Подгонка кривой в Python с ограничением нулевого наклона по краям - PullRequest
1 голос
/ 15 апреля 2019

Я рассчитываю, что кривая соответствует следующим данным, так что я получаю их, чтобы они соответствовали тренду с условием нулевой наклон по краям . Вывод polyfit соответствует этим данным, но не с нулевыми наклонами по краям.

Вот что я хочу вывести - извините за работу покраски. Мне нужно, чтобы он соответствовал так, чтобы я мог правильно удалить это смещение синус / косинус данных, которое не реально к центру. Example Output Вот данные:

[0.23353535 0.25586247 0.26661164 0.26410896 0.24963951 0.22670266
 0.19955422 0.17190263 0.1598439  0.17351905 0.18212444 0.18438673
 0.17952432 0.18314894 0.19265689 0.19432385 0.19605163 0.20326011
 0.20890851 0.20590997 0.21856518 0.23771665 0.24530019 0.23940831
 0.22078396 0.23075128 0.2346082  0.22466281 0.24384843 0.26339594
 0.26414153 0.24664183 0.24278978 0.31023648 0.3614195  0.37773436
 0.3505998  0.28893167 0.23965877 0.24063917 0.27922502 0.32716477
 0.36553767 0.42293146 0.50968856 0.5458872  0.52192533 0.45243764
 0.36313155 0.3683921  0.40942553 0.4420537  0.46145585 0.4648034
 0.4523771  0.4272876  0.39404616 0.3570107  0.35060245 0.3860975
 0.3996996  0.44551122 0.46611032 0.45998383 0.4309985  0.38563925
 0.37105605 0.4074444  0.48815584 0.5704579  0.6448988  0.7018853
 0.73397845 0.73739105 0.7122451  0.6618154  0.591451   0.5076601
 0.48578677 0.47347385 0.4791471  0.48306277 0.47025493 0.43479836
 0.44380915 0.45868078 0.5341566  0.57549906 0.55790776 0.56244135
 0.57668275 0.561856   0.67564166 0.7512851  0.76957643 0.7266262
 0.734133   0.7231936  0.6776926  0.60511285 0.51599765 0.5579323
 0.56723005 0.5440337  0.5775593  0.5950776  0.5722321  0.57858473
 0.5652703  0.54723704 0.59561515 0.7071321  0.8169259  0.91443264
 0.9883759  1.0275097  1.0235045  0.9737119  1.029139   1.1354861
 1.1910824  1.1826864  1.1092159  0.9832138  0.9643041  0.92324203
 0.9093703  0.88915515 1.0007693  1.0542978  1.0857164  1.0211861
 0.88474303 0.8458009  0.76522666 0.7478076  0.90081936 1.0690157
 1.1569089  1.1493248  1.0622779  1.0327609  0.9805119  0.9583969
 0.8973544  0.9543319  0.9777171  0.94951093 0.97323567 1.0244237
 1.0569099  1.0951824  1.0771195  1.3078191  1.7212077  2.09409
 2.320331   2.3279085  2.125451   1.7908521  1.4180487  1.0744424
 1.0218129  1.0916439  1.1255138  1.125803   1.1139745  1.2187989
 1.300092   1.3025533  1.2312403  1.221301   1.2535597  1.2298189
 1.1458241  1.1012102  1.0889369  1.1558667  1.3051153  1.4143198
 1.6345526  1.8093723  1.9037704  1.8961821  1.7866236  1.5958548
 1.3865516  1.5308585  1.6140417  1.627337   1.5733193  1.4981418
 1.5048542  1.4935548  1.4798748  1.4131776  1.3792214  1.3728334
 1.3683671  1.3593615  1.2995907  1.2965002  1.366058   1.4795257
 1.5462885  1.61591    1.5968509  1.5222199  1.6210756  1.7074443
 1.8351102  2.3187535  2.6568012  2.7676315  2.6480794  2.3636303
 2.0673316  1.9607923  1.8074365  1.713272   1.5893831  1.4734347
 1.507817   1.5213271  1.6091452  1.7162323  1.7608733  1.7497622
 1.9187828  2.0197518  2.0487514  2.01107    1.9193696  1.7904462
 1.8558109  2.1955926  2.4700975  2.6562278  2.675197   2.6645825
 2.6295316  2.4182043  2.2114453  2.2506614  2.2086055  2.0497518
 1.9557768  1.901191   2.067513   2.1077373  2.0159333  1.8138607
 1.5413624  1.600069   1.7631899  1.9541935  1.9340311  1.805134
 2.0671906  2.2247658  2.2641945  2.3594956  2.2504601  1.9749025
 1.8905054  2.0679731  2.1193469  2.0307171  2.0717037  2.0340347
 1.925536   1.7820351  1.9467943  2.315468   2.4834185  2.3751369
 2.0240622  1.9363666  2.1732547  2.3113241  2.3264208  2.22015
 2.0187428  1.7619076  1.796859   1.8757095  2.0501778  2.44711
 2.6179967  2.508112   2.1694388  1.7242104  1.7671669  1.862043
 1.8392721  1.7120028  1.6650634  1.6319505  1.482931   1.5240219
 1.5815579  1.5691646  1.4766116  1.3731087  1.4666644  1.4061015
 1.3652745  1.425564   1.4006845  1.5000012  1.581379   1.6329607
 1.6444355  1.6098644  1.5300899  1.6876912  1.8968476  2.048039
 2.1006014  2.0271482  1.8300935  1.6986666  1.9628603  2.0521066
 1.9337255  1.6407858  1.2583638  1.2110122  1.2476432  1.2360718
 1.2886397  1.2862154  1.2343681  1.1458222  1.209224   1.2475786
 1.2353342  1.1797879  1.0963987  1.0928186  1.1553882  1.1569618
 1.1932304  1.3002363  1.3386917  1.2973225  1.1816871  1.0557054
 0.9350373  0.896656   0.8565816  0.90168726 0.9897751  1.02342
 1.0232298  1.1199353  1.1466643  1.1081418  1.0377598  1.0348651
 1.0223045  1.0607077  1.0089502  0.885213   1.023178   1.1131796
 1.1331098  1.0779471  0.9626393  0.81472665 0.85455835 0.87542623
 0.87286425 0.89130884 0.9545931  1.0355722  1.0201533  0.93568784
 0.9180018  0.8202782  0.7450139  0.72550577 0.68578506 0.6431666
 0.66193295 0.6386373  0.7060119  0.7650972  0.80093855 0.803342
 0.76590335 0.7151591  0.6946282  0.7136788  0.7714012  0.8022328
 0.79840165 0.8543819  0.8586749  0.8028453  0.7383879  0.73423904
 0.65107304 0.61139977 0.5940311  0.6151931  0.59349155 0.54995483
 0.5837645  0.5891752  0.56406695 0.5638191  0.5762535  0.58305734
 0.5830114  0.57470953 0.5568098  0.52852243 0.49031836 0.45275375
 0.47168964 0.46634504 0.4600581  0.45332378 0.41508177 0.3834329
 0.4137769  0.41392407 0.3824464  0.36310086 0.434278   0.48041886
 0.49433306 0.475708   0.43060693 0.36886734 0.34740242 0.34108457
 0.36160505 0.40907663 0.43613982 0.4394311  0.42070773 0.38575593
 0.3827834  0.4338096  0.46581286 0.45669746 0.40830874 0.3505502
 0.32584783 0.3381971  0.33949164 0.36409503 0.3759155  0.3610108
 0.37174097 0.39990777 0.38925973 0.34376588 0.32478797 0.32705626
 0.3228174  0.30941254 0.28542265 0.2687348  0.25517422 0.26127565
 0.27331188 0.3028561  0.31277937 0.29953563 0.2660389  0.27051866
 0.2913383  0.30363902 0.30684754 0.3011791  0.28737035 0.26648855
 0.26413882 0.25501928 0.23947525 0.21937743 0.19659272 0.18965112
 0.21511254 0.23329383 0.24157354 0.2391297  0.22697571 0.20739041
 0.1855308  0.18856761 0.19565174 0.20542233 0.21473111 0.22244582
 0.22726117 0.22789808 0.22336568 0.21322969 0.20314343 0.2031754
 0.19738965 0.1959791  0.20284075 0.20859875 0.21363212 0.21804498
 0.22160804 0.22381367]

Это было близко, но не совсем так, поскольку ребра не имеют нулевого наклона: Как мне подобрать синусоидальную кривую к моим данным с помощью pylab и numpy? enter image description here

Есть ли что-нибудь доступное, что позволит мне сделать это без необходимости написания собственного алгоритма для обработки этого? Благодаря.

Ответы [ 2 ]

2 голосов
/ 15 апреля 2019

Вот уравнение пика лоренцевского типа, соответствующее вашим данным, и для значений «х» я использовал индекс, аналогичный тому, который я вижу на графике Пример вывода в вашем посте. Я также увеличил центр пика, чтобы лучше отобразить синусоидальные формы, о которых вы говорите. Вы можете быть в состоянии вычесть прогнозируемое значение из этого пикового уравнения, чтобы подготовить или предварительно обработать необработанные данные, как вы обсуждали.

a =  1.7056067124682076E+02
b =  7.2900803359572393E+01
c =  2.5047064423525464E+02
d =  1.4184767800540945E+01
Offset = -2.4940994412221318E-01

y = a/ (b + pow((x-c)/d, 2.0)) + Offset

plot

zoomed

0 голосов
/ 23 апреля 2019

Исходя из собственного примера, основанного на синусоиде, я добавил ограничения, так что производные модели должны быть равны нулю в конечных точках.Я сделал это с помощью symfit, пакета, который я написал, чтобы облегчить подобные вещи.Если вы предпочитаете делать это, используя scipy, вы можете адаптировать пример к этому синтаксису, если хотите, symfit - это просто оболочка вокруг их минимизаторов, которая добавляет символические манипуляции с использованием sympy.

# Make variables and parameters
x, y = variables('x, y')
a, b, c, d = parameters('a, b, c, d')
# Initial guesses
b.value = 1e-2
c.value = 100

# Create a model object
model = Model({y: a * sin(b * x + c) + d})

# Take the derivative and constrain the end-points to be equal to zero.
dydx = D(model[y], x).doit()
constraints = [Eq(dydx.subs(x, xdata[0]), 0),
               Eq(dydx.subs(x, xdata[-1]), 0)]

# Do the fit!
fit = Fit(model, x=xdata, y=ydata, constraints=constraints)
fit_result = fit.execute()
print(fit_result)

plt.plot(xdata, ydata)
plt.plot(xdata, model(x=xdata, **fit_result.params).y)
plt.show()

Это печатает: (из текущего symfit PR # 221 , который лучше сообщает о результатах.)

Parameter Value        Standard Deviation
a         8.790393e-01 1.879788e-02
b         1.229586e-02 3.824249e-04
c         9.896017e+01 1.011472e-01
d         1.001717e+00 2.928506e-02
Status message         Optimization terminated successfully.
Number of iterations   10
Objective              <symfit.core.objectives.LeastSquares object at 0x0000016F670DF080>
Minimizer              <symfit.core.minimizers.SLSQP object at 0x0000016F78057A58>

Goodness of fit qualifiers:
chi_squared            29.72125657199736
objective_value        14.86062828599868
r_squared              0.8695978050586373

Constraints:
--------------------
Question: a*b*cos(c) == 0?
Answer:   1.5904051811454707e-17

Question: a*b*cos(511*b + c) == 0?
Answer:   -6.354261416082215e-17

enter image description here

...