Efficient representations of data are essential for processing, exploration, and human understanding, and Principal Component Analysis (PCA) is one of the most common dimensionality reduction techniques used for the analysis of large, multivariate datasets today. Two well-known limitations of the method include sensitivity to outliers and noise and no clear methodology for the uncertainty quantification of the principle components or their associated explained variances. Whereas previous work has focused on each of these problems individually, we propose a scalable method called Ensemble PCA (EPCA) that addresses them simultaneously for data which has an inherently low-rank structure. EPCA combines boostrapped PCA with k-means cluster analysis to handle challenges associated with sign-ambiguity and the re-ordering of components in the PCA subsamples. EPCA provides a noise-resistant extension of PCA that lends itself naturally to uncertainty quantification. We test EPCA on data corrupted with white noise, sparse noise, and outliers against both classical PCA and Robust PCA (RPCA) and show that EPCA performs competitively across different noise scenarios, with a clear advantage on datasets containing outliers and orders of magnitude reduction in computational cost compared to RPCA.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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