This paper investigates a general family of models that stratifies the space of covariance matrices by eigenvalue multiplicity. This family, coined Stratified Principal Component Analysis (SPCA), includes in particular Probabilistic PCA (PPCA) models, where the noise component is assumed to be isotropic. We provide an explicit maximum likelihood and a geometric characterization relying on flag manifolds. A key outcome of this analysis is that PPCA's parsimony (with respect to the full covariance model) is due to the eigenvalue-equality constraint in the noise space and the subsequent inference of a multidimensional eigenspace. The sequential nature of flag manifolds enables to extend this constraint to the signal space and bring more parsimonious models. Moreover, the stratification and the induced partial order on SPCA yield efficient model selection heuristics. Experiments on simulated and real datasets substantiate the interest of equalising adjacent sample eigenvalues when the gaps are small and the number of samples is limited. They notably demonstrate that SPCA models achieve a better complexity/goodness-of-fit tradeoff than PPCA.


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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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