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基于相关熵和流形正则化的图像聚类

南京大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 469-482页

作者：时照群刘兆伟刘惊雷烟台大学计算机与控制工程学院烟台264005

近年来,聚类作为机器学习、数据挖掘等领域的基本问题受到广泛的关注及研究,然而数据中普遍存在的噪声和异常值严重影响聚类结果.提出一个基于相关熵和流形正则化的聚类框架CRNMF(Correntropy and Manifold Regularization Non-Negative... 详细信息

近年来,聚类作为机器学习、数据挖掘等领域的基本问题受到广泛的关注及研究,然而数据中普遍存在的噪声和异常值严重影响聚类结果.提出一个基于相关熵和流形正则化的聚类框架CRNMF(Correntropy and Manifold Regularization Non-Negative Matrix Factorization).首先,采用基于相关熵的非负矩阵分解(Non-Negative Matrix Factorization,NMF)作为损失函数来抑制非高斯噪声和异常值的影响;其次,充分考虑数据的结构信息,采用流形正则化学习数据的局部结构,并通过l2,1-范数对非负矩阵进行稀疏约束;最后,利用半二次优化技术(Half-Quadratic Optimization Technique,HQ)进行优化,并分析了收敛性和计算复杂度.在五个图像数据集上进行测试,实验结果表明,提出的框架在图像聚类任务中具有较好的有效性和鲁棒性.

关键词：非负矩阵分解相关熵流形正则化半二次优化技术图像聚类

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循环平稳相关熵轴承故障诊断方法

机械科学与技术 2023年第7期42卷 1103-1108页

作者：李辉天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222

相关熵是一种基于信息理论学习和核函数的相似性度量方法,不仅能有效刻画信号的时间和统计特征,而且包含了信号的高阶统计量,因而,相关熵是处理非高斯、非线性信号的有效方法。将相关熵与循环平稳信号处理方法结合,提出了一种基于循环... 详细信息

相关熵是一种基于信息理论学习和核函数的相似性度量方法,不仅能有效刻画信号的时间和统计特征,而且包含了信号的高阶统计量,因而,相关熵是处理非高斯、非线性信号的有效方法。将相关熵与循环平稳信号处理方法结合,提出了一种基于循环平稳相关熵的轴承故障诊断方法。首先,简述了相关熵的基本概念,推导了循环平稳相关熵函数和循环平稳相关熵谱密度函数公式;其次,分析了循环平稳相关熵轴承故障诊断流程;最后,将循环平稳相关熵应用于轴承内圈、外圈局部裂纹故障振动信号的分析与处理。实验结果表明:相关熵能有效提取轴承故障振动信号中的周期成分,循环平稳相关熵函数和循环平稳相关熵谱密度函数能有效刻画轴承故障的频谱特征,便于进行故障特征提取与识别,验证了提出方法的优越性。

关键词：故障诊断轴承核函数相关熵循环平稳相关熵

基于广义鲁棒距离度量的孪生支持向量机分类算法

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计算机应用与软件 2024年第4期41卷 262-274页

作者：李耀波宋旭东孔翔宇辽宁对外经贸学院信息管理学院辽宁大连116052 大连交通大学软件学院辽宁大连116028 辽宁对外经贸学院科研处辽宁大连116052

针对孪生支持向量机处理含离群点效果较差的问题,提出一种基于Laplacian核相关熵的广义鲁棒距离度量分类算法。提出一种有界自适应L_(θε)损失,在学习过程中可以通过自适应参数θ来选择不同的损失函数;提出一种基于拉普拉斯核的相关熵... 详细信息

针对孪生支持向量机处理含离群点效果较差的问题,提出一种基于Laplacian核相关熵的广义鲁棒距离度量分类算法。提出一种有界自适应L_(θε)损失,在学习过程中可以通过自适应参数θ来选择不同的损失函数;提出一种基于拉普拉斯核的相关熵诱导鲁棒距离度量,并证明该度量的有界性、非凸性、光滑性和逼近性;进一步提出一种自适应鲁棒孪生支持向量机学习算法。在多个数据集上的实验结果表明,该算法对特征噪声和离群点具有良好的鲁棒性。

关键词：支持向量机有界性相关熵鲁棒性

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邻域多维度特征点结合相关熵的点云配准

激光与红外 2023年第8期53卷 1163-1170页

作者：黄淞宣李新春刘玉珍辽宁工程技术大学研究生院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105

针对传统点云配准中存在配准精度低、耗时长的问题,提出一种邻域多维度特征点结合相关熵模型的点云配准方法。首先根据邻域点的加权投影信息、表面曲率和法向量夹角提取特征点;其次用二值化的方向直方图描述子(B-SHOT)进行特征描述与匹... 详细信息

针对传统点云配准中存在配准精度低、耗时长的问题,提出一种邻域多维度特征点结合相关熵模型的点云配准方法。首先根据邻域点的加权投影信息、表面曲率和法向量夹角提取特征点;其次用二值化的方向直方图描述子(B-SHOT)进行特征描述与匹配,然后利用刚性距离约束剔除误匹配,并通过随机采样一致性算法获取初始变换矩阵;在精配准阶段,以点到面的距离为准则双向搜索对应点,并通过多种几何特征约束剔除误匹配点对,最后迭代最大相关熵模型的目标误差函数完成精配准。实验结果表明,本文算法比迭代最近点算法(ICP)的配准精度提高了15%~97%、配准效率提高了约90%。

关键词：点云配准特征点相关熵误差函数

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基于最大相关熵的KPCA异常检测方法

计算机科学 2022年第8期49卷 267-272页

作者：李其烨邢红杰河北大学数学与信息科学学院河北省机器学习与计算智能重点实验室河北保定071002

异常检测是机器学习中一个重要的研究内容,目前已存在大量的异常检测方法。作为一种常用的核方法,核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)已被成功地用于解决异常检测问题。然而,传统的KPCA异常检测方法对噪声非常敏感... 详细信息

异常检测是机器学习中一个重要的研究内容,目前已存在大量的异常检测方法。作为一种常用的核方法,核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)已被成功地用于解决异常检测问题。然而,传统的KPCA异常检测方法对噪声非常敏感,若训练样本中存在噪声,则会降低KPCA异常检测方法的检测性能。为了提高KPCA异常检测方法的抗噪声能力,提出了一种基于最大相关熵(Maximum Correntropy Criterion,MCC)的KPCA异常检测方法。利用信息理论学习中的相关熵代替KPCA异常检测方法中基于l_(2)范数的度量,通过调节相关熵函数中的宽度参数,可以有效抑制噪声带来的不利影响;利用半二次优化技术对所提方法的优化问题进行求解,仅需较少的迭代次数即可取得局部最优解。此外,给出了所提方法的算法描述,并分析了算法的计算复杂度。在16个UCI基准数据集上的实验结果表明,与其他4种相关方法相比,所提方法取得了更优的抗噪声能力和泛化性能。

关键词：核主成分分析相关熵半二次优化异常检测信息理论学习

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相关熵与循环相关熵信号处理研究进展

电子与信息学报 2020年第1期42卷 105-118页

作者：邱天爽大连理工大学电子信息与电气工程学部

在无线电监测和目标定位等应用中,接收信号经常会受到脉冲噪声和同频带干扰等复杂电磁环境的影响,传统的基于2阶统计量的信号处理方法往往不能正常工作,基于分数低阶统计量的信号处理方法也由于对信号噪声统计先验知识的依赖性而遇到困... 详细信息

在无线电监测和目标定位等应用中,接收信号经常会受到脉冲噪声和同频带干扰等复杂电磁环境的影响,传统的基于2阶统计量的信号处理方法往往不能正常工作,基于分数低阶统计量的信号处理方法也由于对信号噪声统计先验知识的依赖性而遇到困难。近年来提出并受到信号处理领域普遍关注的相关熵和循环相关熵信号处理理论与方法,是解决复杂电磁环境下信号分析处理、参数估计、目标定位和其他应用问题的有效技术手段,有力促进了非高斯、非平稳信号处理理论方法和应用的发展。该文系统性地综述了相关熵和循环相关熵信号处理的基本理论和基本方法,包括相关熵与循环相关熵的起源背景、定义概念、性质特点,以及所包含的数学物理意义。该文还介绍了相关熵与循环相关熵信号处理在多个领域的应用问题,希望对非高斯、非平稳统计信号处理的研究和应用有所裨益。

关键词：信号处理相关熵循环相关熵非高斯非平稳

面向短期电量预测的相关熵门控循环单元网络研究及应用

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面向短期电量预测的相关熵门控循环单元网络研究及应用

作者：方帅西安理工大学

学位级别：硕士

随着中国电力现货市场的逐步建设,售电公司作为主体参与者,为制定购售电策略及规避售电经营风险,亟需高精度的短期电量预测技术。当前,电量预测研究大多基于均方误差准则,这些预测方法在实际应用中性能受限,主要原因是实际中的短期用电... 详细信息

随着中国电力现货市场的逐步建设,售电公司作为主体参与者,为制定购售电策略及规避售电经营风险,亟需高精度的短期电量预测技术。当前,电量预测研究大多基于均方误差准则,这些预测方法在实际应用中性能受限,主要原因是实际中的短期用电量数据经常出现离群值,呈现高度非线性、非高斯性的特点。为此,本文首先从适用于非高斯数据相似性度量的相关熵基本理论出发,结合对时序序列学习效果显著的门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU),引入最大相关熵准则(Maximum Correntropy Criterion,MCC)、广义相关熵准则(Generalized Correntropy Criterion,GCC)两种学习准则,推导了 MCC-GRU、GCC-GRU两种新型网络及其参数更新迭代式,并给出了这两种网络在适应性、计算速度等性能方面的区别。相比于传统的门控循环单元网络,这两种新网络对于时序序列具有预测可行性和鲁棒性。然后,在工商业用户用电数据的统计特性、影响因素相关性详细分析的基础上,一方面对于非高斯分布相对明确的用户,提出了基于最大相关熵门控循环单元网络的短期用电量预测方法,以最大相关最小冗余法提取影响因素相关的特征矩阵,构建出mMCC-GRU模型。另外一方面,对于非高斯分布多种类型或不明确的用户,提出了基于广义相关熵门控循环单元网络的短期用电量预测方法,以灰狼算法对核参数和形状参数进行寻优,进一步构建出mGGCC-GRU模型。最后,对不同类型用户进行了短期用电量预测的大量测试,结果表明相对于GRU、深度信念网络、长短期记忆网络等方法,文中所构建的mMCC-GRU、mGGCC-GRU两种模型的预测精度高、适应性好。这些模型也成功应用某省2019-2021年26个商业用户和40个工业用户的现货市场交易中,短期用电量预测效果良好,具有一定的工程应用参考价值。

关键词：短期电量预测相关熵门控循环单元最大相关熵准则广义相关熵准则

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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相关熵和双谱分析齿轮故障诊断研究

振动工程学报 2021年第5期34卷 1076-1084页

作者：李辉郝如江天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

相关熵为高斯、非高斯噪声处理的一种有效方法,针对强高斯噪声和非高斯噪声干扰下齿轮故障诊断问题,提出了一种基于相关熵和双谱的齿轮故障诊断方法。该方法综合利用高斯核函数和不完全Cholesky分解算法计算信号的相关熵,然后再计算相... 详细信息

相关熵为高斯、非高斯噪声处理的一种有效方法,针对强高斯噪声和非高斯噪声干扰下齿轮故障诊断问题,提出了一种基于相关熵和双谱的齿轮故障诊断方法。该方法综合利用高斯核函数和不完全Cholesky分解算法计算信号的相关熵,然后再计算相关熵的双谱,根据相关熵的双谱特征识别齿轮故障。通过不完全Cholesky分解算法计算信号的相关熵,不仅大大压缩了数据量,突出了齿轮故障特征,而且提高了计算效率。通过仿真和齿轮磨损故障振动信号分析结果表明:强背景噪声会造成传统双谱故障诊断方法失效,而基于相关熵和双谱分析的齿轮故障诊断方法,能在强噪声干扰背景中提取齿轮的故障特征准确识别齿轮故障,其性能优于传统双谱和小波变换域双谱,为一种有效的齿轮故障诊断方法。

关键词：故障诊断齿轮信号处理相关熵双谱

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相关熵

工程数学学报 1995年第4期12卷 103-107页

作者：刘群生陕西渭南教育学院

本文从“曲线分布密度”概念出发，对有函数关系的两个随机变量，提出“相关熵”的定义。首先论证了联含熵概念应用于这样的随机向量时，所得结果不能成立；继而提出“相关熵”定义，研究了相关熵的性质，得出一些有意义的结论。

关键词：相关熵曲线分布密度联合熵随机变量