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MATLABはMathWorksで開発された数値計算や数値の視覚化のための高水準の対話型プログラミング環境です。

Matplotlib

MatplotlibはPythonのおよび、NumPy用のグラフ描画ライブラリです。多くの場合、IPythonと連携して使われます。

NumPy

NumPyはPythonのプログラミング言語の科学的と数学的なコンピューティングに関する拡張モジュールです。

関数

関数(ファンクション・メソッド・サブルーチンとも呼ばれる)は、はプログラムのコードの一部であり、ある特定のタスクを処理するように設計されたものです。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

Q&A

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関数を波長と強度にフーリエ変換したやつを分光器のデータ(波長800nm、強度4000くらい)に最小二乗法でfittingしたいです。

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投稿2021/02/17 15:15

前提・実現したいこと

関数を波長と強度にフーリエ変換したやつを分光器のデータ(波長800nm、強度4000くらい)に最小二乗法でfittingしたいです。

発生している問題・エラーメッセージ

fittingがうまくいかないです。 ガウス関数が時間tに対するyの式であり、yがフーリエ変換によってできたとしたら、 それを波長に対して並べる必要があると思いますが、 どのような操作が必要かわかりません。 (問題の原因が他のところにあるかもしれません。)

該当のソースコード

#データを読み込む(xは波長、yはスペクトル、強度)とする。 #元のデータは波長800nmで強度4000ぐらいのガウス分布 from scipy.optimize import curve_fit import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib.cm as cm import pandas as pd import csv import math dataset = pd.read_csv('/Users/kaiseki/taishou.csv',header=None,names=['0','1','2','3','4','5','6']) dataset.head() fileset=[0,50,100,150,200,250] x = dataset['0'] #xは波長 with open('/Users/123/0.final_report/2. bunko_fitting/bunko_kaiseki.csv','w') as f: writer = csv.writer(f,lineterminator='\n') #周波数に対して同間隔で切る方法は? for j in range(1,2,1): fig = plt.figure(figsize=(15, 10), dpi=200) y = dataset[str(j)] #yは強度 y=np.abs(y)  plt.subplot(1, 3, 1) def func(t, *params): #paramsの長さでフィッティングする関数の数を判別。 num_func = int(len(params)/4) #ガウス関数にそれぞれのパラメータを挿入してy_listに追加。 y_list = [] for i in range(num_func): y = np.zeros_like(t) param_range = list(range(4*i,4*(i+1),1)) amp = params[int(param_range[0])] #5? ctr = params[int(param_range[1])] pulsewidth = params[int(param_range[2])] #pulseのルートが本当のパルス! wavelength = params[int(param_range[3])] #800? y1 = amp*np.exp(-(t-1/2*ctr)**2/pulsewidth**2)*np.sin((2*np.pi)*(t-1/2*ctr)/wavelength) #12/25 np.pi 追加 y0 = y1 spectrum = np.fft.fft(y0) abs_spectrum = np.abs(spectrum) # FFTの複素数結果を絶対に変換 #abs_spectrum=abs_spectrum[0:math.floor(step/2)] y = y + abs_spectrum y_list.append(y) #y_listに入っているすべてのガウス関数を重ね合わせる。 y_sum = np.zeros_like(t) for i in y_list: y_sum = y_sum + i #最後にバックグラウンドを追加。 y_sum = y_sum + params[-1] return y_sum def fit_plot(t, *params): num_func = int(len(params)/4) y_list = [] for i in range(num_func): y = np.zeros_like(t) param_range = list(range(4*i,4*(i+1),1)) amp = params[int(param_range[0])] #5? ctr = params[int(param_range[1])] pulsewidth = params[int(param_range[2])] #pulseのルートが本当のパルス! wavelength = params[int(param_range[3])] #800? y1 = amp*np.exp(-(t-1/2*ctr)**2/pulsewidth**2)*np.sin((2*np.pi)*(t-1/2*ctr)/wavelength)#12/25 np.pi 追加 y0 = y1 spectrum = np.fft.fft(y0) abs_spectrum = np.abs(spectrum) # FFTの複素数結果を絶対に変換 y = y + abs_spectrum y_list.append(y) return y_list #初期値のリストを作成 #[amp,ctr,wid] guess = [] if j==1: guess.append([50, 1e3, 3e1, 800]) elif j==2: guess.append([10,0.5e3,3e4,800]) elif j==3: guess.append([100,0.34e3,6e3,800]) elif j==4: guess.append([100,0.5e3,6e3,800]) elif j==5: guess.append([100,0.67e3,6e3,800]) elif j==6: guess.append([100,0.84e3,6e3,800]) #バックグラウンドの初期値 background = 5 #初期値リストの結合 guess_total = [] for i in guess: guess_total.extend(i) guess_total.append(background) popt, pcov = curve_fit(func, x, y, p0=guess_total) fit = func(x, *popt) plt.plot(x, y, "-o") plt.plot(x, fit , ls='-', c='black', lw=1) y_list = fit_plot(x, *popt) baseline = np.zeros_like(x) + popt[-1] for n,i in enumerate(y_list): plt.fill_between(x, i, baseline, facecolor=cm.rainbow(n/len(y_list)), alpha=0.3) plt.xlim(760,840) plt.ylim(-100,4000)

試したこと

ここに問題に対して試したことを記載してください。

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

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