将方差稳定变换应用于拟合函数(而不是数据)

机器算法验证 方差 造型 随机变量 可能性 曲线拟合
2022-04-11 18:40:01

大纲

我正在处理被混合 Poisson-Gaussian 噪声模型破坏的数据(例如在天文学或电子显微镜中收集的图像),并且一直在使用本文中描述的广义 Anscombe 数据转换:

泊松-高斯噪声的广义 Anscombe 变换的最优反演http://www.cs.tut.fi/~foi/papers/OptGenAnscombeInverse-doublecolumn-preprint.pdf doi:10.1109/TIP.2012.2202675

正向变换为:

fσ(z)={2z+38+σ2,z>38σ20,z38σ2

在哪里z是数据和σ表示添加到数据中的高斯噪声水平。

逆变换更复杂(如论文中所述),但基本上我使用表格值和插值将逆变换应用于我的数据。

问题

我的问题在于将转换应用于描述数据的函数的参数。

我想做的是将曲线拟合到嘈杂的数据集,我想看看这种变换的先前应用是否比直接拟合数据更好。

在我的场景中,我想拟合的模型是形式的高斯曲线

f(x)=Aexp((Bx)22C2)+D

噪声数据的正向变换很简单,将模型拟合到这些数据也很好。

将模型转换回原始数据范围时会出现问题。参数AD很简单,因为可以使用逆变换(如论文中所述)将它们返回到原始范围。同样,参数B处理起来很简单,因为它不会改变。

但参数C是有问题的。正如您从图像中看到的那样,使用转换缩放曲线会影响其高度宽度,我不确定如何继续将模型转换回来以获取参数。

例如,在下面的第一张图片中,原始值为C=10,但在我已经适合转换后的数据的模型中(第二张图像),C=13.2.

在此处输入图像描述

我目前的方法是拟合曲线并使用模型生成“干净”的数据集。然后我用逆变换将这些数据转换回来,然后再次拟合。

这是我为获得第三张图像所做的,其中“原始曲线”表示数据被噪声破坏之前的数据。你可以看到这是一个很好的匹配。

我的问题是:是否可以避免第二个拟合步骤并直接转换模型,从而获得正确的宽度值,C?

我必须拟合比这更复杂的模型(想想高斯峰值的总和),并且随着参数数量的增加,必须拟合两次的时间损失成为问题。

想法

  1. 我最初的想法是尝试使用峰的全宽半最大值 (FWHM) 来查看这是否是一条可能的路线,但我遇到了死胡同。

  2. 另一种方法可能是尝试为C,然后相应地插入值。

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