光譜用主成分分析 APP下載鏈接:??

http://www.originlab.com/FileExchange/details.aspx?fid=326

如果不會安裝APP，可以參考視頻?https://www.bilibili.com/video/BV1hE411W7N8

介紹

Origin 2017 之后，Origin 提供了 Principal Component Analysis for Spectroscopy?APP （光譜用主成分分析 APP），進一步增強了主成分分析的功能。這個 app 專門設(shè)計用于對光譜 (IR、熒光、uv-vis、拉曼等) 進行主成分分析。在化學(xué)計量分析中，研究人員會希望通過光譜了解哪些變量 (頻率、波長或時間)對于區(qū)分樣本是很重要的，哪些樣本可以分成一組，?以及檢測這些樣本中的異常值。這 APP 可以幫助解決這些問題。

在使用?光譜用主成分分析? APP之前, 樣品的光譜數(shù)據(jù)必須在工作表中排列好, 每個列表示樣本光譜。光譜的頻率、波長或時間可以在 x 列中?？梢栽诹袠祟}中設(shè)置樣品的名稱和組，例如每個 y 列中的 "長名稱" 或 "注釋"。

示例

這 APP 提供了一個內(nèi)置的示例。安裝 APP后?, 右鍵單擊?Apps Gallery?窗口中的 APP 圖標，?然后從快捷菜單中選擇?"顯示示例文件夾"?。打開示例項目文件的文件夾。打開項目文件PCASpecEx.opj，在文件中。您將看到它包括一個工作簿和一個備注窗口。book1, sheet1 包含輸入數(shù)據(jù)，?"備注" 窗口顯示輸入數(shù)據(jù)的源。

輸入數(shù)據(jù)

輸入數(shù)據(jù)由源數(shù)據(jù)中 120 個樣本中的 20 個樣本組成。這 20 個樣本包括 10 個橄欖油樣品、5個非橄欖油樣品和 5 個與橄欖油樣品混合的非橄欖油。工作表中的第一列 (a (x)) 保存光譜的時間數(shù)據(jù)。其他列 (b (y) – (u (y)) 是光譜數(shù)據(jù)，20個樣本的組信息保存在每個 y 列的注釋中。繪制為線圖時, 20個樣本的光譜如下所示:

步驟

1. 打開示例項目文件 PCASpecEx.opj，點擊中?Apps Gallery?窗口中的?"Principal Component Analysis for Spectroscopy" 圖標，打開對話框。

2. 在對話框的?"Input" 選項卡中, 選擇 (第一個) 工作表1中的 x 列作為?頻率 / 波長(Frequency/Wavelength 輸入框)。選擇其他 y 列作為光譜數(shù)據(jù) （Spectra Data 輸入框）。設(shè)置 Spectra Names?(光譜名稱) 為 Long Name （長名字）, 設(shè)置?Group Info (組信息)?為 Comments (注釋)。

3. 在 "Settings"選項卡中, 選擇?"Covariance Matrix " (協(xié)方差矩陣)?選項。如果選擇?"Correlation Matrix " (相關(guān)矩陣）選項, 則這20個示例的每一行都將被歸一化。

4.在 "Plots" 選項卡中, 把載荷圖的參考光譜(Reference Spetrum) 設(shè)為 Sample 6, 然后選上?"Loading Plot"(載荷圖)和?"Scrore Plot " (分數(shù)圖)選項.

5. 點擊"OK"按鈕,?關(guān)閉對話框輸出結(jié)果。 創(chuàng)建出一個報表和 一個繪圖數(shù)據(jù)表。

結(jié)果

1. 查看報表，Eigenvalues (特征值) 表顯示, 前四個主成分了能解釋?96% 的總方差。

2. 在 "Loading with Reference Spectrum Plot (參考光譜的載荷圖)" (注, 您可以雙擊繪圖彈出嵌入的圖形) 中, 第一個圖層中顯示的是第六個(參考) 樣本的頻譜；第二個圖層表示載荷圖中的第一個主成分；第三個圖層則表示第二個主成分。下圖顯示 7.95 和 8.47 是 pc1 中的重要量, 而3.96 和 5.92 在 pc2 中的影響更大。圖形中的垂直注釋線是使用"縱向坐標讀取工具"添加的。 ?(Origin 中菜單?快捷分析: 縱向坐標讀取工具 (Gadget: Global Vertical Cursor) )。

3.?Loading Plot （載荷圖）顯示 pc1 和 pc2 中每個變量 (時間) 的系數(shù)。您可以使用?"數(shù)據(jù)讀取器" ("工具" 工具欄) 在 pc1 和 pc2 中查找系數(shù)較大 (重要時間) 的變量。請注意, 正負號對于主成分中載荷圖沒有影響, 可以乘以-1。

4. "Score Plot "(分數(shù)圖) 顯示了 pc1 和 pc2 中20個樣本的分數(shù)。這20個樣本按照前面設(shè)定的Group Info?(組信息)?分為三組。從圖中可以清楚地看出，橄欖油和非橄欖油可以很容易地在主成分空間中分離, 而混合油與其他兩種成分相交，還顯示了三組樣本的得分置信度, 并對一些極值點進行了標記。如果樣本數(shù)量較大，則可以通過取消選中 "繪圖細節(jié)" 對話框的?"標簽" 選項卡中的?"啟用"?選項來關(guān)閉標簽 (要打開 "繪圖細節(jié)", 請雙擊彈出圖或選擇 "格式: 繪圖屬性")。

5. 這 APP 還可以創(chuàng)建 3D 成分圖。單擊圖形左上角的綠色鎖, 然后選擇 "Change Parameter"。在"Plots" 選項卡中，把用于繪圖的主成分數(shù)（Number of Component to Plot）選擇 3 (可能會需要先轉(zhuǎn)到?"Settings"選項卡?, 并將要提取的主成分數(shù) （Number of Component to Extract）?增加到 3 個或更多）。您還可以更改?"Plotting" 選項卡上的?"Reference Spectrum" （參考光譜）?以查看其他樣品。

結(jié)論

主成分分析是從一組樣本中查找重要頻率或波長區(qū)域并幫助在主成分空間中對樣本進行分類的有效方法。它還可用于確定混合物光譜中的化合物數(shù)量, 并可與偏最小二乘法結(jié)合起來解決定量問題。該結(jié)果也可用于進一步分類, 如分層聚類分析和判別分析。