将 scikit-learn NMF 与一组预先计算的基向量 (Python) 结合使用

Question

我想使用 scikit-learn NMF（来自 here）（或者任何其他 NMF，如果它能胜任的话）。

具体来说，我有一个输入矩阵（这是一个音频幅度谱图），我想分解它。

我已经预先计算了 W 矩阵。如何在 sklearn.decompose.NMF 中使用 fixed W？我还没有找到任何其他问题。

我看到 this 方法在 fit 参数中也提到了类似的东西："If False, components are assumed to be pre-computed and stored in transformer, and are not changed."。但是，我不确定如何制作那个转换器对象。

Answer 1

This part of the code 稍微解释一下内部处理。

听起来你想修复W。根据代码，你只能修复H，同时优化W。这不是问题，因为你可以切换这些矩阵（反转它们的角色）。

这样做，代码说：使用 init='custom' 并设置 update_h=False。

所以一般来说，我希望用法看起来像（基于示例 here）：

未经测试！

import numpy as np
X = np.array([[1,1], [2, 1], [3, 1.2], [4, 1], [5, 0.8], [6, 1]])

fixed_W = np.array([[1,1,1],[1,1,1],[1,1,1],[1,1,1],[1,1,1],[1,1,1])  # size=3 just an example
                                                                      # might break
fixed_H = fixed_W.T  # interpret W as H (transpose)

from sklearn.decomposition import NMF
model = NMF(n_components=2, init='custom', H=fixed_H, update_H=False, random_state=0)
model.fit(X)

您可能想在再次求解后切换变量。

编辑： 如评论中所述，上面未经测试的代码将不起作用。我们需要使用更底层的函数来做到这一点。

这里有一个快速技巧（我不太关心正确的预处理；转置和合作），它应该能让你完成你的任务：

import numpy as np
X = np.array([[1,1], [2, 1], [3, 1.2], [4, 1], [5, 0.8], [6, 1]])

fixed_W = np.array([[0.4,0.4],[0.2,0.1]])  # size=2 just an example
fixed_H = fixed_W.T  # interpret W as H (transpose)

from sklearn.decomposition import NMF, non_negative_factorization

W, H, n_iter = non_negative_factorization(X, n_components=2, init='random', random_state=0)
print(W)
print(H)
print('error: ')
print(W.dot(H) - X)  # just a demo, it's not the loss minimized!

W, H, n_iter = non_negative_factorization(X, n_components=2, init='custom', random_state=0, update_H=False, H=fixed_H)
print(W)
print(H)
print('error: ')
print(W.dot(H) - X)

输出：

[[ 0.          0.46880684]
 [ 0.55699523  0.3894146 ]
 [ 1.00331638  0.41925352]
 [ 1.6733999   0.22926926]
 [ 2.34349311  0.03927954]
 [ 2.78981512  0.06911798]]
[[ 2.09783018  0.30560234]
 [ 2.13443044  2.13171694]]
error: 
[[  6.35579822e-04  -6.36528773e-04]
 [ -3.40231372e-04   3.40739354e-04]
 [ -3.45147253e-04   3.45662574e-04]
 [ -1.31898319e-04   1.32095249e-04]
 [  9.00218123e-05  -9.01562192e-05]
 [  8.58722020e-05  -8.60004133e-05]]
[[  3.           0.        ]
 [  5.           0.        ]
 [  4.51221142   2.98707026]
 [  0.04070474   9.95690087]
 [  0.          12.23529412]
 [  0.          14.70588235]]
[[ 0.4  0.2]
 [ 0.4  0.1]]
error: 
[[  2.00000000e-01  -4.00000000e-01]
 [ -2.22044605e-16  -1.11022302e-16]
 [ -2.87327549e-04   1.14931020e-03]
 [ -9.57758497e-04   3.83103399e-03]
 [ -1.05882353e-01   4.23529412e-01]
 [ -1.17647059e-01   4.70588235e-01]]

将 scikit-learn NMF 与一组预先计算的基向量 (Python) 结合使用

Using scikit-learn NMF with a precomputed set of basis vectors (Python)

python

scikit-learn

nmf