[發(fā)明專利]一種基于離散Fréchet距離的艦船磁場分類方法

在審

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• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112052870A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭海濤;程開猛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢羅布科技有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴(yán)超

本發(fā)明涉及一種基于離散Fréchet距離的艦船磁場分類方法，本方法首先初始化聚類集合以及艦船磁場樣本對于聚類中心的隸屬度矩陣，然后依次選取艦船磁場樣本，根據(jù)離散Fréchet距離構(gòu)建艦船磁場相對于聚類中心的特征值；將所述特征值代替歐幾里得距離，代入模糊C均值聚類方法的目標(biāo)函數(shù)中，迭代求解目標(biāo)函數(shù)值并同步更新聚類集合以及隸屬度矩陣，直至所述目標(biāo)函數(shù)值小于預(yù)設(shè)閾值或相對于上一迭代結(jié)果的改變量小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，終止迭代；最后根據(jù)迭代終止時(shí)的隸屬度矩陣及所述聚類集合，對艦船磁場進(jìn)行分類。本發(fā)明利用基于離散Fréchet距離的特征值代替歐幾里德距離，構(gòu)建新的聚類目標(biāo)函數(shù)，能夠考慮磁場曲線間變化趨勢的相似情況，分類結(jié)果更趨合理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及艦船磁場分類技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于離散Fréchet距離的艦船磁場分類方法。

背景技術(shù)

艦船磁場是水中兵器探測的信號源，在水中兵器對抗中占據(jù)重要位置，現(xiàn)有的研究大都集中在對艦船磁場的建模方法、測量手段、消磁方面。對于艦船磁場的分類識別是水中兵器對艦船目標(biāo)攻擊前最后的判斷，決定攻擊與否，而目前對艦船磁場的分類研究比較缺乏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種基于離散Fréchet距離的艦船磁場分類方法，運(yùn)用離散Fréchet距離構(gòu)建特征值Φ，來評判兩磁場曲線間的相似度，然后用特征值Φ代替歐幾里德距離，構(gòu)建新的聚類目標(biāo)函數(shù)。相比基于歐幾里德距離的傳統(tǒng)聚類，新的方法能夠考慮磁場曲線間變化趨勢的相似情況，分類結(jié)果更趨合理。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種基于離散Fréchet距離的艦船磁場分類方法，包括以下步驟：

S1，根據(jù)待分類艦船磁場樣本集合X:(X₁,X₂,...,X_N)初始化聚類集合V:(V₁,V₂,...,V_C)以及艦船磁場樣本集合中樣本X_i對于集合V中聚類中心V_j的隸屬度矩陣U；

S2，依次選取艦船磁場樣本集合X:(X₁,X₂,...,X_N)中樣本X_i，根據(jù)磁場曲線間的離散Fréchet距離構(gòu)建艦船磁場相對于聚類中心V_j的特征值Φ(X_i,V_j)；

S3，將所述特征值Φ(X_i,V_j)代替歐幾里得距離，代入模糊C均值聚類方法的目標(biāo)函數(shù)中，求解目標(biāo)函數(shù)值并同步更新聚類集合V以及隸屬度矩陣U；

S4，重復(fù)執(zhí)行步驟S2和步驟S3，迭代求解模糊C均值聚類目標(biāo)函數(shù)，直至所述目標(biāo)函數(shù)值小于預(yù)設(shè)閾值或當(dāng)前目標(biāo)函數(shù)值相對于上一迭代過程求解的目標(biāo)函數(shù)值的改變量小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，終止迭代并輸出隸屬度矩陣及聚類集合；

S5，根據(jù)所述隸屬度矩陣及所述聚類集合，對所述樣本集合中的艦船磁場進(jìn)行分類。

本發(fā)明的有益效果是：運(yùn)用離散Fréchet距離(DFD)構(gòu)建了特征值Φ，來評判兩磁場曲線間的相似度，相對傳統(tǒng)的磁場判定方法，特征值Φ有更廣泛的適應(yīng)性，能夠?qū)Ω酉嘟拇艌鐾ㄟ^特性曲線的相似情況進(jìn)行評價(jià)，且可適用于多種背景下磁場相似性的評價(jià)需求。同時(shí)，用特征值Φ代替歐幾里德距離，構(gòu)建新的聚類目標(biāo)函數(shù)，相比基于歐幾里德距離的傳統(tǒng)聚類，新的方法能夠考慮磁場曲線間變化趨勢的相似情況，分類結(jié)果更趨合理。

進(jìn)一步的，所述艦船磁場樣本集合中樣本X_i對于集合V中聚類中心V_j的隸屬度矩陣U的初始化方法為：

隨機(jī)生成矩陣元素u_ij，0＜u_ij＜1，