如何在python中对信号应用过滤器

Posted 2023-03-12

【中文标题】如何在python中对信号应用过滤器

【英文标题】：How To apply a filter to a signal in python

【发布时间】：2012-11-24 06:56:23

【问题描述】：

python 中是否有任何准备好的函数来对给定信号应用滤波器（例如巴特沃斯滤波器）？ 我在 'scipy.signal' 中寻找这样的功能，但我没有找到比过滤器设计更有用的功能。 实际上我希望这个函数将滤波器与信号进行卷积。

【问题讨论】：

你试过什么？ lfilter 可以实现您梦想的任何 LTI 过滤器。

另见：scipy.org/Cookbook/ButterworthBandpass、scipy.org/Cookbook/FiltFilt、scipy.org/Cookbook/FIRFilter、scipy.org/Cookbook/ApplyFIRFilter

【参考方案1】：

是的！有两个：

scipy.signal.filtfilt
scipy.signal.lfilter

还有一些卷积方法（convolve 和 fftconvolve），但这些方法可能不适合您的应用，因为它涉及 IIR 滤波器。

完整代码示例：

b, a = scipy.signal.butter(N, Wn, 'low')
output_signal = scipy.signal.filtfilt(b, a, input_signal)

您可以在文档中阅读有关参数和用法的更多信息。一个问题是Wn 是奈奎斯特频率的一小部分（采样频率的一半）。因此，如果采样率为 1000Hz，而您想要截断 250Hz，则应使用Wn=0.5。

顺便说一句，对于大多数应用程序，我强烈建议使用filtfilt 而不是lfilter（在Matlab 中称为filter）。正如documentation 所说：

此函数两次应用线性过滤器，一次向前，一次向后。组合滤波器具有线性相位。

这意味着输出的每个值都是输入中“过去”和“未来”点的函数。因此它不会滞后输入。

相比之下，lfilter 仅使用输入的“过去”值。这不可避免地会引入时间滞后，这将取决于频率。当然有一些应用程序需要这样做（特别是实时过滤），但大多数用户使用filtfilt 会好得多。