Matlab中的偏最小二乘法(PLS)回归模型,离群点检测和变量选择

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Matlab中的偏最小二乘法(PLS)回归模型,离群点检测和变量选择

2023-03-15 20:05| 来源: 网络整理| 查看: 265

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最近我们被客户要求撰写关于偏最小二乘法(PLS)回归的研究报告,包括一些图形和统计输出。

本文建立偏最小二乘法(PLS)回归(PLSR)模型,以及预测性能评估。为了建立一个可靠的模型,我们还实现了一些常用的离群点检测和变量选择方法,可以去除潜在的离群点和只使用所选变量的子集来 "清洗 "你的数据

步骤 建立PLS回归模型 PLS的K-折交叉验证 PLS的蒙特卡洛交叉验证(MCCV)。 PLS的双重交叉验证(DCV) 使用蒙特卡洛抽样方法进行离群点检测 使用CARS方法进行变量选择。 使用移动窗口PLS(MWPLS)进行变量选择。 使用蒙特卡洛无信息变量消除法(MCUVE)进行变量选择 进行变量选择 建立PLS回归模型

这个例子说明了如何使用基准近红外数据建立PLS模型。

plot(X');               % 显示光谱数据。 xlabel('波长指数'); ylabel('强度'); 复制代码

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参数设定

A=6;                    % 潜在变量(LV)的数量。 method='center';        % 用于建立PLS模型的X的内部预处理方法 PLS(X,y,A,method);  % 建立模型的命令 复制代码

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pls.m函数返回一个包含成分列表的对象PLS。结果解释。

regcoef_original:连接X和y的回归系数。 X_scores:X的得分。 VIP:预测中的变量重要性,评估变量重要性的一个标准。 变量的重要性。 RMSEF:拟合的均方根误差。 y_fit:y的拟合值。 R2:Y的解释变异的百分比。

PLS的K折交叉验证

说明如何对PLS模型进行K折交叉验证

clear; A=6;                          % LV的数量 K=5;                          % 交叉验证的次数 复制代码

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plot(CV.RMSECV)               % 绘制每个潜在变量(LVs)数量下的RMSECV值 xlabel('潜在变量(LVs)数量')          % 添加x标签 ylabel('RMSECV')              % 添加y标签 复制代码

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返回的值CV是带有成分列表的结构数据。结果解释。

RMSECV:交叉验证的均方根误差。越小越好 Q2:与R2含义相同,但由交叉验证计算得出。 optLV:达到最小RMSECV(最高Q2)的LV数量。

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R语言中的偏最小二乘回归PLS-DA

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蒙特卡洛交叉验证(MCCV)的PLS

说明如何对PLS建模进行MCCV。与K-fold CV一样,MCCV是另一种交叉验证的方法。

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拓端

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% 参数设置 A=6; method='center'; N=500;                          % Monte Carlo抽样的数量 % 运行mccv. plot(MCCV.RMSECV);              % 绘制每个潜在变量(LVs)数量下的RMSECV值 xlabel('潜在变量(LVs)数量'); 复制代码

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MCCV 复制代码

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MCCV是一个结构性数据。结果解释。

Ypred:预测值 Ytrue:真实值 RMSECV:交叉验证的均方根误差,越小越好。 Q2:与R2含义相同,但由交叉验证计算得出。

PLS的双重交叉验证(DCV)

说明如何对PLS建模进行DCV。与K-fold CV一样,DCV是交叉验证的一种方式。

% 参数设置 N=50;                                 % Monte Carlo抽样的数量 dcv(X,y,A,k,method,N); DCV 复制代码

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使用蒙特卡洛抽样方法的离群点检测

说明离群点检测方法的使用情况

A=6; method='center'; F=mc(X,y,A,method,N,ratio); 复制代码

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结果解释。

predError:每个抽样中的样本预测误差 MEAN:每个样本的平均预测误差 STD:每个样本的预测误差的标准偏差

plot(F) % 诊断图 复制代码

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注:MEAN值高或SD值高的样本更可能是离群值,应考虑在建模前将其剔除。

使用CARS方法进行变量选择。 A=6; fold=5; car(X,y,A,fold); 复制代码

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结果解释。

optLV:最佳模型的LV数量 vsel:选定的变量(X中的列)。

plotcars(CARS); % 诊断图 复制代码

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注:在这幅图中,顶部和中间的面板显示了选择变量的数量和RMSECV如何随着迭代而变化。底部面板描述了每个变量的回归系数(每条线对应一个变量)如何随着迭代而变化。星形垂直线表示具有最低RMSECV的最佳模型。

使用移动窗口PLS(MWPLS)进行变量选择 load corn_m51;                      % 示例数据 width=15;                           % 窗口大小 mw(X,y,width); plot(WP,RMSEF); xlabel('窗口位置'); 复制代码

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注:从该图中建议将RMSEF值较低的区域纳入PLS模型中。

使用蒙特卡洛无信息变量消除法(MCUVE)进行变量选择 N=500; method='center'; UVE 复制代码

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plot(abs(UVE.RI)) 复制代码

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结果解释。RI:UVE的可靠性指数,是对变量重要性的测量,越高越好。

进行变量选择 A=6; N=10000; method='center'; FROG=rd_pls(X,y,A,method,N);               N: 10000               Q: 2           model: [10000x700 double]         minutes: 0.6683          method: 'center'           Vrank: [1x700 double]          Vtop10: [505 405 506 400 408 233 235 249 248 515]     probability: [1x700 double]            nVar: [1x10000 double]           RMSEP: [1x10000 double] 复制代码

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xlabel('变量序号'); ylabel('选择概率'); 复制代码

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结果解释:

模型结果是一个矩阵,储存了每一个相互关系中的选择变量。 概率:每个变量被包含在最终模型中的概率。越大越好。这是一个衡量变量重要性的有用指标。

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本文摘选 《 Matlab中的偏最小二乘法(PLS)回归模型,离群点检测和变量选择 》 ,点击“阅读原文”获取全文完整资料。

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