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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210803363.3 (22)申请日 2022.07.09 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145 -1号 (72)发明人 不公告发明人   (74)专利代理 机构 北京创智合源知识产权代理 事务所(普通 合伙) 16092 专利代理师 马金华 (51)Int.Cl. G06V 10/44(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/30(2022.01) (54)发明名称 一种支持向量聚类神经网络的大数据目标 物边缘构建方法 (57)摘要 本发明属于机器学习技术领域, 具体涉及一 种基于支持向量聚类神经网络的大数据目标物 边缘构建方法。 本发明包括: 探测装置通过探测 得到目标与探测装置之间的距离和方位夹角信 息; 探测装置通过导航定位系统获得当前自身位 置信息; 通过坐标变换得到目标数据点在全局坐 标系下的坐标。 本发明将支持向量聚类应用到径 向基神经网络中, 改进了原有神经网络需要根据 经验预先设定聚类中心的问题。 通过对支持向量 聚类结果分析, 可以有效地去除噪声点和散点数 据, 保留对目标影响较大的数据。 将支持向量聚 类与径向基神经网络相结合的聚类方法应用到 数据处理中, 实现图像构建。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115131577 A 2022.09.30 CN 115131577 A 1.一种支持向量聚类神经网络的大 数据轮廓构建方法, 其特 征在于, 包括如下步骤: (1)探测装置通过探测得到目标与探测装置之间的距离和方位夹角信息; (2)探测装置通过导 航定位系统获得当前自身位置信息; (3)通过坐标变换得到目标数据点在全局坐标系下的坐标kw, w=1,…,a, a是目标数据 点个数, 构成数据集: K={k1,k2,…,kw}; kw是二维向量, 包括目标 数据点的横坐标和纵坐标; (4)采用支持向量聚类将步骤(3)得到的数据集K划分成若干集群, 得到描述每个数据 集群轮廓的支持向量; (5)通过邻接矩阵将数据集K按照步骤(4)的集群进行类别划分, 去除异常数据点, 对划 分后的集群分配 类别标号, 确定各类别集群的聚类中心; (6)构建径向基神经网络, 设定网络参数, 对神经网络进行训练, 得到训练后的神经网 络; (7)将步骤(5)中去除异常数据点后的聚类数据输入到训练好的神经网络中, 得到目标 轮廓边界点。 2.根据权利要求1所述的一种支持向量聚类神经网络的大数据轮廓构建方法, 其特征 在于, 所述 步骤(4)包括: (4.1)将数据集K通过非线 性变换矩阵H={Θ(kw)|1≤w≤a}映射到高维空间中, Θ( ·) 为非线性变换函数; (4.2)计算任意数据点的支持向量 kw在特征空间中的像到点 n的距离: ow≥0,ωw≥0为拉格朗日乘子, ‖ ·‖为欧几里得范数, X(kv,kw)=exp(‑2d‖kv‑kw‖2), d为 设定的调节集群划分情况的尺度参数; v为与w 不同的标号; (4.3)寻找点 n为圆心半径为E最小的超球 体: A为支持向量的个数; (4.4)寻找到函数mi nR2的最优解; 各数据点到球心n的距离与半径E之间的关系为: 式中: αw≥0为球半径 松弛变量; (4.5)引入拉格朗日函数: P∑ωw为惩罚项, P为设定的集群划分的超参数;权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 115131577 A 2(4.6)将拉格朗日函数转 化为Wolfe对偶形式: (4.7)将拉格朗日函数分别对E、 n、 kw求导并使导数为 零得到: ∑ow=1; kw=P‑ωw; 根据强对偶和K KT条件得到: owωw=0; (2E2+αw‑2||Θ(kw)‑n||2)ow=0; (4.8)对数据集K中数据点进行判定: 若ow>0,ωw=P, 数据点 位于超球 体外部, 为异常数据点; 若ow=0,0<ωw<P, 数据点 位于超球 体表面, 为支持向量; 若ow=0,ωw=0, 数据点 位于超球 体内部, 为聚类内部点。 所述邻接矩阵为 N=(Nvw)a×a: 式中: seg(kv,kw)是任意点kv和kw之间的连接线; 在seg(kv,kw)上随机取n1个点, 将n1个点坐标分别 代入函数E2(n1), 若函数值均小于超 球体最小半径, 则判定seg(kv,kw)全部位于超球体内部时, kv和kw属于同一集群, 数据集群 的轮廓边界由支持向量 来表示。 3.根据权利要求2所述的一种支持向量聚类神经网络的大数据轮廓构建方法, 其特征 在于, 所述步骤(5)中去除异常数据点, 然后确定各类别集群的聚类中心包括: 确认集群中 数据点是异常数据点, 将其舍去; 确认集群中数据点为边缘点和内部点, 求其均值, 作为该 类别的聚类中心。 所述的神经网络由三层构成: 第一层为输入层, 接收输入数据; 第二层为隐含层, 对输 入数据进 行非线性转化, 转化时使用的函数称为径向基函数; 第三层为输出层, 将隐含层处 理完的数据进行输出。 4.根据权利要求3所述的一种支持向量聚类神经网络的大数据轮廓构建方法, 其特征 在于, 所述的神经网络参数包括: (6.1)确认第i个基函数中心的宽度 ζi,第i个类中心到其他类中心距离的最小值qi和重 叠系数 ψ; (6.2)求径向基函数的宽度为: ζi= ψqi; (6.3)求径向基函数: 权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 115131577 A 3

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