Principal component analysis (PCA) is a widely employed statistical tool used primarily for dimensionality reduction. However, it is known to be adversely affected by the presence of outlying observations in the sample, which is quite common. Robust PCA methods using M-estimators have theoretical benefits, but their robustness drop substantially for high dimensional data. On the other end of the spectrum, robust PCA algorithms solving principal component pursuit or similar optimization problems have high breakdown, but lack theoretical richness and demand high computational power compared to the M-estimators. We introduce a novel robust PCA estimator based on the minimum density power divergence estimator. This combines the theoretical strength of the M-estimators and the minimum divergence estimators with a high breakdown guarantee regardless of data dimension. We present a computationally efficient algorithm for this estimate. Our theoretical findings are supported by extensive simulations and comparisons with existing robust PCA methods. We also showcase the proposed algorithm's applicability on two benchmark datasets and a credit card transactions dataset for fraud detection.


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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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