The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.5
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pp.981-989
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2010
In this study, we introduce a new architecture of fuzzy inference system. In the fuzzy inference system, we use Fuzzy C-Means clustering algorithm to form the premise part of the rules. The membership functions standing in the premise part of fuzzy rules do not assume any explicit functional forms, but for any input the resulting activation levels of such radial basis functions directly depend upon the distance between data points by means of the Fuzzy C-Means clustering. As the consequent part of fuzzy rules of the fuzzy inference system (being the local model representing input output relation in the corresponding sub-space), four types of polynomial are considered, namely constant, linear, quadratic and modified quadratic. This offers a significant level of design flexibility as each rule could come with a different type of the local model in its consequence. Either the Least Square Estimator (LSE) or the weighted Least Square Estimator (WLSE)-based learning is exploited to estimate the coefficients of the consequent polynomial of fuzzy rules. In fuzzy modeling, complexity and interpretability (or simplicity) as well as accuracy of the obtained model are essential design criteria. The performance of the fuzzy inference system is directly affected by some parameters such as e.g., the fuzzification coefficient used in the FCM, the number of rules(clusters) and the order of polynomial in the consequent part of the rules. Accordingly we can obtain preferred model structure through an adjustment of such parameters of the fuzzy inference system. Moreover the comparative experimental study between WLSE and LSE is analyzed according to the change of the number of clusters(rules) as well as polynomial type. The superiority of the proposed model is illustrated and also demonstrated with the use of Automobile Miles per Gallon(MPG), Boston housing called Machine Learning dataset, and Mackey-glass time series dataset.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.8
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pp.1659-1664
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2011
Fuzzy C-Means (FCM) is one of the most widely used clustering algorithms and has been used in many applications successfully. However, FCM has some shortcomings and initial prototype selection is one of them. As FCM is only guaranteed to converge on a local optimum, different initial prototype results in different clustering. Therefore, much care should be given to the selection of initial prototype. In this paper, a new initialization method for FCM using kernel density estimation (KDE) is proposed to resolve the initialization problem. KDE can be used to estimate non-parametric data distribution and is useful in estimating local density. After KDE, in the proposed method, one initial point is placed at the most dense region and the density of that region is reduced. By iterating the process, initial prototype can be obtained. The initial prototype such obtained showed better result than the randomly selected one commonly used in FCM, which was demonstrated by experimental results.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.20
no.5
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pp.942-948
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2016
WSN based on wireless sensor nodes, Sensor nodes can not be reassigned and recharged if they once placed. Each sensor node comes into being involved to a communication network with its limited energy. But the existing proposed clustering techniques, being applied to WSN environment with irregular dispersion of sensor nodes, have the network reliability issues which bring about a communication interruption with the local node feature of unbalanced distribution in WSN. Therefore, the communications participation of the sensor nodes in the suggested algorithm is extended by 25% as the sensor field divided in the light of the non-uniformed distribution of sensor nodes and a static or a dynamic clustering algorithm adopted according to its partition of sensor node density in WSN. And the entire network life cycle was extended by 14% to ensure the reliability of the network.
Park, Young-Jin;Park, Chan;Li, Wei;Ha, Jong-Sung;Yoo, Kwan-Hee
The Journal of the Korea Contents Association
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v.8
no.5
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pp.94-103
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2008
In this paper, we adapt the $\kappa$-means clustering technique to segmenting a given 3D mesh. In order to avoid the locally minimal convergence and speed up the computing time, first we extract sharp vertices from the mesh by analysing its curvature and convexity that respectively reflect the local and global geometric characteristics from the viewpoint of cognitive science. Next the sharp vertices are partitioned into $\kappa$ clusters by iterated converging with the $\kappa$-means clustering method based on the geodesic distance instead of the Euclidean distance between each pair of the sharp vertices. For obtaining the effective result of $\kappa$-means clustering method, it is crucial to assign an initial value to $\kappa$ appropriately. Hence, we automatically compute a reasonable number of clusters as an initial value of $\kappa$. Finally the mesh segmentation is completed by merging other vertices except the sharp vertices into the nearest cluster by geodesic distance.
In this paper, we present a novel ant-based hierarchical clustering algorithm, where ants repeatedly hop from one node to another over a weighted directed graph of k-nearest neighborhood obtained from a given dataset. We introduce a notion of node pheromone, which is the summation of amount of pheromone on incoming arcs to a node. The node pheromone can be regarded as a relative density measure in a local region. After a finite number of ants' hopping, we remove nodes with a small amount of node pheromone from the directed graph, and obtain a group of strongly connected components as clusters. We iteratively do this removing process from a low value of threshold to a high value, yielding a hierarchy of clusters. We demonstrate the performance of the proposed algorithm with synthetic and real data sets, comparing with traditional clustering methods. Experimental results show the superiority of the proposed method to the traditional methods.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.1
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pp.184-192
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2011
In this study, we introduce a identification methodology for FCM-based fuzzy model. The two underlying design mechanisms of such networks involve Fuzzy C-Means (FCM) clustering method and Particle Swarm Optimization(PSO). The proposed algorithm is based on FCM clustering method for efficient processing of data and the optimization of model was carried out using PSO. The premise part of fuzzy rules does not construct as any fixed membership functions such as triangular, gaussian, ellipsoidal because we build up the premise part of fuzzy rules using FCM. As a result, the proposed model can lead to the compact architecture of network. In this study, as the consequence part of fuzzy rules, we are able to use four types of polynomials such as simplified, linear, quadratic, modified quadratic. In addition, a Weighted Least Square Estimation to estimate the coefficients of polynomials, which are the consequent parts of fuzzy model, can decouple each fuzzy rule from the other fuzzy rules. Therefore, a local learning capability and an interpretability of the proposed fuzzy model are improved. Also, the parameters of the proposed fuzzy model such as a fuzzification coefficient of FCM clustering, the number of clusters of FCM clustering, and the polynomial type of the consequent part of fuzzy rules are adjusted using PSO. The proposed model is illustrated with the use of Automobile Miles per Gallon(MPG) and Boston housing called Machine Learning dataset. A comparative analysis reveals that the proposed FCM-based fuzzy model exhibits higher accuracy and superb predictive capability in comparison to some previous models available in the literature.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.38
no.3
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pp.1-7
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2015
This research is to develop a possible process to apply k-means clustering to an efficient vehicle routing process under time varying vehicle moving speeds. Time varying vehicle moving speeds are easy to find in metropolitan area. There is a big difference between the moving time requirements of two specific delivery points. Less delivery times are necessary if a delivery vehicle moves after or before rush hours. Various vehicle moving speeds make the efficient vehicle route search process extremely difficult to find even for near optimum routes due to the changes of required time between delivery points. Delivery area division is designed to simplify this complicated VRPs due to time various vehicle speeds. Certain divided area can be grouped into few adjacent divisions to assume that no vehicle speed change in each division. The vehicle speeds moving between two delivery points within this adjacent division can be assumed to be same. This indicates that it is possible to search optimum routes based upon the distance between two points as regular traveling salesman problems. This makes the complicated search process simple to attack since few local optimum routes can be found and then connects them to make a complete route. A possible method to divide area using k-means clustering is suggested and detailed examples are given with explanations in this paper. It is clear that the results obtained using the suggested process are more reasonable than other methods. The suggested area division process can be used to generate better area division promising improved vehicle route generations.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.9
no.2
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pp.123-128
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2009
In ubiquitous computing environments, service discovery to search for an available service is an important issue. In this paper, we propose an efficient service discovery scheme that is combined a node id-based clustering service discovery scheme and a P2P caching-based information spreading scheme. To search quickly a service, proposed scheme store key information in neighbor's local cache and search services using it's information. We do not use a central look up server and do not rely on flooding. Through simulation, we show that the proposed scheme improves the performance of response time and network load compared to other methods.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.1
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pp.101-110
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2003
This paper introduces an identification method for nonlinear models in the form of rule-based Fuzzy-Neural Networks (FNN). In this study, the development of the rule-based fuzzy neural networks focuses on the technologies of Computational Intelligence (CI), namely fuzzy sets, neural networks, and genetic algorithms. The FNN modeling and identification environment realizes parameter identification through synergistic usage of clustering techniques, genetic optimization and a complex search method. We use a HCM (Hard C-Means) clustering algorithm to determine initial apexes of the membership functions of the information granules used in this fuzzy model. The parameters such as apexes of membership functions, learning rates, and momentum coefficients are then adjusted using the identification algorithm of a GA hybrid scheme. The proposed GA hybrid scheme effectively combines the GA with the improved com-plex method to guarantee both global optimization and local convergence. An aggregate objective function (performance index) with a weighting factor is introduced to achieve a sound balance between approximation and generalization of the model. According to the selection and adjustment of the weighting factor of this objective function, we reveal how to design a model having sound approximation and generalization abilities. The proposed model is experimented with using several time series data (gas furnace, sewage treatment process, and NOx emission process data from gas turbine power plants).
Park, Seung-Gyu;Baek, Seong-Hun;Kim, Dae-Gyu;Jang, Won-Seok;Lee, Il-Geun;Kim, Cheol-Jung
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.10
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pp.119-124
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2000
One of the main problems in 3D shape measuring systems that use the triangulation of line-shaped laser light is precise center line detection of line-shaped laser stripe. The intensity of a line-shaped laser light stripe on the CCD image varies following to the reflection angles, colors and shapes of objects. In this paper, a new center line detection algorithm to compensate the local intensity variation on a line-shaped laser light stripe is proposed. The 3-D surface shape measuring system using the proposed center line detection algorithm can measure 3-D surface shape with enhanced measurement resolution by using the dynamic shape reconstruction with adaptive pattern clustering of the line-shaped laser light. This proposed 3-D shape measuring system can be easily applied to practical situations of measuring 3-D surface by virtue of high speed measurement and compact hardware compositions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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