python 数据可视化 -- 真实数据的噪声平滑处理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了python 数据可视化 -- 真实数据的噪声平滑处理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

平滑数据噪声的一个简单朴素的做法是,对窗口(样本)求平均,然后仅仅绘制出给定窗口的平均值,而不是所有的数据点。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def moving_average(interval, window_size):
    window = np.ones(int(window_size)) / float(window_size)
    return np.convolve(interval, window, \'same\')  # numpy的卷积函数

t = np.linspace(start = -4, stop = 4, num = 100)
y = np.sin(t) + np.random.randn(len(t)) * 0.1
y_av = moving_average(interval = y, window_size = 10)
plt.plot(t, y, "b.-", t, y_av, "r.-")

plt.xlabel(\'Time\')
plt.ylabel(\'Value\')
plt.legend([\'original data\', \'smooth data\'])
plt.grid(True)
plt.show()

以下方法是基于信号(数据点)窗口的卷积(函数的总和)

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

WINDOWS = [\'flat\', \'hanning\', \'hamming\', \'bartlett\', \'blackman\']

def smooth(x, window_len = 11, window = \'hanning\'):
    if x.ndim != 1:
        raise ValueError(\'smooth only accepts 1 dimension arrays.\')
    if x.size < window_len:
        raise ValueError(\'Input vector needs to be bigger than window size.\')
    if window_len < 3:
        return x
    if not window in WINDOWS:
        raise ValueError(\'Window is one of "flat", "hanning", "hamming", "bartlett", "blackman"\')
    s = np.r_[x[window_len-1:0:-1], x, x[-1:-window_len:-1]]
    if window == \'flat\':
        w = np.ones(window_len, \'d\')
    else:
        w = eval(\'np.\' + window + \'(window_len)\')
    y = np.convolve(w/w.sum(), s, mode=\'valid\')
    return y

t = np.linspace(-4, 4, 100)
x = np.sin(t)
xn = x + np.random.randn(len(t))*0.1

y = smooth(x)
ws = 31

plt.figure()

plt.subplot(211)
plt.plot(np.ones(ws))
for w in WINDOWS[1:]:
    eval(\'plt.plot(np.\' + w + \'(ws))\')
plt.axis([0, 30, 0, 1.1])
plt.legend(WINDOWS)
plt.title(\'Smoothing windows\')

plt.subplot(212)
plt.plot(x)
plt.plot(xn)
for w in WINDOWS:
    plt.plot(smooth(xn, 10, w))
l = [\'original signal\', \'signal with noise\']
l.extend(WINDOWS)
plt.legend(l)
plt.title(\'Smoothed signal\')

plt.show()

中值过滤,即逐项的遍历信号,并用相邻信号项中的中值替代当前项

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import scipy.signal as signal

x = np.linspace(start=0, stop=1, num=51)

x[3::5] = 1.5  # 从第4个 数开始,每个5个数,将其值改为 1.5

plt.plot(x, \'k.\')
plt.plot(signal.medfilt(volume=x, kernel_size=3), \'b.-\')  # 在给定大小的邻域内取中值替代数据值,在邻域中没有元素的位置补0
plt.plot(signal.medfilt(volume=x, kernel_size=15), \'r.-\')
plt.legend([\'original signal\', \'length 3\', \'length 15\'])
plt.show()

 

以上是关于python 数据可视化 -- 真实数据的噪声平滑处理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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