26丨K-Means:如何使用K-Means对图像进行分割?

K-Means 的工作原理

1. 选取 K 个点作为初始的类中心点,这些点一般都是从数据集中随机抽取的;

2. 将每个点分配到最近的类中心点,这样就形成了 K 个类,然后重新计算每个类的中心点;

3. 重复第二步,直到类不发生变化,或者你也可以设置最大迭代次数,这样即使类中心点发生变化,但是只要达到最大迭代次数就会结束。

创建K-Means

KMeans(n_clusters=8, init='k-means++', n_init=10, max_iter=300, tol=0.0001, precompute_distances='auto', verbose=0, random_state=None, copy_x=True, n_jobs=1, algorithm='auto')

n_clusters: 即 K 值,一般需要多试一些 K 值来保证更好的聚类效果。你可以随机设置一些 K 值,然后选择聚类效果最好的作为最终的 K 值;

max_iter: 最大迭代次数,如果聚类很难收敛的话,设置最大迭代次数可以让我们及时得到反馈结果,否则程序运行时间会非常长;

n_init:初始化中心点的运算次数,默认是 10。程序是否能快速收敛和中心点的选择关系非常大,所以在中心点选择上多花一些时间,来争取整体时间上的快速收敛还是非常值得的。由于每一次中心点都是随机生成的,这样得到的结果就有好有坏,非常不确定,所以要运行 n_init 次, 取其中最好的作为初始的中心点。如果 K 值比较大的时候,可以适当增大 n_init 这个值;

init: 即初始值选择的方式,默认是采用优化过的 k-means++ 方式,你也可以自己指定中心点,或者采用 random 完全随机的方式。自己设置中心点一般是对于个性化的数据进行设置,很少采用。random 的方式则是完全随机的方式,一般推荐采用优化过的k-means++ 方式;

algorithm:k-means 的实现算法,有“auto” “full”“elkan”三种。一般来说建议直接用默认的"auto"。简单说下这三个取值的区别,如果你选择"full"采用的是传统的K-Means 算法,“auto”会根据数据的特点自动选择是选择“full”还是“elkan”。我们一般选择默认的取值,即“auto” 。

在创建好 K-Means 类之后,就可以使用它的方法,最常用的是 fit 和 predict 这个两个函数。你可以单独使用 fit 函数和 predict 函数,也可以合并使用 fit_predict 函数。其中fit(data) 可以对 data 数据进行 k-Means 聚类。 predict(data) 可以针对 data 中的每个样本,计算最近的类。

K-Means和KMN区别

K-Means 是聚类算法,KNN 是分类算法。

这两个算法分别是两种不同的学习方式。K-Means 是非监督学习,也就是不需要事先给出分类标签,而 KNN 是有监督学习,需要我们给出训练数据的分类标识。

最后,K 值的含义不同。K-Means 中的 K 值代表 K 类。KNN 中的 K 值代表 K 个最接近的邻居。

使用K-Means对图像进行分割

https://github.com/cystanford/kmeans

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