CASE 03スペクトル解析・分類

スペクトルデータ分類モデルの開発

医学系研究室での研究支援として取り組んだ開発事例です。スペクトルデータの2クラス分類を実装。DropD分類器、スペクトルの前処理、交差検証、ROC評価を組み合わせた解析処理を構築しました。

CLIENT
医学系研究室
FIELD
スペクトル解析・分類
DEVELOPMENT
モデル・解析処理の実装、評価・可視化
SUPPORT
コードの解説、実験条件の設定補助
TECHNOLOGY
  • NumPy / scikit-learn
  • SciPy
  • pandas / OpenCV

開発の目的

スペクトルデータから2つのクラスを判別するため、領域ごとのスペクトルを扱う解析処理とDropD分類器を実装しました。前処理からモデル評価までの処理に対応しています。

スペクトルデータ分類の仕組み領域ごとのノイズを含むスペクトルを、対数変換とSavitzky–Golayフィルタによる平滑化で整え、DropD分類器で判別スコアを計算する。2つのクラスのスコア分布を閾値で分けて分類し、Leave-One-Out交差検証とROC-AUCで評価する。01 RAW SPECTRA02 PREPROCESS03 MODEL04 SCORE領域ごとのスペクトル波長 →対数変換・平滑化Savitzky–Golay フィルタDropD分類器判別スコアを計算保存・読み込み判別スコアの分布閾値交差検証・ROC評価1件ずつ検証Leave-One-Out で条件を選択ROC-AUC で性能を評価
FIGURE領域ごとのスペクトルを対数変換と平滑化で整え、DropD分類器で判別スコアを算出。閾値で2クラスに分類し、交差検証とROC-AUCで評価します。

処理の全体像

入力データから解析・評価結果を出力するまでの流れです。

INPUT

  • 領域ごとのスペクトル
  • 2クラスのラベル

PROCESS

  1. スペクトルの前処理
  2. DropD分類器の学習
  3. 交差検証・ROC評価

OUTPUT

  • 分類結果
  • ROC-AUC
  • 保存したモデル

開発内容

前処理、モデルの実装、評価・可視化を組み合わせています。

POINT 01

スペクトルの前処理

領域ごとの波長データを整理し、対数変換とSavitzky–Golayフィルタによる平滑化に対応する処理を実装しました。

POINT 02

DropD分類器の実装

2クラスのデータに対する学習、判別スコアの計算、閾値に基づく分類を実装しました。モデルの保存・読み込みにも対応しています。

POINT 03

交差検証とROC評価

Leave-One-Out交差検証による条件選択と、ROC-AUCによる評価処理を実装しました。

技術構成

主要な技術と、それぞれが担う処理をまとめています。

領域技術用途
分類・評価NumPy / scikit-learnDropD分類器、交差検証、ROC評価
信号処理SciPyスペクトルの前処理・平滑化
データ処理pandas / OpenCV波長・領域データの整理

実現したこと

スペクトルの前処理、分類器の学習、判別スコアの出力、交差検証による評価を行う仕組みを実装しました。学習済みモデルを保存し、読み込んで利用できます。あわせて、開発したコードの解説と、実験に合わせた条件設定の補助を行いました。

データに合った解析方法を、
一緒に検討します

扱う画像やデータ、解析したいテーマに応じて、必要なモデルと処理の仕組みをご提案します。検討段階からご相談ください。

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