PCA理解

本文探讨了数据降维的概念,解释了通过矩阵相乘实现降维的物理意义,并详细阐述了主成分分析(PCA)算法的具体步骤。从二维到一维、三维到二维的降维过程,到最终优化目标的选择,文章全面介绍了如何通过选取最优基来最大化保留信息量,同时减少数据维度。

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数据降维:减少维度的基础上尽可能保留更多的信息量。也就是说去掉的一些特征对整体影响很小或是特征之间有交叉。

矩阵相乘:物理解释,右边矩阵的每一个列向量变换到左边矩阵每一个行向量的为基的空间中去。

基的数量少于向量本身的维数,可以达到降维效果。->关键在于如何选择基。
二维->一维:保留更多信息->映射到基的点分散->投影后的方差尽可能越大。
三维->二维:保留更多信息->方向1:找到一个方向使得投影后方差最大。方向2:两个字段完全独立->选择第二个基与第一个基正交的方向上选择->协方差为0。

最终优化目标
将N维向量将为K维,目标:选择K个单位正交基,使得原始数据变换到这组基后,各字段两两协方差为0;而字段方差尽可能大。取K个方差。

算法
设有m条n维数据。

1)将原始数据按列组成n行m列矩阵X。(m:样本数,n:特征维度,列向量)

2)将X的每一行(不同样本的同一种特征)进行零均值化,减去每行均值。

3)求出协方差矩阵:
协方差矩阵

4)求出协方差矩阵的特征值及对应的特征向量。

5)将特征向量按对应特征值大小从上到下按行排列成矩阵,取前k行组成矩阵P。

6)Y=PX即为降维到k维后的数据。

本文转于整理于

内容概要:本文围绕直流微电网中带有恒功率负载(CPL)的DC/DC升压转换器的稳定控制问题展开研究,提出了一种复合预设性能控制策略。首先,通过精确反馈线性化技术将非线性不确定的DC转换器系统转化为Brunovsky标准型,然后利用非线性扰动观测器评估负载功率的动态变化和输出电压的调节精度。于反步设计方法,设计了具有预设性能的复合非线性控制器,确保输出电压跟踪误差始终在预定义误差范围内。文章还对比了多种DC/DC转换器控制技术如脉冲调整技术、反馈线性化、滑模控制(SMC)、主动阻尼法和于无源性的控制,并分析了它们的优缺点。最后,通过数值仿真验证了所提控制器的有效性和优越性。 适合人群:从事电力电子、自动控制领域研究的学者和工程师,以及对先进控制算法感兴趣的研究生及以上学历人员。 使用场景及目标:①适用于需要精确控制输出电压并处理恒功率负载的应用场景;②旨在实现快速稳定的电压跟踪,同时保证系统的鲁棒性和抗干扰能力;③为DC微电网中的功率转换系统提供兼顾瞬态性能和稳态精度的解决方案。 其他说明:文中不仅提供了详细的理论推导和算法实现,还通过Python代码演示了控制策略的具体实现过程,便于读者理解和实践。此外,文章还讨论了不同控制方法的特点和适用范围,为实际工程项目提供了有价值的参考。
内容概要:该论文介绍了一种名为偏振敏感强度衍射断层扫描(PS-IDT)的新型无参考三维偏振敏感计算成像技术。PS-IDT通过多角度圆偏振光照射样品,利用矢量多层光束传播模型(MSBP)和梯度下降算法迭代重建样品的三维各向异性分布。该技术无需干涉参考光或机械扫描,能够处理多重散射样品,并通过强度测量实现3D成像。文中展示了对马铃薯淀粉颗粒和缓步类动物等样品的成功成像实验,并提供了Python代码实现,包括系统初始化、前向传播、多层传播、重建算法以及数字体模验证等模块。 适用人群:具备一定光学成像和编程础的研究人员,尤其是从事生物医学成像、材料科学成像领域的科研工作者。 使用场景及目标:①研究复杂散射样品(如生物组织、复合材料)的三维各向异性结构;②开发新型偏振敏感成像系统,提高成像分辨率和对比度;③验证和优化计算成像算法,应用于实际样品的高精度成像。 其他说明:PS-IDT技术相比传统偏振成像方法具有明显优势,如无需干涉装置、无需机械扫描、可处理多重散射等。然而,该技术也面临计算复杂度高、需要多角度数据采集等挑战。文中还提出了改进方向,如采用更高数值孔径(NA)物镜、引入深度学习超分辨率技术等,以进一步提升成像质量和效率。此外,文中提供的Python代码框架为研究人员提供了实用的工具,便于理解和应用该技术。
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