CN111144424A - 一种基于聚类算法的人员特征检分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于聚类算法的人员特征检分析方法,涉及人脸识别技术领域,技术方案为,对人员的静态信息和动态信息进行采集;通过采集的信息,对人员的特征信息进行提取;将获得特征信息进行向量化;根据特征向量,通过聚类引擎对人员的特征向量进行聚类。本发明的有益效果是:本方法基于Hadoop+Hbase+Spark的基础架构,具备分布式计算能力,除了对用户静态特征进行分析外,更能够对海量的用户动态特征进行分析,之后进行聚类的效果更好。在进行聚类模型训练的时候需要人工干预,但是训练好的模型是不需要再进行人工干预的,运营成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及人脸识别技术领域,特别涉及一种基于聚类算法的人员特征检分析方法。
背景技术
在公安应用场景中,对于人员的异常检测是一个通用性的问题。目前主要采用如下几种方式来实现:
第一、规则引擎:通过将公安长期的治安的经验,转换为规则,在使用规则引擎或者定制的算法来实现此类规则以实现对于异常人员的检测。如长期频繁出入酒店的人员可能有吸毒的嫌疑,当发现有此类人员的数据的时候,相关的系统会提示异常人员出现。此类方式存在如下问题:
(1)规则的制定,特别是边界值的设定是人为定义,每个人的定义不同,对结果产生的影响较大。
(2)规则往往关注的是人员的某几个有限的特征,对于一些隐含的特征并不能有效的设定。如频繁输入酒店的人员,在早上和下午、周末和工作日的行为对于异常的产生的权重不同,这种在规则中设定难于实现。
(3)规则维度在不同的地域存在较大的差异,导致此类系统的地域适应性较差,如在浙江的系统在山西需要进行响应的修改。
第二、特征分析:通过人员的静态特征信息分析,将静态特征分析的结果通过特定的算法进行计算,获取人员的异常指数。此类方法存在的问题是:
(1)只分析人员静态数据,如出生地、是否涉案、是否与异常人员有来往等特征,对于人员的动态变化信息无法掌握,相对结果也不够精确。
(2)此种方式一般采用监督学习策略,需要一定的人工训练样本。
发明内容
传统的公安领域的人员分类方法需要人工设置规则、无法处理海量数据、地域适应性差的问题。本方法的目的是在处理海量人员数据的同时,采用无监督的聚类机器学习算法实现人员的分类问题。从而摒弃对于人员规则的依赖,同时提高准确性,并增加系统的地域适应性。因此,本发明提供一种基于聚类算法的人员特征检分析方法。
其技术方案为,S1、对人员的静态信息和动态信息进行采集,采集的信息以结构化信息的形式储存;
S2、通过S1采集的信息,对人员的特征信息进行提取,包括分别对人员的静态特征信息和动态特征信息进行提取;
S3、将S2获得的静态特征信息和动态特征信息进行向量化;
S4、根据S3获取的特征向量,通过聚类引擎对人员的特征向量进行聚类;
S5、将S4得到的结果存储到结果库中,在结果库中存储的是聚类后集群特征信息和人员的对应关系;
S6、在对人员进行检测时,使用人员的ID在S5的到的结果库中查询人员所在集群信息,集群信息即代表了人员的特征信息。
优选为,所述S3中,将S2获得的静态特征信息和动态特征信息进行向量化,具体包括:
常量编码:常量就是不变量,在上例中为“出生地”“常驻地”“年龄”“性别”。对固定的特征信息设定编码规则,对应到数字区间上,如男=1,女=0。北京=1,上海=2等;
离散量编码:对离散型的特征信息,根据其变动规律定义区间,然后对区间编码,将特征信息对应到区间编码上;类似年龄这种离散的数字,可以采用原值作为特征值的方式,但是这样容易降低人员相似度,故在实地使用中,可以将年龄段按照5年为一个区间,然后对区间编码。如31-35岁的年龄都是6,36-40编码为7。
连续量编码:对于连续值,与离散量类似,采用定义去见和数字采样的方式进行特征编码;如时间段特征,按照每3小时进行一次采样,可以将一天24小时划分为8bite二进制表示。
频度编码:以上三种特征均针对一个人员,或者一条数据;为了更加详细的对人员的特征进行刻画,针对动态特征,采用纵向的跨记录的分析方法分析特征出现的频度;如某人去某酒店的频度,某人上午去某酒店的频度等等。
生成特征向量:通过以上四种编码形式计算到人员的多种特征,将得到的特征拼接形成人员的特征向量;
由于在人员聚类的时候,可能倾向性不同,需要使用的特征不同,所以在生成人员特征向量的时候不止一个,需要针对不同的要求,生成不同的特征向量。
优选为,所述S4中,根据S3获取的特征向量,通过聚类引擎对人员的特征向量进行聚类;
S401、特征选择:经过特征引擎提取特征后,人员的特征形成特征库,由于每个人员有多个特征向量,在进行聚类之前需要选择合适的特征;特征选择的原则是,不同种类的特征不可以进行聚类,否则结果会难于收敛或者不够准确;
S402、K值计算:采用K-Means聚类算法,借助人工或者通过计算的方式获取到K值,K值的准确性直接影响到最终聚类的效果;
S403、聚类计算:得到K值后,基于Spark实现Kmeans算法,并输入计算好的K值和特征向量,得到的结果存储到结果库中;
S404、调优:在聚类计算的时候,如果聚类效果不好的时候,需要进行调整K值和修改特征的编码算法,重复步骤S402和S403。
优选为,所述S402中,一般K值的选取采用人工+计算的方式。首先人工预估K值,然后通过Elbow算法来进行验证;Elbow算法计算不同的K值的时候的损失函数的值,当损失函数变化率发生变化较大的时候,则说明该K值为合适的K值。
优选为,所述S403聚类计算中的K-Means聚类算法包括:
S4034、计算xi到质心向量的距离μj的距离dij,选择dij时最小时Cm为xi的类别,更新Cm=Cm∪xi;
S4035、重新计算Cj的质心;
S4036、重复如上S4033、S4034过程直到K个质心向量不在发生变化,或者达到迭代次数。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本方法基于Hadoop+Hbase+Spark的基础架构,具备分布式计算能力,除了对用户静态特征进行分析外,更能够对海量的用户动态特征进行分析,之后进行聚类的效果更好。在进行聚类模型训练的时候需要人工干预,但是训练好的模型是不需要再进行人工干预的,运营成本更低。
附图说明
图1为本发明实施例的整体构架示意图。
图2为本发明实施例的逻辑框图。
图3为本发明实施例的特征提取流程图。
图4为本发明实施例的聚类流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。当然,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
参见图1至图4,本发明提供一种基于聚类算法的人员特征检分析方法,
S1、对人员的静态信息和动态信息进行采集,采集的信息以结构化信息的形式储存;
人员的结构化特征信息如下所示:
S2、通过S1采集的信息,对人员的特征信息进行提取,包括分别对人员的静态特征信息和动态特征信息进行提取;
S3、将S2获得的静态特征信息和动态特征信息进行向量化;
S4、根据S3获取的特征向量,通过聚类引擎对人员的特征向量进行聚类;具体为,
S401、特征选择:经过特征引擎提取特征后,人员的特征形成特征库,由于每个人员有多个特征向量,在进行聚类之前需要选择合适的特征;特征选择的原则是,不同种类的特征不可以进行聚类,否则结果会难于收敛或者不够准确;
S402、K值计算:采用K-Means聚类算法,借助人工或者通过计算的方式获取到K值,K值的准确性直接影响到最终聚类的效果;
首先人工预估K值,然后通过Elbow算法来进行验证;Elbow算法计算不同的K值的时候的损失函数的值,当损失函数变化率发生变化较大的时候,则说明该K值为合适的K值。
S403、聚类计算:得到K值后,基于Spark实现Kmeans算法,并输入计算好的K值和特征向量,得到的结果存储到结果库中;
S404、调优:在聚类计算的时候,如果聚类效果不好的时候,需要进行调整K值和修改特征的编码算法,重复步骤S402和S403。
S5、将S4得到的结果存储到结果库中,在结果库中存储的是聚类后集群特征信息和人员的对应关系;
S6、在对人员进行检测时,使用人员的ID在S5的到的结果库中查询人员所在集群信息,集群信息即代表了人员的特征信息。
优选为,所述S3中,将S2获得的静态特征信息和动态特征信息进行向量化,具体包括:
常量编码:常量就是不变量,在上例中为“出生地”“常驻地”“年龄”“性别”。对固定的特征信息设定编码规则,对应到数字区间上,如男=1,女=0。北京=1,上海=2等;
离散量编码:对离散型的特征信息,根据其变动规律定义区间,然后对区间编码,将特征信息对应到区间编码上;类似年龄这种离散的数字,可以采用原值作为特征值的方式,但是这样容易降低人员相似度,故在实地使用中,可以将年龄段按照5年为一个区间,然后对区间编码。如31-35岁的年龄都是6,36-40编码为7。
连续量编码:对于连续值,与离散量类似,采用定义去见和数字采样的方式进行特征编码;如上表中的时间段特征,按照每3小时进行一次采样,可以将一天24小时划分为8bite二进制表示。
频度编码:以上三种特征均针对一个人员,或者一条数据;为了更加详细的对人员的特征进行刻画,针对动态特征,采用纵向的跨记录的分析方法分析特征出现的频度;如某人去某酒店的频度,某人上午去某酒店的频度等等。
生成特征向量:通过以上四种编码形式计算到人员的多种特征,将得到的特征拼接形成人员的特征向量,如下表特征向量是分析人员酒店行为的特征向量;
由于在人员聚类的时候,可能倾向性不同,需要使用的特征不同,所以在生成人员特征向量的时候不止一个,需要针对不同的要求,生成不同的特征向量。
所述S403聚类计算中的K-Means聚类算法包括:
S4034、计算xi到质心向量的距离μj的距离dij,选择dij时最小时Cm为xi的类别,更新Cm=Cm∪xi;
S4035、重新计算Cj的质心;
S4036、重复如上S4033、S4034过程直到K个质心向量不在发生变化,或者达到迭代次数。
本方法基于Hadoop+Spark+Hbase架构,从架构上满足对海量数据的分析能力。故可以对人员的动态数据进行分析,从而能够更加精确的表达人员的实时特征。同时结合无监督学习的聚类算法,实现针对海量特征数据的聚类操作。
此种方法的优势如下:
(1)能够对人员的历史行为数据建模,对人员数据进行特征化,提取频率、频率、时段等行为特征,并将这些特征存储到Hbase中。
(2)对人员的静态数据进行建模,实现对人员的静态画像,主要包含的静态特征有:年龄段、性别、涉案次数、涉案类型。这些特征均需要通过“静态特征提取算法”进行提取。
(3)通过人员的静态与动态特征,通过无监督的聚类算法进行人员聚类,不需要人工训练样本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于聚类算法的人员特征检分析方法,其特征在于,
S1、对人员的静态信息和动态信息进行采集,采集的信息以结构化信息的形式储存;
S2、通过S1采集的信息,对人员的特征信息进行提取,包括分别对人员的静态特征信息和动态特征信息进行提取;
S3、将S2获得的静态特征信息和动态特征信息进行向量化;
S4、根据S3获取的特征向量,通过聚类引擎对人员的特征向量进行聚类;
S5、将S4得到的结果存储到结果库中,在结果库中存储的是聚类后集群特征信息和人员的对应关系;
S6、在对人员进行检测时,使用人员的ID在S5的到的结果库中查询人员所在集群信息,集群信息即代表了人员的特征信息。
2.根据权利要求1所述的基于聚类算法的人员特征检分析方法,其特征在于,所述S3中,将S2获得的静态特征信息和动态特征信息进行向量化,具体包括:
常量编码:对固定的特征信息设定编码规则,对应到数字区间上;
离散量编码:对离散型的特征信息,根据其变动规律定义区间,然后对区间编码,将特征信息对应到区间编码上;
连续量编码:对于连续值,与离散量类似,采用定义去见和数字采样的方式进行特征编码;
频度编码:以上三种特征均针对一条数据;针对动态特征,采用纵向的跨记录的分析方法分析特征出现的频度;
生成特征向量:通过以上四种编码形式计算到人员的多种特征,将得到的特征拼接形成人员的特征向量。
3.根据权利要求2所述的基于聚类算法的人员特征检分析方法,其特征在于,所述S4中,根据S3获取的特征向量,通过聚类引擎对人员的特征向量进行聚类;
S401、特征选择:经过提取特征后,人员的特征形成特征库,由于每个人员有多个特征向量,在进行聚类之前需要选择合适的特征;特征选择的原则是,不同种类的特征不可以进行聚类,否则结果会难于收敛或者不够准确;
S402、K值计算:采用K-Means聚类算法,借助人工或者通过计算的方式获取到K值;
S403、聚类计算:得到K值后,基于Spark实现Kmeans算法,并输入计算好的K值和特征向量,得到的结果存储到结果库中;
S404、调优:在聚类计算的时候,如果聚类效果不好的时候,需要进行调整K值和修改特征的编码算法,重复步骤S402和S403。
4.根据权利要求3所述的基于聚类算法的人员特征检分析方法,其特征在于,所述S402中,首先人工预估K值,然后通过Elbow算法来进行验证;Elbow算法计算不同的K值的时候的损失函数的值,当损失函数变化率发生变化较大的时候,则说明该K值为合适的K值。
5.根据权利要求3所述的基于聚类算法的人员特征检分析方法,其特征在于,所述S403聚类计算中的K-Means聚类算法包括:
S4034、计算xi到质心向量的距离μj的距离dij,选择dij时最小时Cm为xi的类别,更新Cm=Cm∪xi;
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200512 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |