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PCAプロットの周りに楕円を描く方法は？

debugcn 投稿 Dev
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lordjord93

私は今しばらく取り組んでいるPCAプロットを持っています（私はRがあまり得意ではありませんが、これは私に多くのことを教えてくれます。この1つのプロットを作成しようとしているだけです）。私は今、プロットが私たちが望むように見える段階にあります。今、私たちは複製の周りに楕円を描きたいだけです。（下のプロットを参照）ここに画像の説明を入力してください

理想的には、楕円の境界線の色はまったく同じ色で、同じ色のほぼ透明なバージョンで塗りつぶされます（以下のプロット例を参照）。

ここに画像の説明を入力してください

多くの人がggbiplotの使用を提案しましたが、私はそれを試しましたが、マニュアルの詳細が非常にまばらで、プロットの制御方法がよくわかりませんでした。プロットを生成するために、次のコードを使用しました。

cisr5 <- read.csv("cis-infR5/cis-infection R5.csv", header =T, stringsAsFactors = F)


cisr5_pca <- prcomp(as.matrix(cisr5[,2:28]), center = T, scale = T)
cisr5_exp <- summary(cisr5_pca)$importance[2,]*100
cisr5scores <- as.data.frame(cisr5_pca$x[,1:2])
cisr5exp12 <- cisr5_exp[1:2]
cisr5_groups <- cisr5$Treatment

cisr5_plot <- ggplot(cisr5scores, aes(x=PC1, y=PC2))+
  geom_point(size= 4.5, aes(fill=cisr5$Treatment, shape = cisr5$Treatment, colour= cisr5$Treatment))+
  scale_shape_manual(breaks=c("Cells","HIV-1 R5", "LPS", "M. bovis", "H37Rv", "HN878", "CDC1551", "EU127"),
                     values=c("Cells" = 21,"HIV-1 R5" = 21,"LPS" = 21,"M. bovis" = 21,"HN878" = 21,"H37Rv" = 21,"EU127" = 21,"CDC1551" = 21))+
  scale_fill_manual(breaks=c("Cells","HIV-1 R5", "LPS", "M. bovis", "H37Rv", "HN878", "CDC1551", "EU127"),
                    values=c("Cells" = "black", "HIV-1 R5" = "grey73", "LPS" = "steelblue4", "M. bovis" = "darkorange1", "HN878" = "brown1", "H37Rv" = "seagreen", "EU127" = "darkturquoise", "CDC1551" = "goldenrod1"))+
  scale_colour_manual(breaks=c("Cells","HIV-1 R5", "LPS", "M. bovis", "H37Rv", "HN878", "CDC1551", "EU127"),
                    values=c("Cells" = "black", "HIV-1 R5" = "black", "LPS" = "black", "M. bovis" = "black", "HN878" = "black", "H37Rv" = "black", "EU127" = "black", "CDC1551" = "black"))+
  geom_hline(yintercept=0, linetype="dashed", color = "black", size = 0.8)+
  geom_vline(xintercept=0, linetype="dashed", colour= "black", size = 0.8)+
  xlab(paste("PC1 ", "(",cisr5exp12[1],"%", ")", sep=""))+
  ylab(paste("PC1 ", "(",cisr5exp12[2],"%", ")", sep=""))+
  theme_minimal()+
  theme(axis.title.y = element_text(size = 18, family = "sans"),
        legend.position = "bottom",
        legend.text = element_text(size = 18, family = "sans"),
        axis.text.x = element_text(colour ="black", size = 16, family = "sans"),
        axis.text.y = element_text(colour ="black", size = 16, family = "sans"),
        axis.title.x = element_text(colour = "black", size = 18, family = "sans"),
        legend.title = element_blank(),
        panel.background = element_blank(),
        axis.line = element_blank(),
        plot.title = element_text(size = 10, hjust = 0.5))+
  theme(legend.key = element_rect(fill = "white", colour = "white"))

dput（cisr5）の出力は次のとおりです。

structure(list(Treatment = c("Cells", "Cells", "Cells", "HIV-1 R5", 
"HIV-1 R5", "HIV-1 R5", "LPS", "LPS", "LPS", "M. bovis", "M. bovis", 
"M. bovis", "H37Rv", "H37Rv", "H37Rv", "HN878", "HN878", "HN878", 
"CDC1551", "CDC1551", "CDC1551", "EU127", "EU127", "EU127"), 
    MIP.1a = c(7277.592, 8021.917, 10155.92, 9224.759, 11058.29, 
    11403.6, 3063.892, 3861.123, 3871.972, 568.693, 589.4971, 
    593.841, 22488.42, 25845.16, 20065.2, 1281.982, 1501.423, 
    1297.166, 891.334, 925.3091, 770.3838, 1197.705, 1114.606, 
    1227.442), I.TAC = c(281.7118, 270.4363, 304.2628, 264.7985, 
    287.3495, 276.074, 267.6174, 281.7118, 281.7118, 236.6098, 
    236.6098, 247.8853, 281.7118, 292.9873, 256.3419, 264.7985, 
    270.4363, 267.6174, 264.7985, 259.1608, 247.8853, 247.8853, 
    270.4363, 270.4363), IL.8 = c(2322.259, 2246.195, 2552.522, 
    1647.884, 1946.82, 1856.497, 1670.42, 1837.503, 1793.763, 
    733.6484, 866.3237, 871.3251, 2775.03, 3554.01, 2518.453, 
    2292.289, 2564.807, 2198.427, 2574.049, 2934.074, 2105.359, 
    1195.042, 1154.881, 1370.437), G.CSF = c(73.23274, 72.13298, 
    76.53325, 69.93408, 74.3327, 72.13298, 75.43287, 74.3327, 
    74.3327, 67.736, 69.93408, 72.13298, 74.3327, 73.23274, 71.03343, 
    72.13298, 67.736, 69.93408, 72.13298, 69.93408, 72.13298, 
    72.13298, 69.93408, 74.3327), IFN.g = c(4448.144, 4635.324, 
    4977.491, 4253.181, 5168.498, 4399.135, 3435.918, 3632.174, 
    3778.012, 1483.4, 1693.075, 1569.619, 4298.186, 5321, 3955.879, 
    2630.966, 2986.232, 2765.706, 2488.634, 2864.619, 2220.581, 
    2630.966, 2533.882, 2964.318), IL.1b = c(19.28912, 20.16716, 
    21.04531, 19.28912, 20.16716, 18.41118, 20.16716, 19.28912, 
    21.48443, 18.41118, 18.41118, 17.53336, 19.28912, 20.16716, 
    21.04531, 19.28912, 18.41118, 19.28912, 20.16716, 20.16716, 
    17.53336, 19.28912, 19.28912, 20.16716), IL.12.p70 = c(84.33227, 
    84.33227, 84.33227, 84.33227, 86.81428, 79.36854, 84.33227, 
    79.36854, 84.33227, 74.40519, 74.40519, 74.40519, 89.29638, 
    84.33227, 81.85036, 74.40519, 79.36854, 84.33227, 84.33227, 
    89.29638, 79.36854, 84.33227, 74.40519, 84.33227), IL.23 = c(956.1321, 
    1227.239, 1324.087, 1149.769, 1546.889, 1207.87, 1217.554, 
    1546.889, 1198.186, 694.8057, 791.5822, 762.5479, 1275.661, 
    1372.517, 1091.673, 1072.308, 1101.355, 1014.218, 1062.626, 
    1140.086, 936.7714, 956.1321, 1043.262, 1101.355), IL.6 = c(14.32172, 
    14.78475, 16.17424, 13.85876, 14.78475, 14.78475, 33.82531, 
    37.32027, 36.85406, 10.61982, 11.08233, 11.08233, 14.78475, 
    16.63753, 13.39586, 12.47025, 12.93302, 12.93302, 13.85876, 
    14.32172, 12.47025, 12.47025, 12.47025, 13.39586), TNF.a = c(289.1692, 
    312.3068, 352.5328, 338.9781, 404.2004, 370.7624, 328.5335, 
    377.7523, 380.4718, 181.863, 216.2346, 211.6452, 328.5335, 
    404.9793, 284.1628, 244.5805, 256.8619, 230.3979, 212.4099, 
    251.487, 184.1509, 288.3988, 278.3891, 352.1453), IP.10 = c(90.64973, 
    86.85127, 82.82118, 105.383, 118.7126, 108.1868, 124.6164, 
    150.8182, 148.0671, 89.8652, 110.4455, 106.6015, 103.7395, 
    123.8773, 101.3685, 127.3294, 139.9029, 123.631, 128.317, 
    149.6923, 115.0333, 116.504, 118.7126, 143.6997), MIP.2a = c(258.1445, 
    252.799, 274.2216, 257.9388, 255.8821, 261.2315, 257.5273, 
    261.0256, 259.5848, 247.2551, 248.4864, 249.3075, 262.8788, 
    257.733, 253.4154, 257.9388, 258.3502, 262.0551, 254.2375, 
    256.9103, 250.1288, 252.3881, 253.4154, 271.3315), MIG = c(1147.899, 
    1172.558, 1197.223, 1080.117, 1123.246, 1086.277, 1203.39, 
    1234.232, 1234.232, 975.4516, 975.4516, 987.7596, 1098.599, 
    1135.572, 1073.957, 1037.007, 1061.639, 1049.322, 1061.639, 
    1086.277, 1030.849, 1037.007, 1037.007, 1067.798), GM.CSF = c(5202.493, 
    5367.087, 6281.102, 5567.915, 6144.319, 6399.046, 5782.692, 
    6603.895, 6685.711, 2875.188, 3106.839, 3246.791, 5810.084, 
    6669.865, 4701.064, 4711.37, 5208.576, 4535.682, 4300.371, 
    5243.951, 3986.69, 4800.085, 4733.171, 5733.348), IL.1a = c(21.99391, 
    25.24585, 27.05401, 26.33061, 28.50134, 27.77759, 24.88434, 
    23.43878, 24.88434, 17.66354, 19.82794, 18.02416, 24.88434, 
    27.05401, 23.43878, 21.99391, 24.52289, 21.99391, 24.16147, 
    25.60739, 22.71626, 20.54976, 19.82794, 21.99391), IL.10 = c(46.10516, 
    50.43545, 58.48418, 28.9328, 34.24083, 35.47581, 18.69787, 
    22.64218, 22.14903, 21.65591, 26.5886, 27.57554, 41.65379, 
    46.22884, 39.42912, 28.56261, 30.04346, 23.13537, 23.38197, 
    27.94568, 22.3956, 32.0184, 34.36432, 40.41778), IL.18 = c(50.6393, 
    48.22433, 53.05463, 50.6393, 50.6393, 55.47033, 50.6393, 
    50.6393, 50.6393, 45.80971, 40.98156, 47.01698, 50.6393, 
    50.6393, 48.22433, 48.22433, 50.6393, 48.22433, 48.22433, 
    48.22433, 45.80971, 48.22433, 45.80971, 48.22433), IL.27 = c(805.5802, 
    846.0657, 825.8205, 785.3449, 825.8205, 805.5802, 734.7781, 
    825.8205, 765.1145, 643.8357, 684.2423, 694.3469, 805.5802, 
    785.3449, 744.889, 785.3449, 765.1145, 724.6685, 704.4529, 
    805.5802, 694.3469, 704.4529, 704.4529, 744.889), M.CSF = c(11452.29, 
    11704.94, 12765.98, 12184.26, 13394.81, 13015.51, 10865.78, 
    11909.02, 11690.88, 7205.788, 8203.048, 7639.321, 10028.2, 
    11592.56, 9588.618, 9980.007, 10657.32, 9526.991, 9568.07, 
    11018.99, 9022.033, 10186.76, 9828.723, 11824.51), RANTES = c(5461.057, 
    5429.06, 5125.649, 6432.943, 7192.639, 6825.792, 4361.753, 
    4795.94, 4261.045, 2425.623, 2721.773, 2527.076, 10053.62, 
    10504.37, 10984.78, 4090.124, 4540.439, 3850.142, 3299.907, 
    3409.28, 2741.305, 3539.123, 3027.575, 3609.566), IL.15 = c(63.42687, 
    60.34966, 58.81413, 70.12247, 78.93716, 72.19048, 52.69245, 
    58.81413, 51.67533, 30.02343, 34.52132, 30.27284, 109.5234, 
    111.6625, 108.4552, 48.12252, 51.67533, 44.5807, 38.53444, 
    40.043, 33.77044, 44.5807, 37.52983, 45.08601), IFN.b = c(24.36161, 
    24.36161, 20.87949, 22.62047, 26.1029, 26.1029, 20.87949, 
    20.87949, 20.87949, 17.39801, 19.13867, 17.39801, 33.06965, 
    29.58596, 29.58596, 20.87949, 22.62047, 18.26832, 20.87949, 
    17.39801, 17.39801, 19.13867, 19.13867, 17.39801), IL.12.23p40 = c(19127.5, 
    17407.09, 17387.6, 20070.89, 20790.61, 20691.9, 18080.17, 
    15128.14, 15930.68, 9402.136, 11857.72, 10224.28, 28743.06, 
    31302.18, 30019.45, 13089.88, 15350.27, 14867.62, 12831.48, 
    13866.69, 9326.674, 13252.71, 13348.55, 14424.41), IFN.a = c(7.032462, 
    7.032462, 7.233667, 7.636124, 7.032462, 7.434888, 7.837376, 
    8.441224, 7.636124, 6.630097, 7.032462, 6.428938, 8.038643, 
    7.636124, 7.032462, 6.428938, 6.227795, 6.831272, 8.239925, 
    6.831272, 7.233667, 7.636124, 7.636124, 6.026667), TGF.b1 = c(3598.345, 
    4109.123, 3691.072, 4290.412, 4274.196, 3569.607, 3729.499, 
    3723.092, 4015.527, 4212.627, 4134.977, 4134.977, 4717.371, 
    3575.991, 2869.674, 3800.033, 4115.585, 4144.675, 3410.285, 
    2932.565, 3314.964, 3800.033, 3550.458, 3267.381), TGF.b2 = c(35.86783, 
    39.13779, 35.32298, 47.31947, 43.50015, 36.95764, 32.59941, 
    34.23343, 36.95764, 75.75773, 55.51084, 48.95697, 57.15028, 
    39.13779, 33.14404, 35.32298, 39.13779, 38.59269, 38.04763, 
    30.42132, 34.23343, 36.95764, 36.95764, 32.59941), TGF.b3 = c(33.53998, 
    41.92618, 33.53998, 33.53998, 41.92618, 41.92618, 33.53998, 
    33.53998, 33.53998, 41.92618, 33.53998, 25.15427, 41.92618, 
    33.53998, 33.53998, 33.53998, 33.53998, 41.92618, 33.53998, 
    33.53998, 33.53998, 33.53998, 33.53998, 33.53998)), class = "data.frame", row.names = c(NA, 
-24L))
ルイ・バラダス

ggConvexHullgithubにインストールできるパッケージがあります

devtools::install_github("cmartin/ggConvexHull")

次に、プロットに凸包を追加するのは簡単です。

library(ggConvexHull)

cisr5_plot + 
  geom_convexhull(aes(fill=cisr5$Treatment, 
                      shape = cisr5$Treatment, 
                      colour= cisr5$Treatment),
                  alpha = 0.5)

参照：

vignette("extending-ggplot2", package = "ggplot2")

編集

質問に投稿されたコードと比較するとはるかに単純化された完全なプロットは、次のようになります。パッケージggfortify関数autoplotを使用してPCAコンポーネントをプロットし、補助関数であるカスタムggplotテーマをプロットします。

これはカスタムテーマです。

theme_lordjord93_so <- function(){
  theme_minimal() %+replace%
    theme(axis.title.y = element_text(size = 18, family = "sans"),
          legend.position = "bottom",
          legend.text = element_text(size = 18, family = "sans"),
          axis.text.x = element_text(colour ="black", size = 16, family = "sans"),
          axis.text.y = element_text(colour ="black", size = 16, family = "sans"),
          axis.title.x = element_text(colour = "black", size = 18, family = "sans"),
          legend.title = element_blank(),
          panel.background = element_blank(),
          axis.line = element_blank(),
          plot.title = element_text(size = 10, hjust = 0.5),
          legend.key = element_rect(fill = "white", colour = "white")
    )
}

そして今、凸包を使ったPCAプロット。

library(ggplot2)
library(ggfortify)
library(ggConvexHull)

cisr5_pca <- prcomp(cisr5[2:28], center = TRUE, scale = TRUE)
cirs5_plot <- autoplot(cisr5_pca, data = cisr5,
                       fill = 'Treatment', colour = 'Treatment',
                       shape = 'Treatment', size = 4.5)

cirs5_plot +
  geom_convexhull(aes(fill = Treatment, color = Treatment),
                  alpha = 0.5) +
  scale_shape_manual(breaks=c("Cells","HIV-1 R5", "LPS", "M. bovis", "H37Rv", "HN878", "CDC1551", "EU127"),
                     values=c("Cells" = 21,"HIV-1 R5" = 21,"LPS" = 21,"M. bovis" = 21,"HN878" = 21,"H37Rv" = 21,"EU127" = 21,"CDC1551" = 21))+
  scale_fill_manual(breaks=c("Cells","HIV-1 R5", "LPS", "M. bovis", "H37Rv", "HN878", "CDC1551", "EU127"),
                    values=c("Cells" = "black", "HIV-1 R5" = "grey73", "LPS" = "steelblue4", "M. bovis" = "darkorange1", "HN878" = "brown1", "H37Rv" = "seagreen", "EU127" = "darkturquoise", "CDC1551" = "goldenrod1")) +
  scale_colour_manual(breaks=c("Cells","HIV-1 R5", "LPS", "M. bovis", "H37Rv", "HN878", "CDC1551", "EU127"),
                      values=c("Cells" = "black", "HIV-1 R5" = "black", "LPS" = "black", "M. bovis" = "black", "HN878" = "black", "H37Rv" = "black", "EU127" = "black", "CDC1551" = "black")) +
  geom_hline(yintercept=0, linetype="dashed", color = "black", size = 0.8) +
  geom_vline(xintercept=0, linetype="dashed", colour= "black", size = 0.8) +
  theme_lordjord93_so()

ここに画像の説明を入力してください

内側の点があり、外側の線がで描かれたものと同じでない場合の凸包の効果を確認するためgeom_polygonに、組み込みデータセットのプロットを次に示しますiris。

iris_pca <- prcomp(iris[-5])
iris_plot <- autoplot(iris_pca, data = iris, colour = 'Species')

iris_plot +
  geom_convexhull(aes(fill = Species, colour = Species), alpha = 0.5) +
  geom_hline(yintercept=0, linetype="dashed", color = "black", size = 0.8) +
  geom_vline(xintercept=0, linetype="dashed", colour= "black", size = 0.8) +
  scale_fill_manual(values = c(setosa = "steelblue4", versicolor = "darkorange1", virginica = "seagreen")) +
  scale_colour_manual(values = c(setosa = "steelblue4", versicolor = "darkorange1", virginica = "seagreen")) +
  theme_lordjord93_so()

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