Python曲線平滑的實(shí)現(xiàn)示例
在編寫(xiě)測(cè)試程序的時(shí)候，由于數(shù)據(jù)幀數(shù)多的原因，導(dǎo)致生成的曲線圖比較難看，如下圖：
由于高頻某些點(diǎn)的波動(dòng)導(dǎo)致高頻曲線非常難看，因此需要對(duì)曲線做平滑處理，讓曲線過(guò)渡更平滑。對(duì)曲線進(jìn)行平滑處理，這里推薦使用Savitzky-Golay 濾波器，可以在scipy庫(kù)里直接調(diào)用，不需要再定義函數(shù)。
Python中 Savitzky-Golay 濾波器調(diào)用如下：
tmp_smooth = scipy.signal.savgol_filter(tmp,53,3)
scipy函數(shù)解釋:
scipy.signal.savgol_filter(x, window_length, polyorder, deriv=0, delta=1.0, axis=-1, mode=‘interp’, cval=0.0)[source]
Apply a Savitzky-Golay filter to an array.
This is a 1-d filter. If x has dimension greater than 1, axis determines the axis along which the filter is applied.
在scipy函數(shù)解釋中，x為原始數(shù)據(jù)，即上面代碼中的tmp數(shù)據(jù)。window_length是窗口長(zhǎng)度，該值需為正奇整數(shù)。polyorder為對(duì)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行k階多項(xiàng)式擬合，k的值需要小于window_length。
現(xiàn)在看一下window_length和k這兩個(gè)值對(duì)曲線的影響。
(1) 首先是window_length對(duì)曲線的平滑作用，代碼如下：
tmp_smooth1 = scipy.signal.savgol_filter(tmp,21,3) tmp_smooth2 = scipy.signal.savgol_filter(tmp,53,3) plt.semilogx(f,tmp*0.5,label = 'mic'+str(num+1)) plt.semilogx(f,tmp_smooth1*0.5,label = 'mic'+str(num+1)+'擬合曲線-21',color = 'red') plt.semilogx(f,tmp_smooth2*0.5,label = 'mic'+str(num+1)+'擬合曲線-53',color = 'green')
可以看到，window_length的值越小，曲線越貼近真實(shí)曲線；window_length值越大，平滑效果越厲害。
(2) 再看k值對(duì)曲線的影響，代碼如下：
tmp_smooth1 = scipy.signal.savgol_filter(tmp,21,3) tmp_smooth2 = scipy.signal.savgol_filter(tmp,53,3) plt.semilogx(f,tmp*0.5,label = 'mic'+str(num+1)) plt.semilogx(f,tmp_smooth1*0.5,label = 'mic'+str(num+1)+'擬合曲線-21',color = 'red') plt.semilogx(f,tmp_smooth2*0.5,label = 'mic'+str(num+1)+'擬合曲線-53',color = 'green')
生成曲線圖如下：
可以看到，k值越大，曲線越貼近真實(shí)曲線；k值越小，曲線平滑越厲害。另外，當(dāng)k值較大時(shí)，受窗口長(zhǎng)度限制，擬合會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，高頻曲線會(huì)變成直線，如下圖所示：
參考資源
[1] python 平滑_Python 生成曲線進(jìn)行快速平滑處理
[2] Savitzky-Golay平滑濾波的python實(shí)現(xiàn)
到此這篇關(guān)于Python曲線平滑的實(shí)現(xiàn)示例的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python曲線平滑內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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