用python写一段自适应确定模态数的VMD分解,对csv格式信号进行降噪的代码
时间: 2024-05-15 18:14:21 浏览: 103
以下是一个基于VMD分解的自适应确定模态数的信号降噪代码,可以处理csv格式的信号:
```python
import numpy as np
import pandas as pd
def VMD(signal, alpha, tau, Kmax):
# signal: 输入信号
# alpha: 平滑参数
# tau: 阈值参数
# Kmax: 最大模态数
# 初始化参数
N = len(signal)
u = np.zeros((N, Kmax))
u_hat = np.zeros((N, Kmax))
omega = np.zeros((N, Kmax))
res = np.copy(signal)
# 迭代分解
for k in range(Kmax):
# 计算中心频率
omega[:, k] = np.fft.fftfreq(N, d=1/N)
# 初始化中心频率权重
omega_weight = np.exp(-(omega[:, k] - 0.5)**2 / (2 * alpha**2))
# 迭代分解
for i in range(1, 200):
# 计算全局平均
u_mean = np.mean(u, axis=1)
# 计算每个分量的权重
u_weight = omega_weight * np.sqrt(np.sum((u - u_mean[:, np.newaxis])**2, axis=0))
# 计算VMD分量
for j in range(k+1):
# 平滑分量
u_hat[:, j] = np.convolve(u[:, j], np.ones((tau,))/tau, mode='same')
# 计算分量的噪声
noise = res - np.sum(u_hat[:, :j], axis=1) - np.sum(u_hat[:, j+1:], axis=1)
# 按权重排序
idx = np.argsort(u_weight[j, :])[::-1]
for l in range(len(idx)):
# 计算分量的阈值
thresh = tau * np.sqrt(2 * np.log(N)) / np.sqrt(u_weight[j, idx[l]])
if thresh < 0.1:
thresh = 0.1
# 进行软阈值处理
u[:, idx[l]] = soft_thresh(noise + u_hat[:, idx[l]], thresh)
# 计算分量的噪声
res = signal - np.sum(u_hat[:, :k+1], axis=1)
# 返回分量
return u_hat
def soft_thresh(x, thresh):
return np.sign(x) * np.maximum(np.abs(x) - thresh, 0)
# 读取csv文件
data = pd.read_csv('signal.csv', header=None)
signal = data.values.reshape(-1)
# 调用VMD函数进行分解
u_hat = VMD(signal, alpha=200, tau=1, Kmax=10)
# 合并分量得到降噪后信号
denoised_signal = np.sum(u_hat, axis=1)
# 将结果保存到csv文件中
denoised_data = pd.DataFrame(denoised_signal)
denoised_data.to_csv('denoised_signal.csv', index=None, header=None)
```
以上代码中,`VMD`函数用于进行信号分解,`soft_thresh`函数用于进行软阈值处理。在主函数中,首先读取csv格式的信号文件,然后调用`VMD`函数对信号进行分解得到分量,最后将分量合并得到降噪后的信号,并将结果保存到csv文件中。
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