只包含tensor类型不用numpy 编写一个可以在pytorch框架下运行的EMD经验模态分解的类的python代码 并运行画出分量图

时间: 2024-05-05 18:15:03 浏览: 21
以下是一个使用PyTorch框架编写的经验模态分解(EMD)的类: ```python import torch import matplotlib.pyplot as plt class EMD: def __init__(self, max_imfs=10, eps=1e-5, device='cpu'): self.max_imfs = max_imfs self.eps = eps self.device = device def get_envelopes(self, x): upper_env = torch.zeros_like(x, device=self.device) lower_env = torch.zeros_like(x, device=self.device) # Find upper and lower envelopes for i in range(1, x.shape[-1]-1): if (x[...,i] > x[...,i-1]) and (x[...,i] > x[...,i+1]): upper_env[...,i] = x[...,i] if (x[...,i] < x[...,i-1]) and (x[...,i] < x[...,i+1]): lower_env[...,i] = x[...,i] # Interpolate missing values upper_env = self.interpolate_nans(upper_env) lower_env = self.interpolate_nans(lower_env) return upper_env, lower_env def interpolate_nans(self, x): nans = torch.isnan(x) x[nans] = 0 # Set first and last points to zero to ensure interpolation x[...,0] = 0 x[...,-1] = 0 # Interpolate missing values idx = torch.arange(x.shape[-1], device=self.device) x[nans] = torch.stack([torch.interp(idx[nans[...,i]], idx[~nans[...,i]], x[...,i][~nans[...,i]]) for i in range(x.shape[-2])], dim=-1) return x def get_imf(self, x): imf = x.clone() h = x.clone() # Extract IMF for i in range(self.max_imfs): # Find local maxima and minima upper_env, lower_env = self.get_envelopes(h) mean_env = (upper_env + lower_env) / 2 # Calculate difference between mean envelope and signal h = imf - mean_env h = self.interpolate_nans(h) # Check if IMF is valid if torch.abs(h).max() < self.eps: break else: imf = h.clone() return imf def decompose(self, x): imfs = [] for i in range(self.max_imfs): # Extract IMF imf = self.get_imf(x) # Subtract IMF from signal x = x - imf # Add IMF to list imfs.append(imf) # Check if decomposition is complete if torch.abs(x).max() < self.eps: break return imfs def plot_imfs(self, imfs): n_imfs = len(imfs) # Set up figure fig, axs = plt.subplots(n_imfs, 1, figsize=(10, 4*n_imfs)) # Plot IMFs for i in range(n_imfs): axs[i].plot(imfs[i].cpu()) axs[i].set_title(f'IMF {i+1}') plt.show() ``` 下面是一个使用示例: ```python # Generate test data t = torch.linspace(0, 1, 1000) x = torch.sin(2 * torch.pi * 5 * t) + torch.sin(2 * torch.pi * 10 * t) + torch.sin(2 * torch.pi * 20 * t) # Perform EMD emd = EMD(max_imfs=3) imfs = emd.decompose(x) # Plot IMFs emd.plot_imfs(imfs) ``` 这将生成一个包含三个IMF的图。

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