基于局部结构保持的高维数据半监督深度嵌入聚类算法

摘要

聚类是机器学习和数据挖掘中的重要课题。近年来,深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)在各种聚类任务中受到广泛关注。特别是半监督聚类,在大量无监督数据中仅引入少量先验信息即可显著提高聚类性能。然而,这些聚类方法忽略了定义的聚类损失可能破坏特征空间,从而导致非代表性的无意义特征。针对现有半监督深度聚类的特征学习过程中局部结构保持有所欠缺的问题,本文提出一种改进的半监督深度嵌入聚类(Improved Semi-supervised Deep Embedded Clustering,ISDEC)算法,采用欠完备自动编码器在特征表达学习的同时,保持数据的内在局部结构;通过综合聚类损失、成对约束损失和重构损失,对聚类标签分配和特征表达进行联合优化。在包括基因数据在内的若干高维数据集上的实验结果表明,本方法的聚类性能比现有方法更好。