stft_mat = np.transpose(stft_mat)有什么用

时间: 2024-05-21 14:17:15 浏览: 16
这行代码将矩阵 `stft_mat` 进行转置操作,将其行与列的位置交换。这通常是因为在处理音频等数据时,时间通常被表示为矩阵的行,而频率则被表示为矩阵的列。 具体来说,STFT(短时傅里叶变换)通常被用于将音频信号从时域转换到频域,这意味着它将音频信号分解为一系列频率成分。STFT 的结果是一个二维矩阵,其中每列代表一段时间内的频率成分,每行代表不同的频率。为了方便后续处理,通常会将其转置,使得每行表示一个频率成分,每列表示不同的时间段,这样可以更方便地进行后续计算和处理。
相关问题

stft_mat = np.log(np.maximum(stft_mat, EPSILON))什么意思

这行代码的作用是对输入的 STFT(短时傅里叶变换)矩阵中的每个元素取对数,并将结果保存到新的矩阵 `stft_mat` 中。但是由于 STFT 矩阵中有可能存在值为 0 的元素,取对数时会出现无穷大的情况,因此需要在取对数之前先将矩阵中的每个元素都和一个非零的小值 `EPSILON` 取一个最大值,以保证取对数时不会出现无穷大的情况。np.maximum() 函数的作用是返回两个数组中对应元素的较大值。因此,这行代码的含义是:对输入的 STFT 矩阵中的每个元素取对数,并将结果保存到新的矩阵 `stft_mat` 中,如果矩阵中某个元素小于等于 `EPSILON`,则使用 `EPSILON` 来替代该元素。

下面给出一段代码:class AudioDataset(Dataset): def init(self, train_data): self.train_data = train_data self.n_frames = 128 def pad_zero(self, input, length): input_shape = input.shape if input_shape[0] >= length: return input[:length] if len(input_shape) == 1: return np.append(input, [0] * (length - input_shape[0]), axis=0) if len(input_shape) == 2: return np.append(input, [[0] * input_shape[1]] * (length - input_shape[0]), axis=0) def getitem(self, index): t_r = self.train_data[index] clean_file = t_r[0] noise_file = t_r[1] wav_noise_magnitude, wav_noise_phase = self.extract_fft(noise_file) start_index = len(wav_noise_phase) - self.n_frames + 1 if start_index < 1: start_index = 1 else: start_index = np.random.randint(start_index) sub_noise_magnitude = self.pad_zero(wav_noise_magnitude[start_index:start_index + self.n_frames], self.n_frames) wav_clean_magnitude, wav_clean_phase = self.extract_fft(clean_file) sub_clean_magnitude = self.pad_zero(wav_clean_magnitude[start_index:start_index + self.n_frames], self.n_frames) b_data = {'input_clean_magnitude': sub_clean_magnitude, 'input_noise_magnitude': sub_noise_magnitude} return b_data def extract_fft(self, wav_path): audio_samples = librosa.load(wav_path, sr=16000)[0] stft_result = librosa.stft(audio_samples, n_fft=n_fft, win_length=win_length, hop_length=hop_length, center=True) stft_magnitude = np.abs(stft_result).T stft_phase = np.angle(stft_result).T return stft_magnitude, stft_phase def len(self): return len(self.train_data)。请给出详细注释

这段代码定义了一个 AudioDataset 类,继承自 PyTorch 中的 Dataset 类。主要用于处理音频数据。 ```python class AudioDataset(Dataset): def __init__(self, train_data): self.train_data = train_data self.n_frames = 128 ``` - `__init__` 方法:初始化函数,用于创建 `AudioDataset` 类的实例。传入一个 `train_data` 参数,该参数是一个列表,每个元素是一个二元组,分别表示干净音频文件路径和噪声音频文件路径。 - `train_data` 属性:将传入的训练数据存储在类的属性中。 - `n_frames` 属性:表示每个训练样本的长度,即帧数。 ```python def pad_zero(self, input, length): input_shape = input.shape if input_shape[0] >= length: return input[:length] if len(input_shape) == 1: return np.append(input, [0] * (length - input_shape[0]), axis=0) if len(input_shape) == 2: return np.append(input, [[0] * input_shape[1]] * (length - input_shape[0]), axis=0) ``` - `pad_zero` 方法:对输入的数据进行零填充,使其长度等于指定的长度。 - `input` 参数:输入的数据。 - `length` 参数:填充后的长度。 - `input_shape` 变量:输入数据的形状。 - 如果输入数据的长度大于等于指定长度,则直接返回原始数据。 - 如果输入数据是一维数组,则在数组末尾添加若干个零,使其长度等于指定长度。 - 如果输入数据是二维数组,则在数组末尾添加若干行零,使其行数等于指定长度。 ```python def __getitem__(self, index): t_r = self.train_data[index] clean_file = t_r[0] noise_file = t_r[1] wav_noise_magnitude, wav_noise_phase = self.extract_fft(noise_file) start_index = len(wav_noise_phase) - self.n_frames + 1 if start_index < 1: start_index = 1 else: start_index = np.random.randint(start_index) sub_noise_magnitude = self.pad_zero(wav_noise_magnitude[start_index:start_index + self.n_frames], self.n_frames) wav_clean_magnitude, wav_clean_phase = self.extract_fft(clean_file) sub_clean_magnitude = self.pad_zero(wav_clean_magnitude[start_index:start_index + self.n_frames], self.n_frames) b_data = { 'input_clean_magnitude': sub_clean_magnitude, 'input_noise_magnitude': sub_noise_magnitude } return b_data ``` - `__getitem__` 方法:该方法用于获取指定索引的训练样本。 - `index` 参数:指定的索引。 - `t_r` 变量:获取指定索引的训练数据。 - `clean_file` 和 `noise_file` 变量:分别表示干净音频文件和噪声音频文件的路径。 - `wav_noise_magnitude` 和 `wav_noise_phase` 变量:使用 librosa 库加载噪声音频文件,并提取其短时傅里叶变换(STFT)结果的幅度和相位。 - `start_index` 变量:指定从哪个位置开始提取数据。 - 如果 `(len(wav_noise_phase) - self.n_frames + 1) < 1`,说明 STFT 结果的长度不足以提取 `self.n_frames` 个帧,此时将 `start_index` 设为 1。 - 否则,随机生成一个 `start_index`,使得从噪声 STFT 结果中提取的子序列长度为 `self.n_frames`。 - `sub_noise_magnitude` 变量:对从噪声 STFT 结果中提取的子序列进行零填充,使其长度等于 `self.n_frames`。 - `wav_clean_magnitude` 和 `wav_clean_phase` 变量:使用 librosa 库加载干净音频文件,并提取其 STFT 结果的幅度和相位。 - `sub_clean_magnitude` 变量:对从干净 STFT 结果中提取的子序列进行零填充,使其长度等于 `self.n_frames`。 - `b_data` 变量:将干净 STFT 结果和噪声 STFT 结果作为字典类型的训练数据返回。 ```python def extract_fft(self, wav_path): audio_samples = librosa.load(wav_path, sr=16000)[0] stft_result = librosa.stft(audio_samples, n_fft=n_fft, win_length=win_length, hop_length=hop_length, center=True) stft_magnitude = np.abs(stft_result).T stft_phase = np.angle(stft_result).T return stft_magnitude, stft_phase ``` - `extract_fft` 方法:该方法用于对指定的音频文件进行 STFT 变换,并返回其结果的幅度和相位。 - `wav_path` 参数:指定的音频文件路径。 - `audio_samples` 变量:使用 librosa 库加载音频文件,并获取其音频采样值。 - `stft_result` 变量:对音频采样值进行 STFT 变换,返回其结果。 - `stft_magnitude` 和 `stft_phase` 变量:分别表示 STFT 变换结果的幅度和相位。 - 返回 STFT 变换结果的幅度和相位。 ```python def __len__(self): return len(self.train_data) ``` - `__len__` 方法:该方法用于返回训练数据的长度,即样本数量。

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下面给出一段代码:class AudioDataset(Dataset): def __init__(self, train_data): self.train_data = train_data self.n_frames = 128 def pad_zero(self, input, length): input_shape = input.shape if input_shape[0] >= length: return input[:length] if len(input_shape) == 1: return np.append(input, [0] * (length - input_shape[0]), axis=0) if len(input_shape) == 2: return np.append(input, [[0] * input_shape[1]] * (length - input_shape[0]), axis=0) def __getitem__(self, index): t_r = self.train_data[index] clean_file = t_r[0] noise_file = t_r[1] wav_noise_magnitude, wav_noise_phase = self.extract_fft(noise_file) start_index = len(wav_noise_phase) - self.n_frames + 1 if start_index < 1: start_index = 1 else: start_index = np.random.randint(start_index) sub_noise_magnitude = self.pad_zero(wav_noise_magnitude[start_index:start_index + self.n_frames], self.n_frames) wav_clean_magnitude, wav_clean_phase = self.extract_fft(clean_file) sub_clean_magnitude = self.pad_zero(wav_clean_magnitude[start_index:start_index + self.n_frames], self.n_frames) b_data = {'input_clean_magnitude': sub_clean_magnitude, 'input_noise_magnitude': sub_noise_magnitude} return b_data def extract_fft(self, wav_path): audio_samples = librosa.load(wav_path, sr=16000)[0] stft_result = librosa.stft(audio_samples, n_fft=n_fft, win_length=win_length, hop_length=hop_length, center=True) stft_magnitude = np.abs(stft_result).T stft_phase = np.angle(stft_result).T return stft_magnitude, stft_phase def __len__(self): return len(self.train_data)。请给出详细解释和注释

import numpy as np # 假设label和emg分别是标签和肌电信号的数据集 label = label emg = emg # 初始化空的列表 label_data = [] emg_data = [] # 循环提取每个标签数据集和对应的肌电信号数据集 for target_label in range(1, 49): # 初始化临时列表 label_subset = [] emg_subset = [] # 遍历标签数据 for i in range(len(label)): if label[i] == target_label: # 提取相同位置的标签和肌电信号数据 label_subset.append(label[i]) emg_subset.append(emg[i]) # 将临时列表转换为numpy数组,并添加到最终的数据集列表中 label_data.append(np.array(label_subset)) emg_data.append(np.array(emg_subset)) filtered_emg_data = [] fs = 1000 # 采样频率为1000 Hz win_length = 20 # 窗口长度为20毫秒 f_low = 20 # 滤波下限频率为20 Hz f_high = 100 # 滤波上限频率为100 Hz for i in range(len(label_data)): emg_subset = emg_data[i] # 获取肌电信号数据集 filtered_subset = np.zeros(emg_subset.shape) # 初始化滤波后的数据集 # 遍历每个通道(列)进行滤波处理 for j in range(emg_subset.shape[1]): emg_channel = emg_subset[:, j] # 获取当前通道的数据 # 计算 STFT nperseg = int(win_length * fs) f, t, Zxx = signal.stft(emg_channel, fs=fs, window='hamming', nperseg=nperseg, boundary=None, padded=False) # 设置带通滤波的频率范围 freq_idx = np.where((f >= f_low) & (f <= f_high))[0] Zxx_filt = Zxx.copy() Zxx_filt[np.setdiff1d(np.arange(Zxx.shape[0]), freq_idx)] = 0 # 反向STFT获取滤波信号 signal_filt = signal.istft(Zxx_filt, fs=fs, window='hamming', nperseg=nperseg) filtered_subset[:, j] = signal_filt print(signal_filt ) filtered_emg_data.append(filtered_subset) print("Filtered EMG Data Shape:", [data.shape for data in filtered_emg_data])

分析下这段代码:from mne import Epochs, pick_types, events_from_annotations from mne.io import concatenate_raws from mne.io import read_raw_edf from mne.datasets import eegbci import mne import numpy as np import pandas as pd import glob import numpy as np import os from scipy import signal, fft import matplotlib.pyplot as plt path_time = "ttt.csv" # 患者发病发病起止时间表 file_dir = "chb01" path_save = "data" # 选择患者共有的通道 ch = ['FP1-F7', 'F7-T7', 'T7-P7', 'P7-O1', 'FP1-F3', 'F3-C3', 'C3-P3', 'P3-O1', 'FP2-F4', 'F4-C4', 'C4-P4', 'P4-O2', 'FP2-F8', 'F8-T8', 'T8-P8-0', 'P8-O2', 'FZ-CZ', 'CZ-PZ', 'P7-T7', 'T7-FT9', 'FT9-FT10', 'FT10-T8'] sfreq = 256 bandFreqs = [ {'name': 'Delta', 'fmin': 1, 'fmax': 3}, {'name': 'Theta', 'fmin': 4, 'fmax': 7}, {'name': 'Alpha', 'fmin': 8, 'fmax': 13}, {'name': 'Beta', 'fmin': 14, 'fmax': 31}, {'name': 'Gamma', 'fmin': 31, 'fmax': 40} ] # 定义STFT函数 def STFT(epochsData, sfreq, band=bandFreqs): f, t, Zxx = signal.stft(epochsData, fs=sfreq) bandResult = [] for iter_freq in band: index = np.where((iter_freq['fmin'] < f) & (f < iter_freq['fmax'])) portion = np.zeros(Zxx.shape, dtype=np.complex_) portion[:, :, index, :] = Zxx[:, :, index, :] _, xrec = signal.istft(portion, fs=sfreq) # 保存滤波后的结果 bandResult.append(xrec) return bandResult time = pd.read_csv(path_time,index_col="chb") files = sorted(os.listdir(file_dir)) for file in files: if os.path.splitext(file)[1] == '.edf': f = os.path.splitext(file)[0] f_str = str(os.path.splitext(os.path.splitext(file)[0])[0]) if i == 0: raws = mne.io.read_raw_edf(file_dir+"/" + file,preload=True,verbose=False) raws.pick_channels(ch) raws.filter(0.1,50.,method='iir') raw_d,raw_t = raws[:,:] i+=1 else: i+=1 if f_str in time.index: time.loc[f_str]['start'] = time.loc[f_str]['start'] * 256 + len(raw_t) time.loc[f_str]['end'] = time.loc[f_str]['end']*256 + len(raw_t) raw = mne.io.read_raw_edf(file_dir+"/" + file, preload=True,verbose=False) raw.pick_channels(ch) raw.filter(0.1,50.,method='iir') raws = concatenate_raws([raws,raw]) raws_d, raw_t = raws[:,:] d, t = raws[:,:] data = d*1e6 stft = STFT(d, sfreq) pointNum = d.shape[0] stftFreq = np.abs(fft.fft(stft[:pointNum])) data = np.transpose(stftFreq, axes=(1,3,2,0)) np.save(path_save+"/"+file_dir+".npy",data)

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