使用 spatstat 进行点模式分类：如何选择合适的带宽？答案

【问题标题】：Point pattern classification with spatstat: how to choose the right bandwidth?使用 spatstat 进行点模式分类：如何选择合适的带宽？
【发布时间】：2021-09-24 20:05:35
【问题描述】：

我仍在努力寻找对二元点模式进行分类的最佳方法：

Point pattern classification with spatstat: what am I doing wrong?

我现在使用@Adrian 的建议和sigma=bw.diggle 分析了我的数据集的 110 个样本（因为我想要一个自动带宽选择）。 f 是一个“资源选择函数”（RSF），它描述了 Cancer 点过程的强度和协变量（这里是 Immune 的核密度）之间的关系：

Cancer <- split(cells)[["tumor"]]
Immune <- split(cells)[["bcell"]]
Dimmune <- density(Immune,sigma=bw.diggle)
f <- rhohat(Cancer, Dimmune)

我对我得到的一些结果表示怀疑。十几个 rho 函数看起来很奇怪（中断，单峰）。更改为默认 sigma=NULL 或 sigma=bw.scott（更平滑）后，功能变得“更好”（参见下面的示例）。我还尝试了以下操作：

  cells # bivariate point pattern with marks "tumor" and "bcell"
  o.marks<-cells$marks  # original marks
    #A) randomly re-assign original marks
  a.marks <- sample(cells$marks)
    #B) replace marks randomly with a 50/50 proportion
  b.marks<-as.factor(sample(c("tumor","bcell"), replace=TRUE, size=length(o.marks))) 
    #C) random (homogenious?) pattern with the original number of points 
  randt<-runifpoint(npoints(subset(cells,marks=="tumor")),win=cells$window) 
  randb<-runifpoint(npoints(subset(cells,marks=="bcell")),win=cells$window)
  cells<-superimpose(tumor=randt,bcell=randb)
    #D) tumor points are associated with bcell points (is "clustered" a right term?)
  Cancer<-rpoint(npoints(subset(cells,marks=="tumor")),Dimmune,win=cells$window)
    #E) tumor points are segregated from bcell points
  reversedD<-Dimmune
  density.scale.v<-sort(unique((as.vector(Dimmune$v)[!is.na(as.vector(Dimmune$v))]))) # density scale
  density.scale.v.rev<-rev(density.scale.v)# reversed density scale
  new.image.v<-Dimmune$v
  # Loop over matrix
  for(row in 1:nrow(Dimmune$v)) {
    for(col in 1:ncol(Dimmune$v)) {
      if (is.na(Dimmune$v[row, col])==TRUE){next}
      number<-which(density.scale.v==Dimmune$v[row, col])
      new.image.v[row, col]<-density.scale.v.rev[number]}
  }
  reversedD$v<-new.image.v # reversed density
  Cancer<-rpoint(npoints(subset(cells,marks=="tumor")),reversedD,win=cells$window)

@Adrian 在下面的帖子中给出了生成逆密度热图的更好方法。

我无法为bw.diggle 密度生成rpoint 模式，因为它产生了负数。因此我替换了负数Dimmune$v[which(Dimmune$v<0)]<-0，然后可以运行rpoint。正如@Adrian 在下面的帖子中解释的那样，这是正常的，可以通过使用density.ppp 选项positive=TRUE 更轻松地解决。

我第一次使用bw.diggle，因为hopskel.test 为我的所有模式表示“聚类”。现在我将使用bw.scott 进行分析，但这个决定是否合理？除了“RSF 函数看起来很奇怪”之外，还有更好的方法吗？

一些例子：

样本10：样本20：样品110：

【问题讨论】：

标签： r classification gis kernel-density spatstat

【解决方案1】：

这是很多问题！

请尝试在每个帖子中只问一个问题。

但这里有一些关于spatstat 的技术问题的答案。

负值： density.ppp 的帮助解释了由于数值效应可能会出现小的负值。要强制密度值为非负值，请在对density.ppp 的调用中使用参数positive=TRUE。例如density(Immune, bw.diggle, positive=TRUE)。

反转图像：要反转图像Z 中值的顺序，您可以使用以下代码：

V <- Z
A <- order(Z[])
V[][A] <- Z[][rev(A)]

那么V就是逆序图片。

【讨论】：

感谢@Adrian 的技术建议！抱歉，我显然没有仔细阅读帮助。用于反转的代码比我笨重的代码要整洁得多。

【解决方案2】：

代码提示：

要生成与现有点模式X 在同一窗口中具有相同点数的随机点模式，请使用Y <- runifpoint(ex=X)。
要提取点模式X 的标记，请使用a <- marks(X)。要将新标记分配给点模式X，请使用marks(X) <- b。
要在点模式X 中随机排列附加到点的标记，请使用Y <- rlabel(X)。
若要将新标记分配给点模式X，其中新标记是从给定的值向量m 随机替换绘制，请使用Y <- rlabel(X, m, permute=FALSE)。

【讨论】：