Fuzzy C-Means(FCM) algorithm is frequently used as a representative image segmentation method using clustering. FCM divides the image space into cluster regions with similar pixel values, which requires a lot of segmentation time. In particular, the processing speed problem for analyzing various patterns of the current users of the web is more important. To solve this speed problem, this paper proposes an improved FCM (Improved FCM : IFCM) algorithm for segmenting the image into the Otsu threshold and FCM. In the proposed method, the threshold that maximizes the variance between classes of Otsu is determined, applied to the FCM, and the image is segmented. Experiments show that IFCM improves performance by shortening image segmentation time compared to conventional FCM.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.3
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pp.466-472
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2008
The paper concerns Fuzzy C-Means clustering based fuzzy neural networks (FCM-FNN) and the optimization of the network is carried out by means of hierarchal fair competition-based parallel genetic algorithm (HFCPGA). FCM-FNN is the extended architecture of Radial Basis Function Neural Network (RBFNN). FCM algorithm is used to determine centers and widths of RBFs. In the proposed network, the membership functions of the premise part of fuzzy rules do not assume any explicit functional forms such as Gaussian, ellipsoidal, triangular, etc., so its resulting fitness values directly rely on the computation of the relevant distance between data points by means of FCM. Also, as the consequent part of fuzzy rules extracted by the FCM-FNN model, the order of four types of polynomials can be considered such as constant, linear, quadratic and modified quadratic. Since the performance of FCM-FNN is affected by some parameters of FCM-FNN such as a specific subset of input variables, fuzzification coefficient of FCM, the number of rules and the order of polynomials of consequent part of fuzzy rule, we need the structural as well as parametric optimization of the network. In this study, the HFCPGA which is a kind of multipopulation-based parallel genetic algorithms(PGA) is exploited to carry out the structural optimization of FCM-FNN. Moreover the HFCPGA is taken into consideration to avoid a premature convergence related to the optimization problems. The proposed model is demonstrated with the use of two representative numerical examples.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.14
no.7
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pp.889-894
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2004
The fuzzy kernel c-means (FKCM) algorithm, which uses a kernel function, can obtain more desirable clustering results than fuzzy c-means (FCM) for not only spherical data but also non-spherical data. However, it can be sensitive to noise as in the FCM algorithm. In this paper, a kernel function is applied to the possibilistic c-means (PCM) algorithm and is shown to be robust for data with additive noise. Several experimental results show that the proposed kernel possibilistic c-means (KPCM) algorithm out performs the FKCM algorithm for general data with additive noise.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.17
no.2
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pp.49-57
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2012
Conventional fuzzy c-means (FCM) algorithms have achieved a good clustering performance. However, they do not fully utilize the spatial information in the image and this results in lower clustering performance for images that have low contrast, vague boundaries, and noises. To overcome this issue, we propose an enhanced spatial fuzzy c-means (ESFCM) algorithm that takes into account the influence of neighboring pixels on the center pixel by assigning weights to the neighbors in a $3{\times}3$ square window. To evaluate between the proposed ESFCM and various FCM based segmentation algorithms, we utilized clustering validity functions such as partition coefficient ($V_{pc}$), partition entropy ($V_{pe}$), and Xie-Bdni function ($V_{xb}$). Experimental results show that the proposed ESFCM outperforms other FCM based algorithms in terms of clustering validity functions.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.45
no.3
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pp.73-83
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2003
Methods of fuzzy C-means have been used to characterize geotechnical information from static cone penetration data. As contrary with traditional classification methods such as Robertson classification chart, the FCM expresses classes not conclusiveness but fuzzy. The results show that the FCM is useful to characterize ground information that can not be easily found by using normal classification chart. But optimal number of classes may not be easily defined. So, the optimal number of classes should be determined considering not only technical measures but engineering aspects.
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.
The fuzzy c-means (FCM) is a frequently utilized algorithm at present. Yet, the clustering quality and convergence rate of FCM are determined by the initial cluster centers, and so an improved FCM algorithm based on canopy cluster concept to quickly analyze the dataset has been proposed. Taking advantage of the canopy algorithm for its rapid acquisition of cluster centers, this algorithm regards the cluster results of canopy as the input. In this way, the convergence rate of the FCM algorithm is accelerated. Meanwhile, the MapReduce scheme of the proposed FCM algorithm is designed in a cloud environment. Experimental results demonstrate the hybrid canopy-FCM clustering algorithm processed by MapReduce be endowed with better clustering quality and higher operation speed.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.11
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pp.2108-2116
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2008
The paper concerns Fuzzy C-Means clustering based Radial Basis Function neural networks (FCM-RBFNN) and the optimization of the network is carried out by means of Particle Swarm Optimization(PSO). FCM-RBFNN is the extended architecture of Radial Basis Function Neural Network(RBFNN). In the proposed network, the membership functions of the premise part of fuzzy rules do not assume any explicit functional forms such as Gaussian, ellipsoidal, triangular, etc., so its resulting fitness values directly rely on the computation of the relevant distance between data points by means of FCM. Also, as the consequent part of fuzzy rules extracted by the FCM - RBFNN model, the order of four types of polynomials can be considered such as constant, linear, quadratic and modified quadratic. Weighted Least Square Estimator(WLSE) are used to estimates the coefficients of polynomial. Since the performance of FCM-RBFNN is affected by some parameters of FCM-RBFNN such as a specific subset of input variables, fuzzification coefficient of FCM, the number of rules and the order of polynomials of consequent part of fuzzy rule, we need the structural as well as parametric optimization of the network. In this study, the PSO is exploited to carry out the structural as well as parametric optimization of FCM-RBFNN. Moreover The proposed model is demonstrated with the use of numerical example and gas furnace data set.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.5
no.4
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pp.224-231
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2012
In this paper, we introduce a fuzzy inference systems based on fuzzy c-means clustering algorithm for fuzzy modeling of nonlinear process. Typically, the generation of fuzzy rules for nonlinear processes have the problem that the number of fuzzy rules exponentially increases. To solve this problem, the fuzzy rules of fuzzy model are generated by partitioning the input space in the scatter form using FCM clustering algorithm. The premise parameters of the fuzzy rules are determined by membership matrix by means of FCM clustering algorithm. The consequence part of the rules is expressed in the form of polynomial functions and the coefficient parameters of each rule are determined by the standard least-squares method. And lastly, we evaluate the performance and the nonlinear characteristics using the data widely used in nonlinear process.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.06a
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pp.619-624
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1998
This paper presents a new clustering algorithm called FCM algorithm for the design of fuzzy controller. FCM is an extended version of FCM(Fuzzy c-Means) algorithm and can estimate the number of clusters automatically and give membership grades $u_{ik}$ suitable for making fuzzy control rules. This paper also shows an example of its application to the line pursuit control of a car.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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