基於PCA模型的資料降維 複習13

2021-08-14 20:04:49 字數 3195 閱讀 8829

本文是個人學習筆記,內容主要基於pca降維模型對手寫體資料影象集進行降維,把原始64維度的數字影象壓縮對映到二維空間,實驗結果表明絕大多數數字之間仍然具有區分性。

在資料表現方面,無法用肉眼觀測超過三個維度的特徵。對於資料維度非常高的資料樣本,通過無監督學習可以對資料進行降維,保留最具有區分性的低維度特徵。在特徵降維的方法中,主成分分析(principal component analysis)是最為經典和實用的特徵降維技術,特別在輔助影象識別方面有突出的表現。

特徵降維形象點說就好比,矩陣中有兩行是線性相關的,經過特徵降維,只會保留其中一行;你要給乙個三維盆栽拍**,你可以從上下左右斜45o

等角度拍二維**,有的角度得到的資訊多,更能表現原物體特徵,但有的角度得到的資訊就少。

利用pca進行特徵選擇時,首先要把原來的的特徵空間做了對映,使得新的對映後的特徵空間資料彼此正交,這樣做就盡可能保留下具備區分性的低維資料特徵

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

import pandas as pd

digits_train=pd.read_csv('',header=none)

digits_test=pd.read_csv('',header=none)

x_digits=digits_train[np.arange(64)]   #從訓練集中分離出特徵和標籤

下面針對digits資料集進行一組對比實驗:(1)用原始64維度的畫素特徵,利用svc對手寫體資料影象進行識別分類;(2)用經過pca壓縮重建後的低維特徵,利用svc對手寫體資料影象進行識別分類。

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

import pandas as pd

digits_train=pd.read_csv('',header=none)

digits_test=pd.read_csv('',header=none)

x_train=digits_train[np.arange(64)]   #從訓練集中分離出特徵和標籤

y_train=digits_train[64]

x_test=digits_test[np.arange(64)]

y_test=digits_test[64]

from sklearn.svm import linearsvc

svc=linearsvc()

svc.fit(x_train,y_train)

y_predict=svc.predict(x_test)

estimator=pca(n_components=20) #用pca將原始64維影象資料壓縮到20個正交的維度

從上面的結果可見,經過pca特徵壓縮和重建之後的特徵資料會損失2%左右的**準確性,但是相比原始資料64維的特徵而言,使用pca壓縮降低了68.75%的維度。降維和壓縮是選取資料中具有代表性的特徵,在保持資料多樣性的基礎上,規避掉大量的特徵冗餘和雜訊,不過這個過程也有可能會損失一些有用的模式資訊。大量的實踐表明,相較於損失的少部分模型效能,維度壓縮能節省大量用於模型訓練的時間,這樣看pca所帶來的模型綜合效率更為划算。

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