构建相似矩阵.最后,加入图正则的聚类方法在计算相似度矩阵时,邻居关系都是确定的,一旦计算错误就会导致构造图的质量低,进而影响聚类性能.因此,提出了一种基于高斯场和自适应图正则化的半监督聚类(SCGFAG)模型.该模型通过高斯场及谐波函数法引入监督信息,来指导构建相似度矩阵,实现半监督学习,还引入稀疏误差矩阵来表示稀疏噪声,如脉冲噪声、死线和条纹,并且使用l1范数来缓解稀疏噪声.此外,所提模型还引入l2,1范数来处理异常值的影响.因此,SCGFAG对数据噪声和异常值不敏感.更重要的是,SCGFAG通过引入自适应图的正则化提高了聚类性能.为了实现优化聚类的目标,提出了一种迭代更新算法—增广拉格朗日法(Augmented Lagrangian Method,ALM),分别对优化变量进行更新.在4个数据集上进行的实验表明,所提方法优于相比较的8种经典聚类方法获得了更好的聚类性能.

关键词：自适应图正则;半监督聚类;l2,1的旋转不变性;噪声和异常值;增广拉格朗日法

所属期刊栏目：48

分类号：TP311(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金61572419,61773331,61801414,62072391

在线出版日期：2021-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：137-144