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利用坐标下降实现并行稀疏子空间聚类
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:《计算机应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP311[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室,南京210044
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61402232,61532009,61522308); 江苏省自然科学基金资助项目(BK20141003,BK2012045)
中文摘要:

随着数据规模的不断扩大,稀疏子空间聚类问题面临计算上的巨大挑战。现有稀疏子空间聚类算法如交替方向乘子法(ADMM)往往基于串行实现,难以利用多核处理器提高处理大规模聚类问题的效率。针对这个问题,提出一种基于坐标下降的并行稀疏子空间聚类方法。该方法利用稀疏子空间聚类可以建模为求解一系列的样本自稀疏表达子问题的特点,使用坐标下降方法来求解每个子问题,具有参数少、收敛快的优点;同时结合自稀疏表达子问题独立的特点,在处理器的各个核心上同时求解不同样本对应的子问题,因此可以充分利用计算机资源,减少运行时间开销。在模拟数据和运动分割数据集Hopkins-155上与常用的ADMM算法进行对比实验,结果表明该算法在多核处理器上可以显著提升运行速度且聚类精度与ADMM相当。

英文摘要:

Since the rapidly increasing data scale imposes a great computational challenge to the problem of Sparse Subspace Clustering( SSC), the existing optimization algorithms e. g. ADMM( Alternating Direction Method of Multipliers) for SSC are implemented in a sequential way which is unable to make use of multi-core processors to improve computational efficiency. To address this issue, a parallel SSC based on coordinate descent was proposed,inspired by a simple observation that the SSC can be formulated as a sequence of sample based sparse self-expression sub-problems. The proposed algorithm solves individual sub-problems by using a coordinate descent algorithm with fewer parameters and fast convergence. Based on the fact that the self-expression sub-problems are independent, a strategy was adopted to solve these sub-problems simultaneously on different processor cores, which brings the benefits of low computer resource consumption and fast running speed, it means that that the proposed algorithm is suitable for large scale clustering. Experiments on simulated data and Hopkins-155 motion segmentation dataset demonstrate that the proposed parallel SSC method on multi-core processors significantly improves the computational efficiency and ensures the accuracy when compared with ADMM.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679