谱聚类算法研究及其在铝土矿浮选工况识别中的应用

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1、万方数据中图分类号卫22垒UDC鱼2Q硕士学位论文学校代码!Q53三密级公珏谱聚类算法研究及其在铝土矿浮选工况识别中的应用ImprovementofSpectralClusteringAlgorithmandItsApplicationinBauxiteFlotationConditionsRecognition作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：陈斌控制科学与工程数据挖掘与聚类分析信息科学与工程学院王雅琳教授论文答辩日期型：三：生答辩委员会主席么垄兰中南大学20tq-年5只万方数据学位

2、论文原创性声明l

3、UlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIfY2689161本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：丛邀日期：二型二年上月生日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和

4、指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：疆坠垫旦日万方数据谱聚类算法研究及其在铝土矿浮选工况识别中的应用摘要：谱聚类作为一种高效的聚类算法，其聚类质量不受样本数据中集簇类形状的影响，不管样本空间是否非凸，都能得到全局最优。然而，在聚类过程中对尺度参数的

5、敏感以及需要事先人为设定聚类数使得谱聚类具有一定的局限性。本文研究能够自适应获得尺度参数和最优聚类数目的谱聚类算法，并用于基于机器视觉的铝土矿浮选过程工况识别仿真。论文的主要内容为：(1)分析了谱聚类算法的基本思想及相关理论，给出了经典谱聚类的算法步骤。(2)通过构建新的相似度函数，利用数据点邻域内的点密度对数据点之间的相似度进行调整，使之更加符合实际簇类中数据点之间的相似关系，解决了谱聚类算法在构建相似度矩阵时对尺度参数敏感的问题；同时，在计算相似度时使用近邻距离来自适应计算尺度参数，构成基于密度调整的自

6、适应谱聚类算法，克服了人为设定尺度参数的困难。(3)针对传统谱聚类算法需要事先确定数据集聚类数的问题，基于数据集中实际簇类之间的数据点在特征空间中的相对位置关系，通过计算不同聚类数取值时所有数据点在特征空间的对应映射点之间的夹角，来确定数据集的最佳聚类数，给出了自动确定聚类数算法，并与基于密度调整的自适应谱聚类算法相结合，提出了改进的自适应谱聚类算法。(4)以铝土矿的浮选生产过程为对象，利用基于机器视觉的浮选工况识别系统采集的浮选泡沫图像特征数据进行仿真实验。实验结果表明，改进的自适应谱聚类算法能够根据浮选

7、泡沫图像特征准确地识别铝土矿浮选过程中的工况，验证了所提算法的有效性。图20幅，表12个，参考文献66篇。关键词：谱聚类；尺度参数；聚类数；密度调整；铝土矿浮选过程；工况识别分类号：TP274万方数据ImprovementofSpectralClusteringAlgorithmandItsApplicationinBauxiteFlotationConditionsRecognitionAbstract：Asartefficientclusteringalgorithm，theclusteringqual

8、ityofspectralclusteringisnotaffectbytheclassshapeoftheclustersamplepo缸．Andregardlessofthesamplespaceisconvexornot,itcallobtaintheglobaloptimum．However，itmakesspectralclusteringhascertainlimitationswhiletheclusteringprocessissensitivewi廿lthescaleparameteran

9、dneedtosetthenumberofclustersartificialinadvance．Inordertogetthescaleparameterandoptimalnumberofclustersadaptively，thispaperfocusesonthespectralclusteringalgorithmandforthesimulationofbauxiteflotationconditio