本文選題：數(shù)據(jù)挖掘 + 聚類算法��； 參考：《河北師范大學(xué)》2009年碩士論文

【摘要】： 隨著大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的精度和深度不斷提高,特別是巡天望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展,天文光學(xué)波段的數(shù)據(jù)急劇增加,成為探索各類天體和天文現(xiàn)象的物理本質(zhì)的強(qiáng)有力武器。面對天文學(xué)“數(shù)據(jù)雪崩”和“信息爆炸”時(shí)代的到來,為了解決天文數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、非線性、海量性和多波段性等一系列問題,借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來探索隱藏在數(shù)據(jù)中的有用信息勢在必行。在此背景下,如何迅速準(zhǔn)確地從這些海量數(shù)據(jù)中挖掘出所需要的信息,已成為天文學(xué)觀測和數(shù)據(jù)處理的一個(gè)關(guān)鍵問題,直接影響著天文學(xué)發(fā)展和研究進(jìn)程。本文利用一些適合于天文數(shù)據(jù)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和方法,主要是利用聚類算法對天體的自動(dòng)分類和尋找出特殊天體的任務(wù)。工作主要包括以下三部分: (1)基于自動(dòng)聚類算法的恒星/星系分類 自動(dòng)聚類算法(AutoClass)是基于貝葉斯模型確定最優(yōu)類別的經(jīng)典混合模型的非監(jiān)督聚類方法。它對處理非線性和高維數(shù)據(jù)有很高的效率。應(yīng)用AutoClass對SDSS巡天的恒星/星系進(jìn)行自動(dòng)分類,根據(jù)點(diǎn)源和展源的不同特征表現(xiàn),選擇使用了PSF(pointspread function,點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù))星等和模型星等在五個(gè)波段的差值作為輸入?yún)?shù),并設(shè)置了合適的標(biāo)準(zhǔn),從而獲得合理的分類結(jié)果,對恒星和星系的分類正確率分別達(dá)到了99.51%和98.52%,表明AutoClass算法對此類數(shù)據(jù)聚類有很好的效率。 (2) SDSS巡天的恒星樣本探索 目的是探索SDSS恒星樣本,找出其中的非恒星天體或特殊天體,從而建立一個(gè)純的恒星樣本。我們對SDSS巡天中具有光譜觀測的恒星的測光數(shù)據(jù)應(yīng)用AutoClass進(jìn)行聚類分析,得到991個(gè)離群天體。然后將這些離群數(shù)據(jù)在NED和SIMBAD中認(rèn)證,對于已證認(rèn)的,發(fā)現(xiàn)它們絕大多數(shù)屬于特殊天體,準(zhǔn)確率高達(dá)90.7%,而對于未證認(rèn)的,希望在更大口徑更高精度的望遠(yuǎn)鏡中證認(rèn),或許會(huì)發(fā)現(xiàn)一些有趣的天體或現(xiàn)象。 (3)星系形態(tài)分類 星系是構(gòu)成宇宙的組成單元,而形態(tài)是它的基本特性。星系形態(tài)的研究是理解星系物理屬性的首要步驟。這里根據(jù)天文學(xué)的任務(wù)將星系分成早型星系和晚型星系兩類。應(yīng)用SDSS巡天的星系測光數(shù)據(jù),基于五個(gè)星等和四個(gè)顏色的多組參數(shù),參考不同的分類標(biāo)準(zhǔn),研究了將AutoClass和k-means兩種算法用于星系形態(tài)的自動(dòng)分類。研究結(jié)果表明不論對AutoClass還是k-means而言,發(fā)現(xiàn)基于顏色的分類效果明顯高于基于星等的效果;AutoClass和k-means的分類效率相當(dāng);與單純地基于單參數(shù)的星系分類相比,自動(dòng)化算法具有高效性、靈活性、能夠處理高維數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)日益豐富的時(shí)代,自動(dòng)化聚類算法將越來越顯示出其優(yōu)越性。
[Abstract]:With the continuous improvement of the precision and depth of large optical telescopes, especially the development of the Sky Survey Telescope, the data of astronomical optical band increase rapidly, and become a powerful weapon to explore the physical essence of various celestial bodies and astronomical phenomena. In the face of the advent of the age of "data avalanche" and "information explosion" in astronomy, in order to solve a series of problems such as complexity, nonlinearity, magnanimity and multi-band characteristics of astronomical data, It is imperative to explore useful information hidden in data by means of data mining technology. In this context, how to quickly and accurately extract the needed information from these massive data has become a key problem in astronomical observation and data processing, which directly affects the development and research process of astronomy. In this paper, some data mining techniques and methods suitable for astronomical data characteristics are used, mainly the automatic classification of celestial bodies and the task of finding special celestial bodies by clustering algorithm. The main work includes the following three parts: (1) the automatic star / galaxy classification clustering algorithm based on automatic clustering algorithm (AutoClass) is a classical algorithm based on Bayesian model to determine the optimal classification. Unsupervised clustering method for mixed models. It has high efficiency in dealing with nonlinear and high dimensional data. Using AutoClass to classify the stars / galaxies of SDSs, according to the different characteristics of point source and spread source, the difference between the PSF (pointspread function, point diffusion function and the model magnitude in five bands is selected as the input parameter. And set the appropriate criteria to obtain reasonable classification results, The classification accuracy of stars and galaxies is 99.51% and 98.52% respectively, which indicates that AutoClass algorithm is efficient for this kind of data clustering. (2) the purpose of star sample exploration in SDSS survey is: Explore SDSS stellar samples, A pure sample of stars is established by identifying the non-stellar objects or special objects. We use AutoClass to cluster the photometric data of stars with spectral observations during the SDSS survey and obtain 991 outliers. These outliers are then authenticated in NED and SIMBAD, and for those that have been identified, most of them are found to be special objects, and the accuracy is as high as 90.7, while for those that are not identified, they want to be identified in telescopes with a larger aperture and higher accuracy. Some interesting celestial bodies or phenomena may be found. (3) Galaxy morphological classification galaxies are the constituent units of the universe and form is its basic characteristic. The study of galactic morphology is the first step in understanding the physical properties of galaxies. Galaxies are divided into early and late galaxies according to astronomical tasks. In this paper, the automatic classification of galactic morphology is studied by using SDSS-survey data, based on the parameters of five star sizes and four colors, and referring to different classification criteria. The two algorithms, AutoClass and k-means, are applied to the automatic classification of galactic morphology. The results show that for both AutoClass and k-means, the classification effect based on color is significantly higher than that based on magnitude. The classification efficiency of AutoClass and k-means is similar to that of autoClass and k-means, and the automatic algorithm is more efficient than the classification based on single parameter. Flexibility, the ability to handle high-dimensional data and other advantages. In the era of increasingly abundant data, the automatic clustering algorithm will show more and more advantages.
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：P152

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本文編號：2055190