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一种基于改进累积方差百分比的红外高光谱数据降噪方法
被引量:
4
1
作者
黄威
高太长
+1 位作者
刘磊
李书磊
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第11期3625-3629,共5页
降低红外高光谱观测数据中的噪声水平是提高温湿廓线反演精度和反演稳定性的重要环节。采用主成分分析法降噪时,最优主成分个数k的选择一般是根据统计和经验的方法确定。统计的方法大都是根据累积方差百分比法,通过人为设定累积贡献率...
降低红外高光谱观测数据中的噪声水平是提高温湿廓线反演精度和反演稳定性的重要环节。采用主成分分析法降噪时,最优主成分个数k的选择一般是根据统计和经验的方法确定。统计的方法大都是根据累积方差百分比法,通过人为设定累积贡献率阈值确定最优主成分个数,使得该方法具有较大的主观性和随意性;经验的方法则需要实时的等效噪声光谱(NESR)数据做标准化处理将非均匀噪声转化为高斯分布,而实时的NESR数据在很多情况下不易获取。针对上述问题,提出了一种基于改进累积方差百分比的主成分降噪方法,通过迭代计算选取不同主成分时重构光谱辐射与模拟光谱辐射的偏差来计算累积贡献率阈值,根据阈值确定最优的主成分个数。该方法解决了确定累积贡献率阈值主观随意性的问题,并且不需要实时的NESR数据做标准化处理。根据物理反演结果分析了数据的标准化对降噪的影响,结果表明,标准化对降噪效果的影响很小,由标准化造成的k值计算误差对降噪效果的影响更大。利用该方法对2011年4个季度中具有代表性的数据做降噪处理,反演的温度廓线均方根误差相比于经验公式法在0.32~3km高度上提高了约0.1K,与利用等效噪声光谱标准化后的降噪数据的反演结果精度相当。在无法获取等效噪声光谱数据情况下,该方法可以客观合理地对地基红外高光谱数据进行降噪。
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关键词
高光谱降噪
累积
方差百分比
标准化
牛顿非线性迭代
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职称材料
基于秩-1矩阵摄动的递归主元分析算法
2
作者
刘世成
王海清
李平
《浙江大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第5期827-831,共5页
针对传统主元分析(PCA)算法仅适用于定常系统监测的不足,提出了一种基于秩-1矩阵摄动的递归主元分析(RPCA)算法以适应实际工业过程的时变特性.RPCA算法首先对初始化样本协方差矩阵进行特征值分解,得到特征向量矩阵与特征值矩阵;然后在...
针对传统主元分析(PCA)算法仅适用于定常系统监测的不足,提出了一种基于秩-1矩阵摄动的递归主元分析(RPCA)算法以适应实际工业过程的时变特性.RPCA算法首先对初始化样本协方差矩阵进行特征值分解,得到特征向量矩阵与特征值矩阵;然后在各时刻采用秩-1矩阵摄动算法对这两个矩阵递归更新并对其各向量与各元素排序,同时以累计方差百分比(CPV)为标准选取主元数目,从而显著降低了运算复杂度,节省了存储量.青霉素间歇发酵过程在线监测的仿真结果表明,RPCA算法大大降低了系统的误警率,并及时监测出过程中存在的故障.
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关键词
主元分析
秩-1矩阵
矩阵摄动
递归主元分析
在线监测
累计
方差百分比
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职称材料
延伸期可预报信号的时空分布特征
3
作者
王凤
孙即霖
《现代农业科技》
2013年第12期188-192,196,共6页
从大气低频振荡信号强度信号变化入手,分析了季节内振荡强度信号在不同季节的时空变化,定性估计了延伸期预报效果随季节和区域的变化。结果表明:位势高度场11~25 d扰动方差的比重大于30~60 d扰动方差的比重,在2个频段内,中(500 hPa位...
从大气低频振荡信号强度信号变化入手,分析了季节内振荡强度信号在不同季节的时空变化,定性估计了延伸期预报效果随季节和区域的变化。结果表明:位势高度场11~25 d扰动方差的比重大于30~60 d扰动方差的比重,在2个频段内,中(500 hPa位势高度)、高(200 hPa位势高度)层的方差比大于低层(850 hPa位势高度)的方差比。11~25 d扰动方差百分比在高层的扰动位势方差比重分布具有明显的海陆差异,全年陆地上空对应的比重大于海洋上空的比重,最大值分布区域随季节有明显的西北—东南走向的变化,春季和夏季比重大的地区偏西北,秋冬季节相对偏东南。中层夏季的方差百分比分布与其他季节有明显差异,大值区在春、夏季的分布有一定的相似性。春季和秋季扰动方差百分比在高层和中层大气中的空间分布形态类似。该文的研究结果对深入理解气候变化原因和估计延伸期天气预报的效果有明显的应用参考价值。鉴于500 hPa等压面上大百分比区域分布为西北—东南向,延伸期预报中对30~60 d的低频系统要多注意较高纬度的系统,而对低纬度地区则多考虑11~25 d的低频系统的影响。
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关键词
大气季节内振荡强度信号
延伸期预报
方差百分比
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职称材料
函数型分位回归的自适应主成分基个数截断算法
被引量:
2
4
作者
田密
李翰芳
罗幼喜
《统计与决策》
CSSCI
北大核心
2022年第11期35-40,共6页
文章针对协变量是函数型、响应变量是标量的函数型线性分位数回归模型,提出一种新的自适应加权主成分基个数截断算法来解决主成分基展开时的项数选取问题。首先利用函数型分位数回归对关联变异解释百分比方法进行改进,其次依据方差解释...
文章针对协变量是函数型、响应变量是标量的函数型线性分位数回归模型,提出一种新的自适应加权主成分基个数截断算法来解决主成分基展开时的项数选取问题。首先利用函数型分位数回归对关联变异解释百分比方法进行改进,其次依据方差解释百分比和改进的关联变异解释百分比对函数型主成分个数进行截断,然后对各自截断出的主成分个数进行加权,通过函数型分位数回归获得使估计误差达到最小的最优权重,最后得到最终主成分展开截断项数。蒙特卡罗模拟结果显示新算法在不同样本量、不同分位数以及不同的误差分布下均优于原始方法。
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关键词
函数型主成分分析
方差
解释
百分比
改进的关联变异解释
百分比
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职称材料
确定函数型数据主成分个数的自适应加权截断法
5
作者
田密
罗幼喜
《武汉科技大学学报》
CAS
北大核心
2021年第1期74-80,共7页
针对协变量为函数型、响应变量为标量的一元函数型回归模型,提出一种自适应加权截断法来解决主成分基展开时的项数选取问题。首先,分别依据方差解释百分比(PVE)和关联变异解释百分比(PAVE)对函数型主成分个数进行截断,然后对各自截断出...
针对协变量为函数型、响应变量为标量的一元函数型回归模型,提出一种自适应加权截断法来解决主成分基展开时的项数选取问题。首先,分别依据方差解释百分比(PVE)和关联变异解释百分比(PAVE)对函数型主成分个数进行截断,然后对各自截断出的主成分个数进行加权求和,通过优化算法获得使估计误差达到最小的最优权重,进而得到最终的主成分展开截断项数。该方法不仅考虑了由于特征值迅速衰减导致的主要变异,还将协变量和响应变量之间的关联纳入选择标准,并且权重的自适应选取使估计方差和偏差达到相对平衡。蒙特卡罗模拟结果显示,新方法在不同的样本量、阈值和随机误差干扰下均优于单独采用PVE或PAVE准则的截断方法。对实际的医学研究数据(弥散张量成像数据)的分析也表明本文方法能有效提高预测精度。
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关键词
函数型数据
函数型主成分分析
自适应加权截断
基函数展开
方差
解释
百分比
关联变异解释
百分比
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职称材料
题名
一种基于改进累积方差百分比的红外高光谱数据降噪方法
被引量:
4
1
作者
黄威
高太长
刘磊
李书磊
机构
解放军理工大学气象海洋学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第11期3625-3629,共5页
基金
国家自然科学基金项目(41575024)资助
文摘
降低红外高光谱观测数据中的噪声水平是提高温湿廓线反演精度和反演稳定性的重要环节。采用主成分分析法降噪时,最优主成分个数k的选择一般是根据统计和经验的方法确定。统计的方法大都是根据累积方差百分比法,通过人为设定累积贡献率阈值确定最优主成分个数,使得该方法具有较大的主观性和随意性;经验的方法则需要实时的等效噪声光谱(NESR)数据做标准化处理将非均匀噪声转化为高斯分布,而实时的NESR数据在很多情况下不易获取。针对上述问题,提出了一种基于改进累积方差百分比的主成分降噪方法,通过迭代计算选取不同主成分时重构光谱辐射与模拟光谱辐射的偏差来计算累积贡献率阈值,根据阈值确定最优的主成分个数。该方法解决了确定累积贡献率阈值主观随意性的问题,并且不需要实时的NESR数据做标准化处理。根据物理反演结果分析了数据的标准化对降噪的影响,结果表明,标准化对降噪效果的影响很小,由标准化造成的k值计算误差对降噪效果的影响更大。利用该方法对2011年4个季度中具有代表性的数据做降噪处理,反演的温度廓线均方根误差相比于经验公式法在0.32~3km高度上提高了约0.1K,与利用等效噪声光谱标准化后的降噪数据的反演结果精度相当。在无法获取等效噪声光谱数据情况下,该方法可以客观合理地对地基红外高光谱数据进行降噪。
关键词
高光谱降噪
累积
方差百分比
标准化
牛顿非线性迭代
Keywords
Noise reduction of hyper-spectral
PCV method
Normalization
Newtonian nonlinear iteration retrieval technique
分类号
TP72 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于秩-1矩阵摄动的递归主元分析算法
2
作者
刘世成
王海清
李平
机构
浙江大学工业控制技术国家重点实验室
出处
《浙江大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第5期827-831,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(20776128)
教育部留学回国人员科研启动基金资助项目
文摘
针对传统主元分析(PCA)算法仅适用于定常系统监测的不足,提出了一种基于秩-1矩阵摄动的递归主元分析(RPCA)算法以适应实际工业过程的时变特性.RPCA算法首先对初始化样本协方差矩阵进行特征值分解,得到特征向量矩阵与特征值矩阵;然后在各时刻采用秩-1矩阵摄动算法对这两个矩阵递归更新并对其各向量与各元素排序,同时以累计方差百分比(CPV)为标准选取主元数目,从而显著降低了运算复杂度,节省了存储量.青霉素间歇发酵过程在线监测的仿真结果表明,RPCA算法大大降低了系统的误警率,并及时监测出过程中存在的故障.
关键词
主元分析
秩-1矩阵
矩阵摄动
递归主元分析
在线监测
累计
方差百分比
Keywords
principal component analysis (PCA)
rank-one matrix
matrix perturbation
recursive principal component analysis (RPCA)
on-line monitoring
cumulative percent variance (CPV)
分类号
TP206.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TQ465.1 [化学工程—制药化工]
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职称材料
题名
延伸期可预报信号的时空分布特征
3
作者
王凤
孙即霖
机构
中国海洋大学海洋环境学院
中国海洋大学物理海洋实验室
出处
《现代农业科技》
2013年第12期188-192,196,共6页
基金
国家公益性科研专项(201005018)
文摘
从大气低频振荡信号强度信号变化入手,分析了季节内振荡强度信号在不同季节的时空变化,定性估计了延伸期预报效果随季节和区域的变化。结果表明:位势高度场11~25 d扰动方差的比重大于30~60 d扰动方差的比重,在2个频段内,中(500 hPa位势高度)、高(200 hPa位势高度)层的方差比大于低层(850 hPa位势高度)的方差比。11~25 d扰动方差百分比在高层的扰动位势方差比重分布具有明显的海陆差异,全年陆地上空对应的比重大于海洋上空的比重,最大值分布区域随季节有明显的西北—东南走向的变化,春季和夏季比重大的地区偏西北,秋冬季节相对偏东南。中层夏季的方差百分比分布与其他季节有明显差异,大值区在春、夏季的分布有一定的相似性。春季和秋季扰动方差百分比在高层和中层大气中的空间分布形态类似。该文的研究结果对深入理解气候变化原因和估计延伸期天气预报的效果有明显的应用参考价值。鉴于500 hPa等压面上大百分比区域分布为西北—东南向,延伸期预报中对30~60 d的低频系统要多注意较高纬度的系统,而对低纬度地区则多考虑11~25 d的低频系统的影响。
关键词
大气季节内振荡强度信号
延伸期预报
方差百分比
Keywords
intraseasonal oscillation intensity
extended range forecast
variance proportion
分类号
P456 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
函数型分位回归的自适应主成分基个数截断算法
被引量:
2
4
作者
田密
李翰芳
罗幼喜
机构
湖北工业大学理学院
出处
《统计与决策》
CSSCI
北大核心
2022年第11期35-40,共6页
基金
湖北省教育厅人文社会科学研究重点项目(20D043)
湖北工业大学博士科研启动基金(BSQD2020103)。
文摘
文章针对协变量是函数型、响应变量是标量的函数型线性分位数回归模型,提出一种新的自适应加权主成分基个数截断算法来解决主成分基展开时的项数选取问题。首先利用函数型分位数回归对关联变异解释百分比方法进行改进,其次依据方差解释百分比和改进的关联变异解释百分比对函数型主成分个数进行截断,然后对各自截断出的主成分个数进行加权,通过函数型分位数回归获得使估计误差达到最小的最优权重,最后得到最终主成分展开截断项数。蒙特卡罗模拟结果显示新算法在不同样本量、不同分位数以及不同的误差分布下均优于原始方法。
关键词
函数型主成分分析
方差
解释
百分比
改进的关联变异解释
百分比
Keywords
functional principal component analysis
variance interpretation percentage
improved correlation variation interpretation percentage
分类号
F064.1 [经济管理—政治经济学]
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职称材料
题名
确定函数型数据主成分个数的自适应加权截断法
5
作者
田密
罗幼喜
机构
湖北工业大学理学院
出处
《武汉科技大学学报》
CAS
北大核心
2021年第1期74-80,共7页
基金
国家社会科学基金资助项目(17BJY210).
文摘
针对协变量为函数型、响应变量为标量的一元函数型回归模型,提出一种自适应加权截断法来解决主成分基展开时的项数选取问题。首先,分别依据方差解释百分比(PVE)和关联变异解释百分比(PAVE)对函数型主成分个数进行截断,然后对各自截断出的主成分个数进行加权求和,通过优化算法获得使估计误差达到最小的最优权重,进而得到最终的主成分展开截断项数。该方法不仅考虑了由于特征值迅速衰减导致的主要变异,还将协变量和响应变量之间的关联纳入选择标准,并且权重的自适应选取使估计方差和偏差达到相对平衡。蒙特卡罗模拟结果显示,新方法在不同的样本量、阈值和随机误差干扰下均优于单独采用PVE或PAVE准则的截断方法。对实际的医学研究数据(弥散张量成像数据)的分析也表明本文方法能有效提高预测精度。
关键词
函数型数据
函数型主成分分析
自适应加权截断
基函数展开
方差
解释
百分比
关联变异解释
百分比
Keywords
functional data
functional principal component analysis
self-adaptive weighted truncation
basis function expansion
PVE
PAVE
分类号
O212.7 [理学—概率论与数理统计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种基于改进累积方差百分比的红外高光谱数据降噪方法
黄威
高太长
刘磊
李书磊
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
4
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职称材料
2
基于秩-1矩阵摄动的递归主元分析算法
刘世成
王海清
李平
《浙江大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
0
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职称材料
3
延伸期可预报信号的时空分布特征
王凤
孙即霖
《现代农业科技》
2013
0
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职称材料
4
函数型分位回归的自适应主成分基个数截断算法
田密
李翰芳
罗幼喜
《统计与决策》
CSSCI
北大核心
2022
2
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下载PDF
职称材料
5
确定函数型数据主成分个数的自适应加权截断法
田密
罗幼喜
《武汉科技大学学报》
CAS
北大核心
2021
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职称材料
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