堆叠集成ELM与PLS加权策略:非线性多元标定新方法

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"堆叠集成极限学习机结合基于偏最小二乘的加权策略进行非线性多元标定" 本文探讨了一种改进的机器学习方法,用于解决化学计量学中的非线性多元校准问题。极限学习机(ELM)作为一种单隐藏层前馈网络,因其简单高效而受到关注。然而,为了提升ELM的泛化能力和鲁棒性,研究人员引入了堆叠泛化技术,从而提出了堆叠集成极限学习机(SE-ELM)。SE-ELM的核心思想是对光谱数据的不同子区域分别应用ELM,生成多个子模型,然后通过特定的加权策略来组合这些子模型的预测结果。 文章中,作者尝试了三种不同的加权策略:赢家通吃(WTA)加权策略、约束非负最小二乘(CNNLS)加权策略和偏最小二乘(PLS)加权策略。其中,PLS加权策略被选为最优方法,因为它能够有效处理子模型预测之间的多重共线性问题。PLS是一种统计方法,通过分解数据的相关性来提取主要成分,从而降低变量间的复杂关系。 为了验证SE-ELM模型的性能,研究者在六个实际光谱数据集上进行了实验,并将其与传统的ELM、反向传播神经网络(BPNN)和径向基函数神经网络(RBFNN)进行了对比。实验结果通过Wilcoxon签署了rank.test的统计检验,表明SE-ELM模型在整体上表现出更好的鲁棒性和准确性。特别是基于PLS的加权策略,在统计上至少不逊于且通常优于WTA和CNNLS加权策略。 这项工作展示了堆叠集成与PLS加权策略如何有效地增强ELM模型的性能,对于化学计量学和其他领域中的非线性问题提供了有力的解决方案。这种结合方法不仅提高了预测精度,还增强了模型对数据变化的适应性,为未来的相关研究提供了有价值的参考。