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多変量解析の質問に答えます2021年3月2日に実施した”ハイパースペクトルカメラの導入から解析手法まで一気にわかるWebセミナーでいただいた質問の内容とその回答一覧の【多変量解析版】です。
【ハイパースペクトルカメラ版】はこちら。
解析方法
分析手法としてPCA、SIMCA、PLS-DA以外の解析手法はありますか?
A. スペクトラルイメージングデータの解析手法は説明した3つが主な解析方法です。
ラマンイメージングでは、MCR(多変量ピーク分離)などを用いる場合もあります。
※MCRはTheUnscrambler HSIには含まれません。
SIMCAとPLSDAとの違いを教えて下さい。
SIMCAはどのような解析で用いますか?
A. どちらも定性的なアプローチになります。
SIMCA判別では、各カテゴリーごとにPCAモデルを作成し、未知のサンプル(スペクトル)がどのグループに属するかを判定する方法です。
PLS-DAは定量分析で用いられるPLS(部分最小二乗回帰法)の考え方を用いた方法で、分類する各グループに対して0,1の判別式を用意し、この値を予測する事で判別を行います。
水分の分布解析において、目的変数はどのように設定したのでしょうか?
A. 解析結果からグループ分けを行っています。
PCA、SIMCA判別の結果から水分ピークの高い領域のスペクトル、低い領域のスペクトルをグループ分けしてそれぞれ0,1の目的変数を割り当てています。
測定した画像を取り込んでUnscrambler,HSIでの錠剤の分布の解析手順
を教えて下さい。
A. youtubeの製品紹介動画で、一連の手順をご確認頂けます。
性能・仕様
①機能
スペクトルデータの解析には、スペクトル解析用多変量解析ソフトが必須ですか?
A. 装置付随のソフトウェアに簡単な多変量解析の機能が含まれている場合もあります。
深く解析結果を掘り下げていこうと思うと、別で解析ソフトウェアを導入頂く方が良いかと思います。
試用版のご案内も出来ますので、解析内容などお問い合わせください。
現在、Unscramblerを使っています。
プラスチック樹脂の種類を色分けするには、The Unscrambler HSIが必要ですか?
A. イメージデータをそのまま取り扱うためにはHSIが必要になります。
通常のUnscramblerでは、1サンプル1本のスペクトルを取り扱うので、不可能ではありませんがイメージデータとして結果を確認、解析する事は出来ません。
予測モデルを作る際に、寄与度が高い波長を求めることは可能ですか。
A. ローディングスペクトルを見る事で、寄与度の高い波長を確認する事が出来ます。
UnscramblerX HSIでのデータ処理は、ハイパースペクトルカメラで
計測したRadiance データやReflectanceも取り扱い可能ですか?
A. ENVIフォーマットであれは、読み込みは可能です。
SG法によるスムージングはできますか。
A. サビツキゴーレイ法によるスムージングと微分どちらも実行可能です。
The Unscrambler HSIでは定性分析のみで、定量分析ができない理由は?
今後対応されるのでしょうか。
A. 各画素に対して具体的な定量値を求めるアプリケーションが限られる事とPLSモデルを作成する上での参照値の取得の難しさがあるかと思います。
今の時点では対応する予定はありません。
未知の異物の判別・検出は難しいでしょうか?
A. 判別できる可能性があります。
スペクトルが異なればSIMCA、PLSDAモデルの結果と、解析から得られるスコア値、残差などの値を用いる事での判別も可能です。
モデルのデータはどのくらい入力できますか?
A. 非常に大きいデータを読み込もうと思うと通常のノートパソコンなどでは対応出来ません。
データサイズが同じであれば、複数のイメージングデータから判別モデルを作成することも可能です。
②時間
解析のために必要な時間は、どの程度ですか?
A. ご参考までですが、現行の一般的なノートパソコン(メモリ:16GB、CPU:Intel Corei7)で約200*400*300のスペクトラルイメージデータの解析で2分くらいのレスポンスがかかる事があります。
実際に試用版などでお試し頂くのが良いかと思います。
ライン形式の測定で、随時更新されるデータに適用できますか?また処理時間は?
A. 適用可能です。
モデル化が出来れば組込みシステムの開発も可能です。
環境やデータに大きく依存しますが、数秒で応答する判別モデルを作成した例もある旨メーカより聞いています。
ドローンなどに搭載して、圃場をリアルタイム解析する場合に、
リアルタイム解析できる領域はどの程度ですか?
A. マシンスペックや処理時間にもよるので、一度お問い合わせください。
なかなか具体的な数値を申し上げるのが難しいです。より具体的に実施されたいことをお聞かせ下さい。
③精度
データ量と信憑性の関連性の観点から、どれくらいのデータ量が必要ですか?
解析データを集める上で重要になるポイントも教えてください。
A. モデルデータは測定対象の持つおおよそのばらつきを内包する量のデータが必要です。
教科書的な回答で申し訳ないですが、解析の立場からですとモデルデータは測定対象の持つおおよそのばらつきを内包する必要があります。
イメージングデータでは無いですが、農作物の測定例などでは一年間の作物のスペクトルデータから検量線を作成した例もあります。
成分分析はスペクトルの特徴に違いがあることが条件になるのでしょうか?
何種類くらいなら判別できますか?
A. ご理解の通りです。
判別の是非はデータに大きく依存しますが、5種類以上の判別モデルを作成した事例もあります。
作業者によって解析結果に差は出るものでしょうか?
A. 作業者が行う設定・前処理によって解析結果が変わります。
使用する波長や前処理の方法で結果が変わるので、全く同じ結果にはならないかと思います。
解析を行うには最低限の理解は必要です。
測定関連
サンプルの凹凸の影響は解析に影響しますか?
A. 影響がありますが、軽減させる方法があります。
指向性のあるライン照明を用いる場合、凹凸の影響を受けやすいので、この場合、拡散照明を使用し影響を軽減させ測定を行います。
正常品とNG品が光の当たり方の違いで、誤検知してしまうことはありますか。
A. その可能性はあります。
データ前処理で補正は出来ますが、出来るだけ外乱の影響のないような測定方法を採用頂くのが良いと思います。
サンプルの形状が異常であることも検出可能ですか?
A. 形状の異常は検出可能ですが、多変量解析以外のツールが必要です。
ここでご案内をしている多変量統計解析では、あくまで画像データの各画素の持つスペクトルの違いを見る形です。
I/F
自動化したシステムに組み込むときにはどのような運用を想定すればいいですか?
A. 作成したモデルを読み込んでリアルタイム実行するモジュールがあります。
Unscambler HSIでモデルを作成した後、これをリアルタイムで実行する為のライブラリ(DLL)が別製品としてあります。
デモ
多変量解析ソフトのデモは可能でしょうか?
A. HSIソフトウェアは試用ライセンスのご提供が可能です。
試用ライセンスの有効化はインターネットアクセス無しで実施いただけます。
HSIの価格は?
A. 価格に関してはご依頼頂けましたら、正式に回答させて頂きます。
年間ライセンス制でのご案内になります。