改进的多核K-means聚类:矩阵诱导正则化提升性能

2 下载量 55 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 714KB PDF 举报
矩阵诱导正则化的多核k均值聚类(MultipleKernelk-Means Clustering with Matrix-Induced Regularization)是一项针对多核学习背景下提高聚类性能的研究方法。传统多核k-means (MKKM)算法试图通过结合一组预定义的内核来优化聚类效果。然而,现有算法在处理这些内核之间的关联性时存在不足,往往可能导致选择冗余内核,这不仅降低了信息源的多样性,而且最终对聚类结果产生负面影响。 本文的核心贡献在于提出了一种创新的MKKM聚类算法,引入了矩阵诱导正则化策略。这种正则化技术旨在减少内核间的冗余,并增强所选内核的多样性。通过理论分析,作者揭示了这种矩阵诱导正则化的内在联系,即它与“正则化”的经典概念相契合,有助于防止过度拟合,促进模型的泛化能力。 矩阵诱导正则化的具体实现包括以下步骤: 1. 定义一个目标函数,该函数同时考虑了数据的多模态表示以及内核之间的相关性约束。 2. 通过引入正则化项,限制了内核权重向量中的元素大小,避免过高的权重集中在几个相似内核上,从而鼓励算法探索更多元化的内核组合。 3. 使用优化算法(如梯度下降或EM算法的变体)迭代求解最优内核权重,使得每个类的样本点在其对应类中心的多核空间中尽可能紧密,同时保持内核间的多样性。 这种正则化策略的优势在于: - 提升聚类的稳健性:通过减少内核之间的冗余,提高了模型对噪声和异常值的抵抗能力。 - 增强泛化能力:利用多种内核的互补特性,使得算法在未知数据上的表现更加出色。 - 更好地利用信息源:利用矩阵诱导正则化的多样性促进,能够挖掘出更丰富的特征组合,进而提升聚类的准确性和效率。 本文的研究对于改进多核k-means聚类方法具有重要意义,它提供了一种有效的手段来克服内核选择中的问题,从而在实际应用中提升聚类任务的性能。未来可能的研究方向包括扩展到非线性模型、自动选择内核及适应性调整正则化参数等。