Wolfram 语言

保持结构的平滑处理

全变分拟合正则化 (total variation fit regularization) 可用于滤除信号中的噪声,同时保留重要的跳变信号。

这个例子演说明了采用 Wolfram 语言函数的直接建模法,可通过 NArgMin 以自然方式实现全变分拟合正则化。

对于信号 ,可通过求出最小化 的值 来完成,其中 是元素为 的向量,λ 是用于在降噪和保持与信号 的相近之间进行权衡的参数。

考虑 2008 年金融危机期间的道琼斯工业平均指数。从长远来看,有很多日常波动可被视为噪音。

信号是股票指数序列。

时平滑过的指数。使用 Method->"Convex",因为对于如此多的变量,其他方法即便成功也会非常的慢。

将平滑过的指数与实际指数相比较。

平滑过的指数显示了主要趋势,但丢失了一些重要特征。保留特征与平滑程度之间存在折衷,由 决定。如果 ,不进行平滑处理,因此 。 另一方面,如果 接近 将接近于一个恒定的信号。 绘制 取不同值时全变分 vs 与原始信号之间的偏差的关系图,可从中看出达到最佳平衡的 值。

处曲线有一个明显的弯曲,表明这种情况下达成了合理的平衡。

取有些值时平滑过的指数看起来很有趣。

最小化也可以被视为用正则化进行最小二乘拟合。可以在 Fit 中使用新的 FitRegularization 选项来完成此操作。

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