请编写一个keras框架下的基于稀疏表示的去噪方法,实现对格式为csv的三维时序信号去噪,具体包括x方向,y方向,z方向的时序信号,计算去噪后的SNR,MSE,PSNR并生成csv文件保存
时间: 2023-06-18 14:02:21 浏览: 193
基于稀疏表示的小波去噪
首先,我们可以使用Keras框架下的Autoencoder进行去噪。Autoencoder是一种无监督学习方法,可以学习输入数据的低维表示,同时可以用来去除高斯噪声。
以下是一个基于稀疏表示的去噪Autoencoder的代码实现:
```python
from keras.layers import Input, Dense
from keras.models import Model
from keras import regularizers
# 定义输入层
input_data = Input(shape=(input_dim,))
# 定义编码层
encoded = Dense(encoding_dim, activation='relu',
activity_regularizer=regularizers.l1(10e-5))(input_data)
# 定义解码层
decoded = Dense(input_dim, activation='sigmoid')(encoded)
# 构建Autoencoder
autoencoder = Model(input_data, decoded)
# 构建Encoder
encoder = Model(input_data, encoded)
# 定义解码层
encoded_input = Input(shape=(encoding_dim,))
decoder_layer = autoencoder.layers[-1]
decoder = Model(encoded_input, decoder_layer(encoded_input))
# 编译模型
autoencoder.compile(optimizer='adam', loss='binary_crossentropy')
# 训练模型
autoencoder.fit(x_train, x_train,
epochs=100,
batch_size=128,
shuffle=True,
validation_data=(x_test, x_test))
# 进行去噪
x_denoised = autoencoder.predict(x_test)
```
其中,`input_dim`表示输入数据的维度,`encoding_dim`表示编码后的维度。
我们需要将csv文件中的数据读取出来,并进行归一化处理,然后将数据reshape成3D时序信号的形式。同时,我们需要将数据分割成训练集和测试集。
```python
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
# 读取csv文件
data = pd.read_csv('data.csv')
# 进行归一化处理
scaler = MinMaxScaler()
data = scaler.fit_transform(data)
# 将数据reshape成3D时序信号的形式
data = data.reshape(data.shape[0], num_rows, num_cols, num_channels)
# 划分训练集和测试集
train_data, test_data = train_test_split(data, test_size=0.2, random_state=42)
```
接下来,我们需要将训练集和测试集中的数据添加高斯噪声,并进行去噪。
```python
# 添加高斯噪声
noise_factor = 0.5
train_data_noisy = train_data + noise_factor * np.random.normal(loc=0.0, scale=1.0, size=train_data.shape)
test_data_noisy = test_data + noise_factor * np.random.normal(loc=0.0, scale=1.0, size=test_data.shape)
# 进行去噪
denoised_data = []
for i in range(test_data_noisy.shape[0]):
x_denoised = autoencoder.predict(test_data_noisy[i].reshape(1, num_rows*num_cols*num_channels))
denoised_data.append(x_denoised.reshape(num_rows, num_cols, num_channels))
denoised_data = np.array(denoised_data)
```
最后,我们可以计算去噪后的SNR、MSE、PSNR,并将结果保存到csv文件中。
```python
from sklearn.metrics import mean_squared_error, mean_absolute_error
import math
# 计算SNR、MSE、PSNR
snr = 20*np.log10(np.linalg.norm(test_data)/np.linalg.norm(test_data - denoised_data))
mse = mean_squared_error(test_data, denoised_data)
mae = mean_absolute_error(test_data, denoised_data)
psnr = 20 * math.log10(1.0 / math.sqrt(mse))
# 将结果保存到csv文件中
results = pd.DataFrame({'SNR': [snr], 'MSE': [mse], 'MAE': [mae], 'PSNR': [psnr]})
results.to_csv('results.csv', index=False)
```
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