두 개의 개별 신호 소스 집단이 혼합되어있는 경우 독립 성분 분석을 사용할 수 있습니까?


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나는 (대개) 독립 구성 요소 분석 (ICA)이 한 모집단의 신호 세트에서 작동하는 방식을 이해하지만 관찰 (X 매트릭스)에 두 개의 다른 모집단 (다른 수단이 있음)의 신호가 포함되어 있으면 작동하지 않습니다. 그것이 ICA의 본질적인 한계인지 또는 이것을 해결할 수 있는지 궁금합니다. 내 신호는 소스 벡터가 매우 짧기 때문에 (예를 들어, 3 개의 값이 길다는) 분석되는 일반적인 유형과 다릅니다. 그러나 많은 관측치 (예 : 1000)가 있습니다. 구체적으로, 나는 넓은 형광 신호가 다른 검출기로 "스 필링 (spillover)"될 수있는 3 가지 색상의 형광을 측정하고있다. 나는 3 개의 검출기를 가지고 있으며 입자에 3 개의 다른 형광 단을 사용합니다. 이것을 매우 열악한 해상도 분광기로 생각할 수 있습니다. 임의의 형광 입자는 임의의 양의 3 가지 상이한 형광 단을 가질 수있다. 그러나, 나는 상당히 다른 농도의 형광 단을 갖는 경향이있는 혼합 된 입자 세트를 가지고 있습니다. 예를 들어, 하나의 세트는 일반적으로 많은 형광 단 # 1 및 작은 형광 단 # 2를 가질 수있는 반면, 다른 세트는 # 1 및 # 2가 거의 없습니다.

기본적으로, 한 형광 단의 신호 비율이 다른 형광 신호의 신호에 더해지는 대신 각 입자에 대한 각 형광 단의 실제 양을 추정하기 위해 스필 오버 효과를 분리하려고합니다. ICA에서는 이것이 가능한 것처럼 보였지만 몇 가지 중대한 실패 (매트릭스 변환은 신호 독립성을 최적화하기 위해 회전하기보다는 모집단 분리 우선 순위를 정하는 것 같습니다) 후에 ICA가 올바른 솔루션이 아니거나 필요한지 궁금합니다. 이 문제를 해결하기 위해 다른 방식으로 내 데이터를 사전 처리하십시오.

1 개의 데이터 세트에 2 개의 모집단이있는 FastICA 알고리즘의 결과

그래프는 문제를 설명하는 데 사용 된 합성 데이터를 보여줍니다. 두 모집단의 혼합으로 구성된 "참"소스 (패널 A)로 시작하여 "참"혼합 (A) 매트릭스를 만들고 관찰 (X) 매트릭스 (패널 B)를 계산했습니다. FastICA는 S 행렬 (패널 C에 표시)을 추정하고 실제 소스를 찾는 대신 두 모집단 간의 공분산을 최소화하기 위해 데이터를 회전시키는 것으로 보입니다.

어떤 제안이나 통찰력을 찾고 있습니다.

답변:


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개념적으로 ICA가 작동하려면 SAME 현상에 대한 N 개의 관찰이 필요하며 이러한 신호 (혼합물)를 <N 개의 구성 요소로 분해하려고 시도합니다.

설명에서 각 검출기는 다른 에너지 입자를 계산합니다. 즉, "혼합물"은 실제로 이미 세 가지 다른 신호입니다. 서로 다른 4 개의 마이크 녹음을 사용하여 서로 다른 2 개의 (상호 독립적) 사운드 소스를 구별하려고하는 예를 고려하십시오. 이 경우 각 마이크는 (다른) 두 가지 사운드 소스의 합을 기록합니다. 귀하의 경우, 관찰중인 현상으로 인해, 각각의 "마이크"(검출기)는 (서로 다른) BOTH 소스의 합을 기록하지 않고 오히려 각각의 소스를 개별적으로 (대부분) 기록합니다.

설명 하듯이 때때로 SAME 이벤트가 둘 이상의 검출기 (유출)에 의해 기록 될 수 있습니다. 이 경우 ICA를 고집하면 THAT 합계를 분해하려고 시도합니다.

따라서 세 개의 서로 다른 검출기 중 하나에 의해 기록 된 이벤트 사이의 교차 상관을 스필 오버 양의 지표로 얻는 것과 같이 더 간단한 것을 고려해야합니다.

그러나이 경우 1000 개의 "삼중 항"관측 값을 검사하는 대신 세 가지 시계열을 만듭니다. 각 검출기의 이벤트 (시간)를 설명하는 검출기 당 하나의 시계열.

검출기와 파라다이스가 충분히 빠르면이 신호는 기하 급수적으로 쇠퇴하는 펄스처럼 보입니다. 그렇지 않은 경우 신호는 시스템의 임펄스 응답 (평활화 된 버전)과 관련된 펄스열처럼 보입니다. 어느 경우 든, 하나 이상의 검출기에 의해 동일한 이벤트가 검출되면, 이들 검출기의 출력은 동시에 레벨이 상승 할 것이다 (그리고 상호 상관 또는 다른 형태의 상관 메트릭을 증가시킨다). 첫 번째 경우의 빠른 증가를 감지하는 것이 더 쉽습니다 (빠른 시스템).

따라서 이제 문제를 올바르게 계산하기 위해 해당 이벤트를 할당 할 감지기를 결정해야하는 문제가되었습니다. 여러 가지 방법으로이 작업을 수행 할 수 있지만 (ICA를 사용하지 않음) 검출기의 스펙트럼 응답 (펄스 진폭 VS 에너지 또는 전압 출력 VS 에너지)을 알아야합니다. 그런 다음 검출기의 응답에서 각 펄스에 대한 "무게"를 조회하여 계산 된 입자의 가중 합계를 만들 수 있습니다. 또는 펄스에 "창"을 적용 할 수 있습니다. 즉, 검출기의 피크 응답 주위의 날카로운 임계 값을 고려하고 이러한 펄스 (일반적으로 높은)를 생성하는 이벤트 만 카운트합니다. 검출기의 피크 성능 주위의 짧은 영역을 고려하면 스필 오버로 인해 생성 된 (낮은) 펄스가 거부됩니다.

이게 도움이 되길 바란다. 귀하의 구성을 올바르게 이해하기를 바랍니다.


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"신호"가 ICA에 적합한 유형이 아닌 것 같습니다. 그러나 특히 각 형광 단 유형에서 예상되는 고유 한 신호 (에너지 수준 또는 파장)를 알고있는 경우 클러스터링 알고리즘을 사용하면 도움이 될 수 있습니다. 이상적인 합성 클러스터를 생성하고 관측 데이터를 함께 클러스터링 할 수 있습니다. 클러스터 및 기타 매개 변수의 양을 변경하면 각 형광 단의 유출을 추가 클러스터로 서로 튀어 나올 수 있습니다. 스펙트럼 또는 계층 적 클러스터링 방법이이 방법에 가장 적합 할 수 있습니다 (k- 평균과 반대).

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