M亞矮星是一類低質(zhì)量、低光度的貧金屬性的恒星,被認(rèn)為是銀河系中的古老群體。M亞矮星的研究對(duì)于探索銀河系的演化和組成至關(guān)重要。然而由于M亞矮星和M矮星有著相似的光譜形態(tài),使得二者往往混淆在一起。近年來(lái)隨著機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展,為M矮星和M亞矮星的分類提供了許多新的方法。本文重點(diǎn)采用基于決策樹的集成學(xué)習(xí)算法構(gòu)建了M矮星和M亞矮星的分類模型。集成學(xué)習(xí)不僅能產(chǎn)生最終的預(yù)測(cè)結(jié)果,還能有效評(píng)估區(qū)分二者的特征。另外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文在LAMOST數(shù)據(jù)集上構(gòu)建的LightGBM模型可以有效區(qū)分M矮星光譜和M亞矮星光譜,算法準(zhǔn)確率達(dá)到97.22%,并成功應(yīng)用到了 SDSS數(shù)據(jù)集上。本文主要分為以下四個(gè)部分:（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程包括光譜數(shù)據(jù)的獲取、插值、歸一化和去除大氣吸收線等操作,以及數(shù)據(jù)集的劃分。（2）模型構(gòu)建本實(shí)驗(yàn)中,利用LAMOSTDR4的光譜數(shù)據(jù),分別構(gòu)建了 SVM、隨機(jī)森林、XGBoost、LightGBM訓(xùn)練模型,其中LightGBM分類效果最好,并且運(yùn)行效率最高。本文的創(chuàng)新點(diǎn)之一就是將比較先進(jìn)的集成學(xué)習(xí)算法LightGBM率先應(yīng)用到M矮星和M亞矮星的分類問題當(dāng)中,并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了這... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＳＤＳＳ?２．５米望遠(yuǎn)鏡??１．２．３光譜數(shù)據(jù)介紹??光譜數(shù)據(jù)是天文研宄領(lǐng)域中最常用的、最重要的研究對(duì)象之一

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???從剩下樣本數(shù)據(jù)中隨機(jī)抽取Ｗ２Ｘ１００％個(gè)樣本作為小梯度樣本集合（Ｗ為小??梯度樣本的采樣率）。最后將兩個(gè)樣本合并就得到了?ＬｉｇｈｔＧＢＭ的訓(xùn)練樣本。??同時(shí)，為了平衡數(shù)據(jù)集的概率分布，還給小樣本光譜數(shù)據(jù)設(shè)置了一個(gè)權(quán)重系??數(shù)通過(guò)這樣的調(diào)節(jié)還能在一定程度上保證模型的準(zhǔn)確率，ＧｕｏｌｉｎＫｅ??ｗ２??在論文中給出了數(shù)學(xué)證明［４４］。??實(shí)驗(yàn)光譜?采樣光譜??編號(hào)?梯度?編號(hào)?梯度權(quán)重??２－５?２－５１??選擇前２個(gè)??５?３?光譜，?５?３?１??ｗｉ＝ｌ／３??Ｉ?４??剩余光譜中，隨機(jī)??４?１．５?選擇?２?個(gè)，ｗ２＝ｌ／３．?６?１－?２??６?１??１?０．５??圖３－４?ＧＯＳＳ采樣示意圖??圖３－４，舉例說(shuō)明了?ＧＯＳＳ的采樣策略，首先根據(jù)梯度對(duì)所有的光譜數(shù)??據(jù)進(jìn)行排序，假設(shè)■，則算法在計(jì)算增益時(shí)，對(duì)于小梯度樣本的??３?３??數(shù)據(jù)設(shè)置權(quán)重，放大＾＾＝２倍，以平衡數(shù)據(jù)分布。ＬｉｇｈｔＧＢＭ構(gòu)建判別模??ｗ２??型的過(guò)程如算法３－２：??２０??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???６０００－８３００Ａ，共２３００Ａ數(shù)據(jù)，間隔為１Ａ。經(jīng)過(guò)流量標(biāo)準(zhǔn)化處理后，本實(shí)驗(yàn)??中輸入到算法模型中的是２３００維的連續(xù)的光譜特征。??經(jīng)過(guò)歸一化和插值操作后，從數(shù)據(jù)集當(dāng)中挑選出了早型（Ｍ２）的Ｍ矮??星和Ｍ亞矮星光譜和晚型（Ｍ５）的Ｍ矮星和Ｍ亞矮星光譜，如圖４－１所示：???Ｍ２???１４?靡’’?＇Ｉ?’??１．２－?Ｓｕｂｄ：ａｒｆ?Ｌ?／?Ｉ??ｘ??ｉ－?ｍ?，／?／?Ｖ，?１??〇－６－?；Ｊ＇（?＼?＾?Ｊ??０．４－??６０００?６５００?７０００?７５００?８０００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（Ａ）???Ｍ５???ｘ－４－?丫１??１．２?Ｓｕｂｄｗａｒｆ?，?／產(chǎn)＇??ｘ?／％??ｉＬ〇－?．?＾?Ｖ?．?ｉ?Ｉ??ｉ〇．８．?ｍ?ｆ??１?一?，廣?ｔｗＴ?Ｉ??ａ６＿?ｊ＼?／?＇Ｍ??。．４．?Ｖ’?ｄ?Ｄｗａｒｆ??６０００?６５００?７０００?７５００?８０００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（Ａ）??圖４－１?Ｍ矮星和Ｍ亞矮星的光譜形態(tài)：上半部分是Ｍ２早型，下半部分是Ｍ５晚型??圖４－１為Ｍ矮星和Ｍ亞矮星的光譜形態(tài)，橫坐標(biāo)為６０００Ａ－８３００Ａ波??段，縱坐標(biāo)為相對(duì)流量。從圖４－１可以看出，Ｍ亞矮星與Ｍ矮星光譜形態(tài)??及其相似，并且具有類似的特征。其中一個(gè)顯著的特征就是在可見光譜上布??滿了?ＴｉＯ、ＣａＨ、和ＣａＯＨ等分子帶。這些分子帶本質(zhì)上是一些有規(guī)律的光??譜線，由分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷形成，蘊(yùn)含著大量的光譜信息。除了這些分子??帶，Ｍ亞矮星和Ｍ矮星光譜還有許多原子特征線，比如Ｎａｌ線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低信噪比巡天數(shù)據(jù)中特殊恒星光譜的搜尋方法[J]. 吳明磊,潘景昌,衣振萍,韋鵬.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(02)
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