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基于谱聚类半监督特征选择的功能磁共振成像数据分类

2021-09-09赵晓琦赵丽萍焦玉宏朱亚飞陈建英

计算机应用 2021年8期
关键词:分类特征模型

祝 承,赵晓琦,赵丽萍,焦玉宏,朱亚飞,陈建英,周 伟,谭 颖

(计算机系统国家民委重点实验室(西南民族大学),成都 610041)

0 引言

精神分裂症是一种常见疾病,给患者家庭和社会带来了沉重的负担。随着磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)成像技术的快速发展,功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)成为研究脑部疾病的重要手段之一[1]。但由于fMRI数据特征维度高而样本量少,所以考虑如何解决过拟合问题是必要的,而特征选择或降维就是常用方法之一。

聚类方法在fMRI数据的特征选择中已经得到了广泛的应用,并且在没有先验知识的情况下,可以根据fMRI时间序列的相关性将数据分为子图内部相似性最大、子图间相似性最小的若干类。然而,传统的聚类方法,如:k-means和模糊C均值算法(Fuzzy C-Means,FCM)需要假设fMRI数据满足凸球样本空间分布,而功能磁共振数据是高维的、未知的、空间变换的,不满足凸球型分布,所以算法容易陷入局部最优。

谱聚类是一种基于图论的聚类方法,能在任意形状的样本空间上聚类,即具有识别非凸分布的聚类能力,可以收敛于全局最优解[2]。其基本思想是根据给定的样本数据集间的相似关系构建亲和矩阵,计算特征值和特征向量,依据样本间的潜在联系,聚类出类内相似、类间有异的不同簇。Zhao等[3]基于谱图理论提出(SPECtral feature selection,SPEC)算法,通过评估特征值分布与目标的一致性进行特征选择;王连喜等[4]提出基于聚类集成的特征选择算法,该算法是利用聚类算法将冗余特征聚成一类簇,从各类簇中挑选最具代表性的特征构成最优特征子集;……

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