FCM 模糊C均值聚类算法

时间:2022-01-24 23:04:02

首先FCM在图像分割领域有很多应用,FCM算法我觉得主要是两个部分,一个是模糊理论,一个是C/Kmean算法,这两者在数学家手中完美的结合。

下面切入整体,我也是为了温故才写的这篇博客,如有错误或者瑕疵的地方欢迎指出。话说有一个集合,甭管是啥,但是如果你是图像分割的话,那这个集合就是像素了xi(i=1,2,3,...,n),分为C个类,这个时候如果不想采用监督式学习的话,聚类是个非常好的选择,突然想到之前研究的FCN(全卷积神经网络)算法,那是像素级别的分割,效果也是杠杠的,但是这类监督式学习算法有个致命的缺点是需要大规模的标注,而且还是像素级别的标注,不知道是不是有什么工具可以方便的进行,不然光靠人工可都是泪(累)啊。又或者能不能用这类无监督的聚类算法对样本进行初始的标注,然后再进行调整呢?

       1.xi(i=1,2,3,...,n),分为C个类,并求每个类的中心,使得非相似性指标达到最小(人话就是使得距离的和达到最小),就是要保证第Ci类中的的各个原子都紧紧得团结在党的周围。如果不加入模糊的概念那一个集合中的元素是0/1,但是加入模糊理论之后,每个元素是[0,1]范围内的某个值,且这个元素所有的隶属度值加起来和为1FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法(1) 这个等式是一个条件

下面在上我们的优化目标FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法(2)其中FCM 模糊C均值聚类算法为隶属度m为加权指数,FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法(距离),

我觉得(2)式的意思是我们的目标函数要保证(c1类中的所有元素*u+c2类中的所有元素+...+cn类中的所有元素)的和最小是我们的优化目标,更详细的来讲就是要保证ci类(Lx1x1*u1+Lx2*u2+Lx3*u3+...+)最小,Lx1是距离,及度量标准。

    下面就是一个优化的问题了(最优控制要好好学啊FCM 模糊C均值聚类算法),首先我们有(1)这个条件等式,还有目标函数,这个时候拉格朗日大法体现出价值了,这个个条件极值问题,我们根据拉格朗日大法得到如下FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法(3)

下面对变量求导,得到要想使目标函数最小必须满足以下条件FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法(4)FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法FCM 模糊C均值聚类算法(5)

下面就需要不断的迭代来更新这两个值:第一步:初始化隶属度u使其满足(1)的约束条件

                                                                                第二步:用(4)来计算每类的中心ci

  第三步:计算目标函数,如果小于设定的阈值则停止迭代

          第四步:依据(5)来计算新的隶属度,并返回第二步执行