HePPCAT: Probabilistic PCA for Data With Heteroscedastic Noise

异方差 同方差 主成分分析 概率逻辑 维数之咒 噪音(视频) 计算机科学 奇异值分解 数学 计量经济学 人工智能 数据挖掘 数学优化 图像(数学)
作者
David Hong,Kyle Gilman,Laura Balzano,Jeffrey A. Fessler
出处
期刊:IEEE Transactions on Signal Processing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69: 4819-4834 被引量:13
标识
DOI:10.1109/tsp.2021.3104979
摘要

Principal component analysis (PCA) is a classical and ubiquitous method for reducing data dimensionality, but it is suboptimal for heterogeneous data that are increasingly common in modern applications. PCA treats all samples uniformly so degrades when the noise is heteroscedastic across samples, as occurs, e.g., when samples come from sources of heterogeneous quality. This paper develops a probabilistic PCA variant that estimates and accounts for this heterogeneity by incorporating it in the statistical model. Unlike in the homoscedastic setting, the resulting nonconvex optimization problem is not seemingly solved by singular value decomposition. This paper develops a heteroscedastic probabilistic PCA technique (HePPCAT) that uses efficient alternating maximization algorithms to jointly estimate both the underlying factors and the unknown noise variances. Simulation experiments illustrate the comparative speed of the algorithms, the benefit of accounting for heteroscedasticity, and the seemingly favorable optimization landscape of this problem. Real data experiments on environmental air quality data show that HePPCAT can give a better PCA estimate than techniques that do not account for heteroscedasticity.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小草blue完成签到,获得积分10
2秒前
英俊的铭应助x笑一采纳,获得10
2秒前
谢谢给香蕉发夹的求助进行了留言
3秒前
狼牙月完成签到,获得积分10
3秒前
鹅米豆腐完成签到,获得积分10
4秒前
TK发布了新的文献求助10
4秒前
BIUBIU发布了新的文献求助10
4秒前
顾矜应助mucheng采纳,获得10
4秒前
5秒前
6秒前
害羞听芹完成签到,获得积分10
6秒前
hhhhhh完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
cyan完成签到,获得积分10
8秒前
香蕉子骞发布了新的文献求助10
9秒前
阿铭完成签到 ,获得积分10
9秒前
熬夜的桃子完成签到,获得积分10
10秒前
素笺生花发布了新的文献求助10
11秒前
wsy发布了新的文献求助10
12秒前
独享应助捣蛋采纳,获得30
12秒前
萱1988发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI5应助3s采纳,获得10
13秒前
13秒前
13秒前
zing完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
15秒前
ding应助GH采纳,获得10
15秒前
16秒前
KULI完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
小强强完成签到,获得积分10
16秒前
晏小敏完成签到,获得积分20
16秒前
11发布了新的文献求助10
17秒前
研友_8KX15L发布了新的文献求助10
18秒前
怦然心动完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
Hello应助飞翔的翅膀采纳,获得10
19秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Conference Record, IAS Annual Meeting 1977 1050
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 1000
England and the Discovery of America, 1481-1620 600
Teaching language in context (Third edition) by Derewianka, Beverly; Jones, Pauline 550
Oligonucleotide Synthesis: a Practical Approach 500
Plant–Pollinator Interactions: From Specialization to Generalization 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3589569
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3157863
关于积分的说明 9517794
捐赠科研通 2860923
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1572096
邀请新用户注册赠送积分活动 737683
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 722502