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针对谱聚类应用于图像分割时权矩阵的谱难以计算的实际问题,设计了一个图像多阶抽样谱图聚类算法。首先,给出了采样数定理及其证明,并推导出与聚类类别数和最小聚类数相关的最小采样数目;其次,根据最小采样数数目,对像素点进行均匀采样,并利用谱聚类对采样点进行聚类,设计一个罚函数,通过多次抽样,消除抽样对谱聚类模型稳定性的影响;最后,定义了像素点和类之间的距离,对剩余的点按距离最近原则进行聚类。实验结果表明了算法的有效性。