mirror of
https://github.com/eddyem/lectures.git
synced 2025-12-06 02:35:18 +03:00
add readme
This commit is contained in:
parent
13ca4c8bc2
commit
1393933d1c
482
Komp_obr_SFedU/05-analysis,uneven-NOTREADY.tex
Normal file
482
Komp_obr_SFedU/05-analysis,uneven-NOTREADY.tex
Normal file
@ -0,0 +1,482 @@
|
||||
\documentclass[10pt,pdf,hyperref={unicode}]{beamer}
|
||||
\hypersetup{pdfpagemode=FullScreen}
|
||||
\usepackage{ed}
|
||||
\usepackage{lect}
|
||||
|
||||
\title[Компьютерная обработка. Лекция 6.]{Компьютерная обработка результатов измерений}
|
||||
\subtitle{Лекция 6. Анализ временных рядов. Фурье-- и Вейвлет--анализ}
|
||||
\date{29 марта 2021 года}
|
||||
|
||||
\begin{document}
|
||||
% Титул
|
||||
\begin{frame}
|
||||
\maketitle
|
||||
\end{frame}
|
||||
% Содержание
|
||||
\begin{frame}
|
||||
\tableofcontents
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\section{Аппроксимация и интерполяция}
|
||||
\begin{frame}{Аппроксимация и интерполяция}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{defin}
|
||||
\ж Аппроксимация\н. Некоторую функцию $f(x)$, $x\in(x_0, x_1)$ требуется приближенно заменить
|
||||
некоторой функцией~$g(x)$ так, чтобы отклонение~$g(x)$ от~$f(x)$ в заданной области было наименьшим.
|
||||
\end{defin}
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
Точечная (интерполяция, среднеквадратичное приближение и т.п.) и непрерывная аппроксимации.
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{defin}
|
||||
\ж Интерполяция\н является частным случаем аппроксимации, позволяющем вычислить промежуточные
|
||||
значения дискретной функции.
|
||||
\end{defin}}
|
||||
\begin{block}{Ряд Тейлора}
|
||||
$$f(x)=f(x_0)+(x-x_0)f'(x_0)+\cdots+\frac{(x-x_0)^nf^{(n)}(x_0)}{n!}+R_n.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
Выбирая первые $N$ членов ряда Тейлора получаем разные виды интерполяции. Линейная:
|
||||
$$f_n(x)\approx y_n+(x-x_n)\frac{y_{n+1}-y_n}{x_{n+1}-x_n}.$$
|
||||
Ньютона (для равноотстоящих $x$, $h=x_{n+1}-x_n$):
|
||||
$$f^k_n(x)\approx y_n + q\Delta y_n + \frac{1(1-q)}{2!}\Delta^2y_n + \cdots
|
||||
+\frac{q(q-1)\cdots(q-k+1)}{k!}\Delta^ky_n,$$
|
||||
где $q=\dfrac{x-x_n}{h}$, $\Delta^i$~-- конечные разности ($\Delta y_n = y_{n+1}-y_n$, \dots,
|
||||
$\Delta^k y_n = \Delta^{k-1}y_{n+1} - \Delta^{k-1}y_n$).
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{}
|
||||
\begin{defin}
|
||||
\ж Сплайн\н~--- кусочная полиномиальная функция, которая на заданном отрезке может принимать очень
|
||||
простую форму, в то же время имея гибкость и гладкость.
|
||||
\end{defin}
|
||||
|
||||
\begin{block}{Степенной сплайн}
|
||||
Набор полиномов степени $k$ со следующими ограничениями:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item сплайны должны совпадать в узловых точках с задающей функцией: $p_n(x_n) = f(x_n)$;
|
||||
\item предыдущий сплайн должен переходить в следующий в точках сшивания,
|
||||
$p_n(x_n)=p_{n+1}(x_n)$;
|
||||
\item все производные до $f^{(k-1)}$ должны быть непрерывными и гладкими:
|
||||
$p^i_n(x_n)=p^i_{n+1}(x_n)$ для $i=\overline{1,k-1}$;
|
||||
\end{itemize}
|
||||
$n-1$ полином степени $k$ имеют $(k+1)(n-1)=(k+1)n-k-1$ свободных коэффициентов. Данные ограничения
|
||||
дают нам
|
||||
$n+(n-2)\cdot k=(k+1)n-2k$ уравнений. Чтобы получить еще $k-1$ уравнений, нужны дополнительные
|
||||
условия. Чем больше $k$, тем тяжелей. Поэтому обычно дальше $k=3$ не идут.
|
||||
\end{block}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{B--сплайн}
|
||||
Базисные сплайны менее подвержены влиянию изменения отдельных точек данных (изменение одной вершины
|
||||
B--сплайна степени $k$ ведет к изменению лишь $k+1$ соседних сплайнов). При этом, однако, теряются
|
||||
точные интерполяционные свойства: $p_n(x_n)\ne f(x_n)$ \so снижается влияние шумов (B--сплайн
|
||||
проходит только через первый и последний узлы, повышаем степень~--- улучшаем сглаживание данных).
|
||||
Количество узлов: $n\ge k+1$.
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{Сплайны Акимы}
|
||||
Также кубические. Устойчивы к осцилляциям. Локальность (окрестность из 5--6 точек) "--- существенно
|
||||
более быстрое разложение.
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{Кривые Безье}
|
||||
Параметрические полиномиальны кривые, проходящие через опорны точки только в начале и конце области
|
||||
определения.
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\img[0.7]{1D_Inter_polation}
|
||||
}
|
||||
\only<3>{
|
||||
\img{bezier}
|
||||
\centering{Интерполяция кривой Безье}
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\section{Модель ARMA}
|
||||
\begin{frame}{Модель ARMA (авторегрессия и скользящее среднее)}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{Авторегрессия}
|
||||
Процесс авторегрессии выражается уравнением
|
||||
$$x_k=\C + \sum_{i=1}^{n}\phi_i x_{k-i} + \epsilon_k,\qquad\text{где $\C$~-- константа,
|
||||
$\epsilon$~--
|
||||
шум.}$$
|
||||
Процесс будет стационарным, лишь если $\phi_i$ заключены в определенном диапазоне, что не приведет
|
||||
к негораниченному росту~$x_k$.
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{Скользящее среднее}
|
||||
$$x_k=\C + \epsilon_k - \sum_{i=1}^{n}\theta_i\epsilon_{k-i},\qquad\text{объект~-- сумма ошибок.}$$
|
||||
\end{block}}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\begin{block}{ARMA}
|
||||
$$x_k=\C + \epsilon_k + \sum_{i=1}^{p}\phi_i x_{k-i} + \sum_{i=1}^{q}\theta_i\epsilon_{k-i}\qquad
|
||||
\text{--- процесс ARMA(p,q).}$$
|
||||
Для определения порядков $p$ и $q$ может применяться, например, автокорреляция и частичная
|
||||
автокорреляция, ЧАКФ. Для нахождения коэффициентов~--- метод наименьших квадратов и т.п.
|
||||
|
||||
В ЧАКФ из переменных вычисляется их регрессия (удаляются линейные зависимости):
|
||||
$$PACF(k)=corr(x_{t+k}-x_{t+k}^{k-1}, x_t-x_{t}^{k-1}),$$
|
||||
$$x_{t}^{k-1}=\sum_{i=1}^{k-1}\beta_i x_{t+k-i}\qquad\text{--- СЛАУ.}$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\section{Преобразования Лапласа, Z--преобразования}
|
||||
\begin{frame}{Преобразование Лапласа}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
В линейной теории управления аналогами преобразований Фурье выступают
|
||||
преобразования Лапласа и Z--преобразования.
|
||||
|
||||
Для комплексного переменного $s$ преобразование Лапласа определяется так:
|
||||
$$
|
||||
F(s)=\LT{f(t)}(s)=\Int_0^{\infty}f(t)\e^{-st}dt.
|
||||
\label{Laplas_transform}
|
||||
$$
|
||||
Использование преобразований Лапласа имеет тот смысл, что управляющая
|
||||
функция $f(t)$ чаще всего является чисто действительной, а ее
|
||||
состояние в момент времени $t<0$ не определено или же не
|
||||
интересует исследователя.
|
||||
|
||||
$$f(t)=\ILT{F(s)}= \frac{1}{2\pi i}\lim_{\omega\to\infty}\Int_{\gamma-\omega}^{\gamma+\omega}
|
||||
\e^{st}F(s)\,ds,$$
|
||||
где $\gamma$ определяет область сходимости $F(s)$.
|
||||
\end{block}}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\begin{block}{Связь с преобразованием Фурье}
|
||||
$$
|
||||
\FT{F}\equiv F(u)=\Infint f(x)\e^{-2\pi i ux}\,dx
|
||||
$$
|
||||
$$\LT{f(t)}(2\pi u)=\Int_0^{\infty}f(t)\e^{-2\pi iut}dt=\FT{f(t)},\qquad f(t)=0\when{t<0}.$$
|
||||
Лаплас \arr Фурье: $s \arr2\pi iu $ \Arr расширение свойств ПФ на ПЛ.
|
||||
|
||||
Сведение линейных диф. уравнений к алгебраическим \Arr теория управления:
|
||||
$$\LT{\dfrac{df(t)}{dt}}(s)=s^{1}\LT{f(t)}(s)-f(0)\quad\Arr$$
|
||||
$$\quad\LT{f^{(n)}(t)}(s)=s^{n}\LT{f(t)}-\sum_{k=1}^n s^{n-k}f^{(k-1)}(0).$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<3>{
|
||||
\begin{block}{Передаточная функция}
|
||||
$i(t)$~--- входной сигнал управляющей системы, $o(t)$~---
|
||||
выходной сигнал; $I(s)=\LT{i}$, $O(s)=\LT{o}$.
|
||||
{\ж Передаточная функция} с нулевыми начальными условиями:
|
||||
$$
|
||||
T(s)=\frac{O(s)}{I(s)}.
|
||||
$$
|
||||
$T(s)$ описывает динамику системы, совершенно отвлекаясь от ее внутреннего функционирования.
|
||||
|
||||
$$o(t)=\ILT{T\cdot I}.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{Преобразование Лапласа, примеры}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{Функция Хевисайда}
|
||||
\begin{columns}
|
||||
\column{0.3\textwidth}
|
||||
$$\eta(t)=\left\{\begin{aligned}
|
||||
0,\quad t<0,\\
|
||||
1,\quad t\ge0.
|
||||
\end{aligned}\right.$$
|
||||
\column{0.7\textwidth}
|
||||
$$\displaystyle F(p)=\Int_0^\infty \eta(t)\,\e^{-st}dt=\Int_0^\infty\e^{-st}dt=\frac{1}{s},\quad\Re(
|
||||
s) > 0.$$
|
||||
\end{columns}
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{Экспонента}
|
||||
$$\Int_0^\infty\e^t\e^{-st}dt=\Int_0^\infty\e^{-t(s-1)}dt=\left.\frac{\e^{-(s-1)t}}{-(s-1)}\right|_0^\infty=
|
||||
\frac{1}{s-1},\quad \Re(s)>1;$$
|
||||
$$\Int_0^\infty\e^{\lambda t}\e^{-st}dt=\frac{1}{s-\lambda},\quad \Re(s)>\lambda.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\begin{block}{$\sin$, $\cos$}
|
||||
$$\Int_0^\infty \sin\alpha t\e^{-st}dt=\Int_0^\infty\frac{\e^{i\alpha t}-\e^{-i\alpha
|
||||
t}}{2i}\e^{-st}dt=\frac{\alpha}{s^2+\alpha^2},$$
|
||||
$$\Int_0^\infty \cos\alpha t\e^{-st}dt=\Int_0^\infty\frac{\e^{i\alpha t}+\e^{-i\alpha
|
||||
t}}{2i}\e^{-st}dt=\frac{s}{s^2+\alpha^2}.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{$\sh$, $\ch$}
|
||||
$$\Int_0^\infty \sh\alpha t\e^{-st}dt=\frac{\alpha}{s^2-\alpha^2},$$
|
||||
$$\Int_0^\infty \ch\alpha t\e^{-st}dt=\frac{s}{s^2-\alpha^2}.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<3>{\begin{block}{Диф. уравнения}
|
||||
Решить задачу Коши $x'''+x'=1$, $x(0)=x'(0)=x''(0)=0$. Вычислим преобразование Лапласа (учитывая,
|
||||
что все н.у. нулевые):
|
||||
$$s^3F(s)+sF(s)=\frac{1}{s}\Arr F(s)=\frac{1}{s^2(s^2+1)}=\frac{1}{s^2}-\frac{1}{s^2+1},$$
|
||||
Обратное преобразование:
|
||||
$$x(t)=t-\sin t.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<4>{
|
||||
\begin{block}{Конденсатор}
|
||||
Ток $i=C\frac{du}{dt}$, Лаплас: $I(s)=C(sU(s)-u(0))$. Отсюда $U(s)=\frac{I(s)}{sC}+\frac{u(0)}{s}$.
|
||||
Комплексное сопротивление $Z(s)=\left.\frac{U(s)}{I(s)}\right|_{u(0)=0}$. Импеданс
|
||||
конденсатора: $Z=\frac{1}{sC}$.
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{Индуктивность}
|
||||
$u=L\frac{di}{dt}$, $U(s)=L(sI(s)-i(0))$, $Z(s)=\left.\frac{U(s)}{I(s)}\right|_{i(0)=0}$,
|
||||
$Z=sL$.
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<5>{
|
||||
\begin{block}{Общая передаточная функция}
|
||||
Рассмотрим диф. уравнение
|
||||
$$\sum_{i=0}^n a_i y^{(i)}(t)=\sum_{j=0}^m b_j x^{(j)}(t).$$
|
||||
При нулевых начальных условиях его преобразование Лапласа:
|
||||
$$Y(s)\sum a_i s^i = X(s)\sum b_j s^j,\quad\Arr\quad
|
||||
Y(s)=\frac{b_0 + b_1 s + \ldots + b_m s^m}{a_0 + a_1 s + \ldots + a_n s^n}X(s).$$
|
||||
\ж Передаточная функция\н:
|
||||
$$W(s)=\frac{Y(s)}{X(s)}=\frac{b_0 + b_1 s + \ldots + b_m s^m}{a_0 + a_1 s + \ldots + a_n s^n}.$$
|
||||
Корни $b_i$~-- \ж нули\н передаточной функции, корни $a_i$~-- ее\ж полюса\н.
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<6>{
|
||||
\begin{block}{Переходная характеристика}
|
||||
ПХ~--- реакция системы на ступенчатую функцию (Хевисайда): $$Y(s)=\dfrac{1}{s}W(s).$$
|
||||
Основные виды: апериодическая (монотонная)~-- плавное возрастание или затухание с постоянным знаком
|
||||
производной; периодическая колебательная~-- бесконечное количество раз смены знака производной с
|
||||
постоянным периодом; колебательная апериодическая~-- период смены знака производной непостоянен,
|
||||
его количество конечно.
|
||||
|
||||
Для последовательных звеньев $W(s)=\prod_{i=1}^n W_i(s)$. У параллельных суммирующих звеньев
|
||||
$W(s)=\sum_{i=1}^n W_i(s)$.
|
||||
|
||||
Обратная связь: $Y=W_1X_1$, $X_1=X\pm X_2=X\pm W_2 W_1 X_1$, $X_1=X\pm X_1 W_1 W_2$
|
||||
$$X_1 = \frac{X}{1\mp W_1 W_2},\quad Y=\frac{W_1 X}{1\mp W_1 W_2},\quad
|
||||
W=\frac{W_1}{1\mp W_1 W_2}.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{Z--преобразования (преобразования Лорана)}
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
Являются дискретными аналогами преобразований Лапласа.
|
||||
|
||||
Z--преобразование дискретного сигнала $\mathrm{i}={i_k}$, где
|
||||
$k=0,\ldots,\infty$,
|
||||
имеет следующий вид:
|
||||
$$
|
||||
I(z)\equiv\ZT{\mathrm{i}}=\sum_{k=0}^\infty i_k(t)z^{-k},
|
||||
$$
|
||||
$$
|
||||
i_n = \IZT{I}=
|
||||
\frac1{2\pi}\Oint_C I(z)z^{n}dz,
|
||||
$$
|
||||
где $C$~-- контур, охватывающий область сходимости $Z$.
|
||||
\end{block}
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
Отклик на сдвиг:
|
||||
$$\ZT{\strut\mathrm{i}(t+n\Delta t)}=z^n\ZT{\strut\mathrm{i}(t)}.$$
|
||||
Связь с преобразованием Лапласа ($t\ll\Delta T$):
|
||||
$$\LT{\strut\mathrm{i}(t)}(s)=\ZT{\strut\mathrm{i}(t)}\e^{-st}.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\section{Фурье--анализ}
|
||||
\begin{frame}{Фурье--анализ}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{Ряд Фурье}
|
||||
$$f(x)=\sum_{n=0}^\infty a'_n\cos(nx)+\sum_{n=1}^\infty b'_n\sin(nx).$$
|
||||
Коэффициенты $a_n$ и~$b_n$ рассчитываются по формулам
|
||||
$$a_n=\rev\pi\Int_{-\pi}^\pi f(x)\cos(nx)\,dx,\qquad
|
||||
b_n=\rev\pi\Int_{-\pi}^\pi f(x)\sin(nx)\,dx.$$
|
||||
|
||||
$$\text{Если}\quad S_k(x) = \sum_{n=0}^k a'_n\cos(nx)+\sum_{n=1}^k b'_n\sin(nx),\quad\text{то}$$
|
||||
$$\lim_{n\to\infty}\Int_{-\pi}^\pi\Bigl(f(x)-S_k(x)\Bigr)dx = 0.$$
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\img{aliasing_fourier}
|
||||
\centering{Ложная синусоида (<<aliasing>>, муар).}
|
||||
}
|
||||
\only<3>{
|
||||
\begin{block}{Свойства}
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item свертка: $\FT{f\cdot g}=\sqrt{2\pi}\FT{f}\cdot\FT{g}$,
|
||||
\item дифференцирование: $\FT{f^{n}} = (2\pi i\nu)^n\FT{f}$,
|
||||
\item сдвиг: $\FT{f(x-x_0)\strut}=\e^{-2\pi i\nu x_0}\FT{f}$,
|
||||
\item частотный сдвиг: $\FT{\e^{iat}f(t)}=F(2\pi\nu-a)$,
|
||||
\item масштабирование: $\FT{\C f}=\rev{|\C|}\FT{f}(\nu/a)$,
|
||||
\item $\FT{\delta(t)\strut}=\frac1{\sqrt{2\pi}}$,
|
||||
\item $\FT{1}=\sqrt{2\pi}\delta(2\pi\nu)$,
|
||||
\item $\FT{\e^{iat}}=\sqrt{2\pi}\delta(2\pi\nu-a)$.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\img{FM-AM}
|
||||
\centering{Спектры ЧМ~(сверху) и АМ~(снизу) сигналов, образованных из двух
|
||||
одинаковых гармонических сигналов}
|
||||
}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\img{Four-filter}
|
||||
\centering{Фурье-фильтрация. Точками обозначен оригинальный сигнал, линией~---
|
||||
зашумленный сигнал, кружками~--- отфильтрованный.}
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\section{Вейвлет--анализ}
|
||||
\begin{frame}{Вейвлет--анализ}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{defin}
|
||||
\ж Вейвлеты\н~--- класс функций, использующихся для пространственной и масштабируемой локализации
|
||||
заданной функции. Семейство вейвлетов может быть образовано из функции~$\psi(x)$ (ее иногда
|
||||
называют <<материнским вейвлетом>>), ограниченной на конечном интервале. <<Дочерние>> вейвлеты
|
||||
$\psi^{a,b}(x)$ образуются из <<материнского>> путем сдвига и масштабирования.
|
||||
\end{defin}
|
||||
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
Отдельный вейвлет можно определить как
|
||||
$$\psi^{a,b}(x)=|a|^{-1/2}\psi\Bigl(\frac{x-b}{a}\Bigr).$$
|
||||
Тогда\ж базис вейвлетов\н (\it{}прямое вейвлет--преобразование\н),
|
||||
соответствующих функции~$f(x)$ определяется как
|
||||
$$W_\psi(f)(a,b)=\rev{\sqrt a}\Infint f(t)\psi^*\Bigl(\frac{t-b}{a}\Bigr)\,dt.
|
||||
\label{waveletb}$$
|
||||
где $a, b\in \mathbb{R}$, $a\ne0$.
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
% \only<2>{
|
||||
% \begin{block}{Коэффициенты}
|
||||
% $$C_{j,k}=W_\psi(f)(2^{-j},k\cdot2^{-j}).$$
|
||||
%
|
||||
% \end{block}
|
||||
% }
|
||||
\only<2>{
|
||||
\begin{block}{Дискретное вейвлет--преобразование}
|
||||
$a=a_{0}^{m},\quad b=nb_{0}$, в этом случае
|
||||
$$\psi_{{m,n}}=a_{0}^{-m/2}\psi \left(\frac {t-nb_0}{a_0^m}\right).$$
|
||||
|
||||
$$W_{m,n}=\Int_{-\infty }^{\infty }x(t)\,\psi_{m,n}^{*}(t)\,dt.$$
|
||||
|
||||
$$x(t)=K_\psi \Sum_{m=-\infty}^{\infty }\Sum_{n=-\infty }^\infty W_{m,n}\psi _{m,n}(t),$$
|
||||
где $K_\psi$~-- постоянная нормировки.
|
||||
\end{block}
|
||||
}
|
||||
% \only<2>{
|
||||
% \begin{block}{Свойства вейвлетов и требования}
|
||||
% \begin{itemize}
|
||||
% \item $\Infint\psi(t)\,dt=0$; $\Infint|\psi(t)|^2 dt<\infty$;
|
||||
% \item $\WT{af(t)+bg(t)}=a\WT{f(t)}+b\WF{g(t)}$;
|
||||
% \item $\WT{f(t-t_0)}=
|
||||
% \end{itemize}
|
||||
%
|
||||
% \end{block}
|
||||
% }
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\img[0.9]{wavelet}
|
||||
\centering{Локализация}
|
||||
}
|
||||
\only<2>{
|
||||
\img[0.6]{scale}
|
||||
\centering{Масштабирование}
|
||||
}
|
||||
\only<3>{
|
||||
\img[0.8]{fourwav}
|
||||
\centering{Фурье и вейвлеты}
|
||||
}
|
||||
\only<4>{
|
||||
\img[0.5]{curvelet}
|
||||
\centering{Курвлеты}
|
||||
}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
%%%% ROBUST & UNEVEN %%%%
|
||||
|
||||
\section{Анализ разреженных данных}
|
||||
\begin{frame}{Анализ разреженных данных}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{Корреляция}
|
||||
$$C(\tau)=\frac{[a(t)-\aver{a}][b(t+\tau)-\aver{b}]}{\sigma_a\sigma_b}$$
|
||||
$$\text{Unbinned: } U_{ij}=\frac{(a_i-\aver{a})(b_j-\aver{b})}{
|
||||
\sqrt{(\sigma_a^2-e^2_a)(\sigma_b^2-e^2_b)}},\qquad \Delta t_{ij}=t_j-t_i\qquad$$
|
||||
$$C(\tau)=\frac1{N_\tau}U_{ij,\tau},\qquad
|
||||
\tau-\Delta\tau/2\le\Delta t_{ij}\le\tau+\Delta\tau/2$$
|
||||
Не нужна интерполяция!
|
||||
\end{block}
|
||||
}\only<2>{
|
||||
\img[0.8]{scatter_corr}\centerline{Пунктир~--- корреляция через интерполяцию}}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
\begin{frame}{}
|
||||
\only<1>{
|
||||
\begin{block}{Периодограмма Ломба--Скаргла (Lomb--Scargle)}
|
||||
$$P_{x}(\omega )={\frac {1}{2}}\left({\frac {\left[\sum _{j}X_{j}\cos \omega
|
||||
(t_{j}-\tau
|
||||
)\right]^{2}}{\sum _{j}\cos ^{2}\omega (t_{j}-\tau )}}+{\frac {\left[\sum
|
||||
_{j}X_{j}\sin \omega
|
||||
(t_{j}-\tau )\right]^{2}}{\sum _{j}\sin ^{2}\omega (t_{j}-\tau )}}\right)$$
|
||||
$$\tg{2\omega \tau }={\frac {\sum _{j}\sin 2\omega t_{j}}{\sum _{j}\cos 2\omega
|
||||
t_{j}}}$$
|
||||
\end{block}
|
||||
\img{lombscargle}
|
||||
}\only<2>{
|
||||
\begin{block}{Преобразование Фурье}
|
||||
$$ P_m=\Sum_{n=1}^N p_n\e^{-i\frac{2\pi}{N}mn}\quad\Arr\quad
|
||||
P_m=\Sum_{n=1}^N p_n\e^{-i\frac{2\pi}{T}mt_n},\quad T=t_N-t_1$$
|
||||
В octave: \tt{irsa\_dft(X,Y,freq)}:
|
||||
$\displaystyle P(\nu)=\Sum_{n=1}^N p_n\e^{-i \nu_n\cdot t_n}$
|
||||
\end{block}}
|
||||
\only<3>{\img[0.8]{scat01}}
|
||||
\only<4>{\img[0.8]{scatFFT}}
|
||||
\only<3,4>{\centerline{$T=111.5\quad\Arr\quad \nu\approx0.00897$}}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
% \begin{frame}{}
|
||||
% \only<1>{
|
||||
% \begin{block}{}
|
||||
% \end{block}
|
||||
% }\only<2>{
|
||||
% \img[0.8]{}
|
||||
% }
|
||||
% \end{frame}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
\section{Робастные методы}
|
||||
\begin{frame}{Робастные методы}
|
||||
\begin{block}{}
|
||||
Робастная надежность МНК~--- 0!
|
||||
|
||||
Простейшая робастная оценка~--- медиана (можно <<засорить>> до 50\% данных!).
|
||||
Оценка <<плохости>>: $MAD=\med(x_i-\med(x))$.
|
||||
|
||||
Группировка данных и метод усеченных квадратов.
|
||||
|
||||
Метод наименьших медиан квадратов: $\min\bigl(\med(x^2)\bigr)$.
|
||||
|
||||
Оценка дисперсии: $\med(|x_i-\med(x)|)\approx0.67\sigma$.
|
||||
|
||||
M-, R-, S-, Q- оценки.
|
||||
|
||||
|
||||
\end{block}
|
||||
\end{frame}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
\begin{frame}{Спасибо за внимание!}
|
||||
\centering
|
||||
\begin{minipage}{5cm}
|
||||
\begin{block}{mailto}
|
||||
eddy@sao.ru\\
|
||||
edward.emelianoff@gmail.com
|
||||
\end{block}\end{minipage}
|
||||
\end{frame}
|
||||
\end{document}
|
||||
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/GRW+708247_0010.new.gz
Normal file
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/GRW+708247_0010.new.gz
Normal file
Binary file not shown.
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/dark_0001.fit.gz
Normal file
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/dark_0001.fit.gz
Normal file
Binary file not shown.
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/flat_0001.fit.gz
Normal file
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/flat_0001.fit.gz
Normal file
Binary file not shown.
File diff suppressed because one or more lines are too long
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/stars.fit.gz
Normal file
BIN
Komp_obr_SFedU/Materials4Pract/06/stars.fit.gz
Normal file
Binary file not shown.
5
Komp_obr_SFedU/Readme.md
Normal file
5
Komp_obr_SFedU/Readme.md
Normal file
@ -0,0 +1,5 @@
|
||||
# Лекции по дисциплине "Компьютерная обработка результатов измерений"
|
||||
|
||||
(ЮФУ, "астрофизика")
|
||||
|
||||
[Запись видео](https://youtube.com/playlist?list=PLgj9IT_3wN6TV0eC6NGez7R4XgTYZyqd3) на youtube.
|
||||
Loading…
x
Reference in New Issue
Block a user