基于粗集与聚类投票机制的光谱双星特征分析.pdfVIP

第45卷，第2期光谱学与光谱分析Vol.45,No.2,pp463-468

2025年2月SpectroscopyandSpectralAnalysisFebruary,2025

基于粗集与聚类投票机制的光谱双星特征分析

王琦1，杨海峰2*，蔡江辉3*

1.运城学院数学与信息技术学院，山西运城044000

2.太原科技大学计算机科学与技术学院，山西太原030024

3.中北大学计算机科学与技术学院，山西太原030051

摘要光谱双星通常是指光谱中呈现双主导成分特征，由于该双成分复杂多样，其成因也多种多样，同时

光谱信噪比相对比较低，现有许多分析方法将双成分系统光谱分离成两条光谱进行分析，而分离方法无法

保证光谱的准确性，现有聚类方法的单次聚类可靠性比较低。提出一种基于粗集与聚类投票机制的光谱双

星分析与评估方法，采用多次聚类和投票思想，给出每条光谱属于相应类别的梯度可靠性。该方法包含两个

部分：①采用不同思想的聚类算法，将光谱双星数据集进行重构，将每种聚类算法标签采用匈牙利算法将聚

类标签对齐作为光谱属性，从而重构数据集。②利用投票机制，得票数反映聚类结果的一致程度，获得每条

光谱的类别，定义粗集示踪每类光谱特征，采用上/下近似集给出每条光谱所归类别的可靠性。选择郭守敬

望远镜（LAMOST）DR1o发布光谱双星集作为分析对象，采用基于划分的K-meanS、基于模型的GMM

（Gaussianmixturemodel）、谱聚类（spectralclustering）和层次聚类（agglomerativeclustering）四种聚类算法重

构光谱数据集，选择得票数下界μ为2，通过投票得到1、0.75、0.5为可靠性梯度的聚类结果。其中大约1/3

的样本可靠性为1，说明这批样本的四种聚类结果完全一致；对每类光谱和投票数的信噪比进行统计分析，

投票数低的样本的信噪比相对较低，是它们被不同的聚类算法划分到不同类别的原因之一；对可靠性为1

的6类光谱样本进行了物理成因的分析，其中以双星、河内星云十目标恒星两种为主，聚类标签的差异可能

由于两种成分流量差异或拼接、定标等数据处理所导致。也有可能由于光谱质量较低导致pipeline误判的因

素，其天区位置分布与低质量数据分布特征的研究基本一致。

关键词光谱双星；光谱分析；聚类算法；郭守敬望远镜（LAMOST)

中图分类号：P14文献标识码：AD0I:10.3964/j.issn.1000-0593(2025)02-0463-06

OST数据处理pipeline通过模板匹配的方法识别出双星目

引言标[8，大多数对光谱双星分析需要先将光谱分解成两个恒星

的光谱，进而分析其轨道周期、物理参数等[9-10。光谱双星

光谱双星通常是指光谱中呈现双主导成分特征，其特征的类别与组成双主导成分的目标有关，传统单一的聚类方法

分析对恒星结构与演化、数据处理与分析等研究具有重要的无法有效挖掘出其中复杂的特征[11-141。

意义。光谱呈现双主导成分的原因复杂多样，比如双星系采用基于粗集与聚类投票机制的聚类方法，对LAM-

统，受引力的束缚相互缠绕、旋转，其相互作用和性质对于OST光谱双星进行分类，对各类光谱双星从光谱特征、图像

理解恒星的形成、演化[1-2]具有重要意义；如天光背景（尤其特征以及背后可能的物理机制等方面进行了分析。

是亮月夜)残留，解构残留成分对提高减天光质量极具意

义[3]；又如邻近光纤污染、星云成分污染等[4-5]。1基于粗集与投票机制的光谱聚类

光谱双星分析面临着一系列困难，包括光谱线的重叠、

多重成分的存在、数据噪声[6-7]等的影响