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基于MATLAB的PCA主成分分析应用:以不同浓度混合物拉曼光谱数据为例
实验背景
选取多组不同浓度混合物的拉曼光谱作为原始数据,利用主成分分析(PCA)提取关键特征,实现数据降维与可视化。
核心步骤
a. 数据预处理:对原始光谱进行基线校正、归一化及去噪,消除仪器漂移与背景干扰。
b. 协方差矩阵计算:基于预处理后的光谱矩阵,计算协方差以量化变量间的线性相关性。
c. 特征值分解:对协方差矩阵进行特征值分解,得到特征值与特征向量,按特征值大小排序。
d. 主成分提取:选取累计贡献率≥85%的前k个主成分,构建新的低维特征空间。
e. 结果可视化:绘制得分图(Scores Plot)与载荷图(Loadings Plot),直观展示样本分布与变量贡献。
MATLAB实现要点
使用pca函数或手动实现SVD分解;
通过scatter绘制得分图,bar展示载荷分布;
结合cumsum计算累计方差贡献率,确定主成分数量。
分析价值
PCA可有效分离浓度差异与光谱特征,辅助快速识别混合物组分,为后续定量建模或分类提供可靠输入。
(注:本示例聚焦PCA流程与光谱数据处理逻辑,代码细节需结合具体实验数据调整。)