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前文為JoyT的科研之旅第一周——科研工具學(xué)習(xí)及論文閱讀收獲-CSDN博客

DBSCAN 介紹

DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一種基于密度的聚類算法,它能夠識別出任意形狀的簇,并有效地處理噪聲點。DBSCAN 不需要事先指定聚類的數(shù)量,這是其與許多其他聚類算法(如 K-means)的一個主要區(qū)別。?

DBSCAN 基本原理

  1. 核心點:如果一個點的 ? 鄰域內(nèi)至少有 min_samples 個點(包括點本身),則此點被認(rèn)為是一個核心點。

  2. 邊界點和噪聲點:距離核心點不遠(yuǎn)(在 ? 范圍內(nèi)),但自身不滿足核心點條件的點被視為邊界點。不屬于核心點或邊界點的點被視為噪聲點。

  3. 聚類形成:通過連接在 ? 范圍內(nèi)互相可達(dá)的核心點,形成聚類。邊界點會被歸入其所連接的核心點所在的聚類,而噪聲點不被歸入任何聚類。


代碼分析

取前文代碼的DBSCAN部分進(jìn)行介紹:

# DBSCAN去噪
epsilon = 0.3  # DBSCAN的半徑參數(shù)
min_samples = 3  # DBSCAN的最小樣本數(shù)參數(shù)(MinPts)
dbscan = DBSCAN(eps=epsilon, min_samples=min_samples)
clusters = dbscan.fit_predict(np.column_stack((filtered_longitudes, filtered_latitudes)))# 去除噪聲點
denoised_longitudes = filtered_longitudes[clusters != -1]
denoised_latitudes = filtered_latitudes[clusters != -1]
denoised_timestamps = filtered_timestamps[clusters != -1]

代碼中的 DBSCAN 工作流程

  1. 參數(shù)設(shè)置(與前文呼應(yīng),加入KDC能夠使得參數(shù)個數(shù)為1)

    • epsiloneps): 定義了鄰域的半徑大小。在這個范圍內(nèi)的點被認(rèn)為是鄰近的。
    • min_samples: 定義了一個點成為核心點所需的最小鄰居數(shù)目。
  2. DBSCAN 實例化和擬合

    • 創(chuàng)建 DBSCAN 對象,使用上述參數(shù)。
    • 該對象調(diào)用?fit_predict 方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類,數(shù)據(jù)由經(jīng)緯度構(gòu)成(filtered_longitudes, filtered_latitudes)。
  3. 噪聲點的處理

    • fit_predict 方法返回的 clusters 數(shù)組為每個點指定了一個聚類標(biāo)簽。噪聲點被標(biāo)記為 -1。
    • 通過檢查 clusters != -1 來篩選出非噪聲點,即那些屬于某個聚類的點。
  4. 結(jié)果可視化

    • 在散點圖中繪制去噪后的數(shù)據(jù)。這些點是 DBSCAN 確定為屬于某個聚類的點。

結(jié)論

在代碼中,DBSCAN 被用來識別和移除噪聲點,只保留那些被歸為某個聚類的點。這種方法特別適合于處理包含噪聲和具有不規(guī)則形狀簇的數(shù)據(jù),是一種強大且靈活的聚類工具。

http://aloenet.com.cn/news/44298.html

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