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.
This paper reconstructs local region of a facial expression image from extracted feature points of facial expression image using FCM(Fuzzy C-Meang) clustering algorithm with Gabor wavelets. The feature extraction in a face is two steps. In the first step, we accomplish the edge extraction of main components of face using average value of 2-D Gabor wavelets coefficient histogram of image and in the next step, extract final feature points from the extracted edge information using FCM clustering algorithm. This study presents that the principal components of facial expression images can be reconstructed with only a few feature points extracted from FCM clustering algorithm. It can also be applied to objects recognition as well as facial expressions recognition.
Electromyographic (EMG) signals have been widely used as motion commands of prosthetic arms. Although EMG signals contain meaningful information including the movement intentions of human body, it is difficult to predict the subject's motion by analyzing EMG signals in real-time due to the difficulties in extracting motion information from the signals including a lot of noises inherently. In this paper, four Ag/AgCl electrodes are placed on the surface of the subject's major muscles which are in charge of four upper arm movements (wrist flexion, wrist extension, ulnar deviation, finger flexion) to measure EMG signals corresponding to the movements. The measured signals are sampled using DAQ module and clustered sequentially. The Fuzzy C-Means (FCMs) method calculates the center values of the clustered data group. The fuzzy system designed to detect the upper arm movement intention utilizing the center values as input signals shows about 90% success in classifying the movement intentions.
We introduce a hybrid identification of information granulation(IG)-based fuzzy model to carry out the model identification of complex and nonlinear systems. To optimally design the IG-based fuzzy model we exploit a hybrid identification through genetic alrogithms(GAs) and Hard C-Means (HCM) clustering. An initial structure of fuzzy model is identified by determining the number of input, the seleced input variables, the number of membership function, and the conclusion inference type by means of GAs. Granulation of information data with the aid of HCM clustering help determine the initial paramters of fuzzy model such as the initial apexes of the membership functions and the initial values of polyminial functions being used in the premise and consequence part of the fuzzy rules. And the inital parameters are tuned effectively with the aid of the GAs and the least square method. Numerical example is included to evaluate the performance of the proposed model.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.4
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pp.399-404
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2012
Evolutionary algorithms such as genetic algorithm (GA) have been proven their effectiveness when applying to the design of fuzzy models. However, it tends to suffer from computationally expensWive due to the slow convergence speed. In this study, we propose an approach to develop fuzzy models by means of an improved differential evolution (IDE) to overcome this limitation. The improved differential evolution (IDE) is realized by means of an orthogonal approach and differential evolution. With the invoking orthogonal method, the IDE can search the solution space more efficiently. In the design of fuzzy models, we concern two mechanisms, namely structure identification and parameter estimation. The structure identification is supported by the IDE and C-Means while the parameter estimation is realized via IDE and a standard least square error method. Experimental studies demonstrate that the proposed model leads to improved performance. The proposed model is also contrasted with the quality of some fuzzy models already reported in the literature.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.11
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pp.5379-5388
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2012
In fuzzy modeling for nonlinear process, the fuzzy rules are typically formed by selection of the input variables, the number of space division and membership functions. The Generation of fuzzy rules for nonlinear processes have the problem that the number of fuzzy rules exponentially increases. To solve this problem, complex nonlinear process can be modeled by generating the fuzzy rules by means of fuzzy division of input space. Therefore, in this paper, rules of non-fuzzy inference systems are generated by partitioning the input space in the scatter form using HCM clustering algorithm. The premise parameters of the rules are determined by membership matrix by means of HCM clustering algorithm. The consequence part of the rules is represented in the form of polynomial functions and the consequence parameters of each rule are identified by the standard least-squares method. And lastly, we evaluate the performance and the nonlinear characteristics using the data widely used in nonlinear process. Through this experiment, we showed that high-dimensional nonlinear systems can be modeled by a very small number of rules.
The recycling cell formation problem means that disposal products are classified into recycling part families using group technology in their end-of-life phase. Disposal products have the uncertainties of product status by usage influences during product use phase, and recycling cells are formed design, process and usage attributes. In order to deal with the uncertainties, fuzzy set theory and fuzzy logic-based neural network model are applied to recycling cell formation problem for disposal products. Fuzzy C-mean algorithm and a heuristic approach based on fuzzy ART neural network is suggested. Especially, the modified Fuzzy ART neural network is shown that it has a good clustering results and gives an extension for systematically generating alternative solutions in the recycling cell formation problem. Disposal refrigerators are shown as examples.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.1
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pp.177-185
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2009
Cluster analysis or clustering is a kind of unsupervised learning method in which a set of data points is divided into a given number of homogeneous groups. Fuzzy clustering method, one of the most popular clustering method, allows a point to belong to all the clusters with different degrees, so produces more intuitive and natural clusters than hard clustering method does. Even more some of fuzzy clustering variants have noise-immunity. In this paper, we improved the Possibilistic Fuzzy C-Means (PFCM), which generates a membership matrix as well as a typicality matrix, using Gath-Geva (GG) method. The proposed method has a focus on the boundaries of clusters, which is different from most of the other methods having a focus on the centers of clusters. The generated membership values are suitable for the classification-type applications. As the typicality values generated from the algorithm have a similar distribution with the values of density function of Gaussian distribution, it is useful for Gaussian-type density estimation. Even more GG method can handle the clusters having different numbers of data points, which the other well-known method by Gustafson and Kessel can not. All of these points are obvious in the experimental results.
In this paper, the improved Multi-FNN (Fuzzy-Neural Networks) model is identified and optimized using HCM (Hard C-Means) clustering method and optimization algorithms. The proposed Multi-FNN is based on FNN and use simplified and linear inference as fuzzy inference method and error back propagation algorithm as learning rules. We use a HCM clustering and genetic algorithms (GAs) to identify both the structure and the parameters of a Multi-FNN model. Here, HCM clustering method, which is carried out for the process data preprocessing of system modeling, is utilized to determine the structure of Multi-FNN according to the divisions of input-output space using I/O process data. Also, the parame...
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.11
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pp.2711-2722
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1993
Most of the current 2-D object recognition systems are model-based. In such systems, the representation of each of a known set of objects are precompiled and stored in a database of models. Later, they are used to recognize the image of an object in each instance. In this thesis, the approach method for the 2-D object recognition is treating an object boundary as a string of structral units and utilizing string matching to analyze the scenes. To reduce string matching time, models are rebuilt by means of fuzzy c-means clustering algorithm. In this experiments, the image of objects were taken at initial position of a robot from the CCD camera, and the models are consturcted by the proposed algorithm. After that the image of an unknown object is taken by the camera at a random position, and then the unknown object is identified by a comparison between the unknown object and models. Finally, the amount of translation and rotation of object from the initial position is computed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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