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如何在Python中使用find_peaks()查找重復模式的一系列最高峰?

2022-04-02 08:41:54 .NET開發

我正在嘗試確定以下波形中模式塊的最高峰: 如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

基本上,我只需要檢測以下峰值(突出顯示): 如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

如果我使用scipy.find_peaks(),則無法檢測到適當的峰值:

indices = find_peaks(my_waveform, prominence = 1)[0]

它最終檢測到以下所有點,這不是我想要的: 如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

我無法提供 的輸入引數distanceheight閾值,scipy.find_peaks()因為在任何一個極端都有許多所需的峰,其高度低于中間的非所需峰。

注意:正如您在上面的快照中看到的那樣,我也對波形進行了去趨勢化以幫助解決上述問題,但它仍然沒有給出正確的結果。

那么任何人都可以用正確的方法來解決這個問題嗎?

這是完全重現我展示的資料集的代碼(“autocorr”是感興趣的最終波形)

import json
import sys, os
import numpy as np
import pandas as pd
import glob
import pickle

from statsmodels.tsa.stattools import adfuller, acf, pacf
from scipy.signal import find_peaks, square
from statsmodels.graphics.tsaplots import plot_acf, plot_pacf
import matplotlib.pyplot as plt

#GENERATION OF A FUNCTION WITH DUAL SEASONALITY & NOISE

def white_noise(mu, sigma, num_pts):
    """ Function to generate Gaussian Normal Noise
    Args:
        sigma: std value
        num_pts: no of points
        mu: mean value

    Returns:
        generated Gaussian Normal Noise
    """
    
    noise = np.random.normal(mu, sigma, num_pts)
    return noise

def signal_line_plot(input_signal: pd.Series, title: str = "", y_label: str = "Signal"):
    """ Function to plot a time series signal
    Args:
        input_signal: time series signal that you want to plot
        title: title on plot
        y_label: label of the signal being plotted
        
    Returns:
        signal plot
    """
    
    plt.plot(input_signal)
    plt.title(title)
    plt.ylabel(y_label)
    plt.show()

t_week = np.linspace(1,480, 480)
t_weekend=np.linspace(1,192,192)
T=96 #Time Period
x_weekday = 10*square(2*np.pi*t_week/T, duty=0.7) 10   white_noise(0, 1,480)
x_weekend = 2*square(2*np.pi*t_weekend/T, duty=0.7) 2   white_noise(0,1,192)
x_daily_weekly = np.concatenate((x_weekday, x_weekend)) 
x_daily_weekly_long = np.concatenate((x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly,x_daily_weekly))
signal_line_plot(x_daily_weekly_long)
signal_line_plot(x_daily_weekly_long[0:1000])

#x_daily_weekly_long is the final waveform on which I'm carrying out Autocorrelation

#PERFORMING AUTOCORRELATION:
import scipy.signal as signal

autocorr = signal.correlate(x_daily_weekly_long, x_daily_weekly_long, mode = "same")
lags = signal.correlation_lags(len(x_daily_weekly_long), len(x_daily_weekly_long), mode = "same")

#VISUALIZATION:
f = plt.figure()
f.set_figwidth(40)
f.set_figheight(10)
plt.plot(lags, autocorr)

uj5u.com熱心網友回復:

由于您有某種雙重(甚至三重)信號,我會嘗試雙重平滑。

一種是去除整體趨勢,一種是去除尖銳的噪音。

圖片可能比長解釋更好:

from scipy.signal import find_peaks
import pandas as pd
import numpy as np

def smooth(s, win):
    return pd.Series(s).rolling(window=win, center=True).mean().ffill().bfill()

plt.plot(lags, autocorr, label='data')

WINDOW = 100   # needs to be determined empirically
               # and so are the multipliers below

# double smoothing difference   clipping
ddiff = np.clip(smooth(autocorr, 2*WINDOW)-smooth(autocorr, 10*WINDOW), 0, np.inf)
plt.plot(lags, ddiff, label='smooth clip')

peaks = find_peaks(ddiff, width=WINDOW)[0]
plt.plot(lags[peaks], autocorr[peaks], marker='o', ls='')
plt.plot(lags[peaks], ddiff[peaks], marker='o', ls='')

plt.legend()

輸出:

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

平滑原始信號

在資料分析中,越早執行轉換可能越好。您還可以在運行自相關之前清理原始信號。這是一個簡單的示例(使用smooth上面定義的函式):

from scipy.signal import find_peaks

x2 = smooth(x_daily_weekly_long, 100)
autocorr2 = signal.correlate(x2, x2, mode = "same")

plt.plot(lags, autocorr2)
idx = find_peaks(autocorr2)[0]
plt.plot(lags[idx], autocorr2[idx], marker='o', ls='')

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

清潔信號:

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

uj5u.com熱心網友回復:

出于測驗目的,我對您的信號進行了粗略的重建。

import numpy as np
from scipy.signal import find_peaks, square
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(3,103,10000)

sin = np.clip(np.sin(0.6*x)-0.5,0,10)
tri = np.concatenate([np.linspace(0,0.3,5000),np.linspace(0.3,0,5000)],axis =0)
sig = np.sin(6*x-1.2)

full = sin tri sig

高峰期#1

peaks = find_peaks(full)[0]
plt.plot(full)
plt.scatter(peaks,full[peaks], color='red', s=5)
plt.show()

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

peak run #2 index reextraction(這需要信號中的實際值)

peaks2 = find_peaks(full[peaks])[0]
index = peaks[peaks2]
plt.plot(full)
plt.scatter(index,full[index], color='red', s=5)
plt.show()

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

uj5u.com熱心網友回復:

如果您知道期間,您可以這樣做:

w=T
f = plt.figure()
f.set_figwidth(40)
f.set_figheight(10)
plt.plot(lags, autocorr)
plt.scatter(lags[signal.find_peaks(signal.convolve(autocorr, np.ones(w)/w, mode="same"))[0]], autocorr[signal.find_peaks(signal.convolve(autocorr, np.ones(w)/w, mode="same"))[0]], color="r")

結果:

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

我不知道它是否適用于其他情況。

編輯:另一種方法是在切片視窗中找到最大值,但在這種情況下,您必須憑經驗定義視窗大小。

w=900
f = plt.figure()
f.set_figwidth(40)
f.set_figheight(10)
plt.plot(lags, autocorr)
plt.scatter(lags[filters.maximum_filter(autocorr, size=W)==autocorr], autocorr[filters.maximum_filter(autocorr, size=W)==autocorr], color="r")

結果:

如何在 Python 中使用 find_peaks() 查找重復模式的一系列最高峰?

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/net/454664.html

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