findpeaks

Найдите локальные максимумы

Описание

пример

pks = findpeaks(data) возвращает вектор с локальными максимумами (peaks) вектора входного сигнала, data. Локальный пик является выборкой данных, которая или больше, чем ее две соседних выборки или равна Inf. Non-Inf конечные точки сигнала исключены. Если пик является плоским, функция возвращает только точку с самым низким индексом.

пример

[pks,locs] = findpeaks(data) дополнительно возвращает индексы, в которых происходит peaks.

пример

[pks,locs,w,p] = findpeaks(data) дополнительно возвращает ширины peaks как векторный w и выдающиеся положения peaks как векторный p.

пример

[___] = findpeaks(data,x) задает x как вектор местоположения и возвращает любой из выходных аргументов от предыдущих синтаксисов. locs и w описываются в терминах x.

пример

[___] = findpeaks(data,Fs) задает частоту дискретизации, Fs, из данных. Первая выборка data принят, чтобы быть взятыми в начальный момент времени. locs и w преобразованы в единицы измерения времени.

пример

[___] = findpeaks(___,Name,Value) задает аргументы пары "имя-значение" использования опций в дополнение к любому из входных параметров в предыдущих синтаксисах.

пример

findpeaks(___) без выходных аргументов строит сигнал и накладывает пиковые значения.

Примеры

свернуть все

Задайте вектор с тремя peaks и постройте его.

data = [25 8 15 5 6 10 10 3 1 20 7];
plot(data)

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Найдите локальные максимумы. Peaks выводится в порядке вхождения. Первая выборка не включена несмотря на то, чтобы быть максимумом. Для плоского пика функция возвращает только точку с самым низким индексом.

pks = findpeaks(data)
pks = 1×3

    15    10    20

Используйте findpeaks без выходных аргументов, чтобы отобразить peaks.

findpeaks(data)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Создайте сигнал, который состоит из суммы кривых нормального распределения. Задайте местоположение, высоту и ширину каждой кривой.

x = linspace(0,1,1000);

Pos = [1 2 3 5 7 8]/10;
Hgt = [3 4 4 2 2 3];
Wdt = [2 6 3 3 4 6]/100;

for n = 1:length(Pos)
    Gauss(n,:) = Hgt(n)*exp(-((x - Pos(n))/Wdt(n)).^2);
end

PeakSig = sum(Gauss);

Постройте отдельные кривые и их сумму.

plot(x,Gauss,'--',x,PeakSig)

Figure contains an axes. The axes contains 7 objects of type line.

Используйте findpeaks с настройками по умолчанию, чтобы найти peaks сигнала и их местоположений.

[pks,locs] = findpeaks(PeakSig,x);

Постройте peaks с помощью findpeaks и пометьте их.

findpeaks(PeakSig,x)

text(locs+.02,pks,num2str((1:numel(pks))'))

Figure contains an axes. The axes contains 8 objects of type line, text.

Сортировка peaks от самого высокого до самого короткого.

[psor,lsor] = findpeaks(PeakSig,x,'SortStr','descend');

findpeaks(PeakSig,x)

text(lsor+.02,psor,num2str((1:numel(psor))'))

Figure contains an axes. The axes contains 8 objects of type line, text.

Создайте сигнал, который состоит из суммы кривых нормального распределения, едущих на полном периоде косинуса. Задайте местоположение, высоту и ширину каждой кривой.

x = linspace(0,1,1000);

base = 4*cos(2*pi*x);

Pos = [1 2 3 5 7 8]/10;
Hgt = [3 7 5 5 4 5];
Wdt = [1 3 3 4 2 3]/100;

for n = 1:length(Pos)
    Gauss(n,:) =  Hgt(n)*exp(-((x - Pos(n))/Wdt(n)).^2);
end

PeakSig = sum(Gauss)+base;

Постройте отдельные кривые и их сумму.

plot(x,Gauss,'--',x,PeakSig,x,base)

Figure contains an axes. The axes contains 8 objects of type line.

Используйте findpeaks определять местоположение и строить peaks, который имеет выдающееся положение по крайней мере 4.

findpeaks(PeakSig,x,'MinPeakProminence',4,'Annotate','extents')

Figure contains an axes. The axes contains 4 objects of type line. These objects represent signal, peak, prominence, width (half-prominence).

Самый высокий и самый низкий peaks является единственными единицами, которые удовлетворяют условию.

Отобразите выдающиеся положения и ширины в половине выдающегося положения всего peaks.

[pks,locs,widths,proms] = findpeaks(PeakSig,x);
widths
widths = 1×6

    0.0154    0.0431    0.0377    0.0625    0.0274    0.0409

proms
proms = 1×6

    2.6816    5.5773    3.1448    4.4171    2.9191    3.6363

Солнечные пятна являются циклическим явлением. Их номер, как известно, достигает максимума примерно каждые 11 лет.

Загрузите файл sunspot.dat, который содержит среднее количество солнечных пятен, наблюдаемых каждый год от 1 700 до 1987. Найдите и постройте максимумы.

load sunspot.dat

year = sunspot(:,1);
avSpots = sunspot(:,2);

findpeaks(avSpots,year)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Улучшите свою оценку длительности цикла путем игнорирования peaks, который является очень друг близко к другу. Найдите и постройте peaks снова, но теперь ограничьте приемлемые разделения от пика к пику значениями, больше, чем шесть лет.

findpeaks(avSpots,year,'MinPeakDistance',6)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Используйте пиковые местоположения, возвращенные findpeaks вычислить средний интервал между максимумами.

[pks,locs] = findpeaks(avSpots,year,'MinPeakDistance',6);

meanCycle = mean(diff(locs))
meanCycle = 10.9600

Создайте datetime массив с помощью данных года. Примите, что солнечные пятна считались каждый год 20-го марта, близко к весеннему равноденствию. Найдите пиковые годы солнечного пятна. Используйте years функция, чтобы задать минимальное пиковое разделение как duration.

ty = datetime(year,3,20);

[pk,lk] = findpeaks(avSpots,ty,'MinPeakDistance',years(6));

plot(ty,avSpots,lk,pk,'o')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Вычислите средний цикл солнечной активности с помощью datetime функциональность.

dttmCycle = years(mean(diff(lk)))
dttmCycle = 10.9600

Создайте расписание с данными. Задайте переменную времени в годах. Отобразите данные на графике. Покажите последние пять записей расписания.

TT = timetable(years(year),avSpots);
plot(TT.Time,TT.Variables)

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

entries = TT(end-4:end,:)
entries=5×1 timetable
      Time      avSpots
    ________    _______

    1983 yrs     66.6  
    1984 yrs     45.9  
    1985 yrs     17.9  
    1986 yrs     13.4  
    1987 yrs     29.3  

Загрузите звуковой сигнал, произведенный на уровне 7 418 Гц. Выберите 200 выборок.

load mtlb
select = mtlb(1001:1200);

Найдите peaks, который разделяется по крайней мере на 5 мс.

Применять это ограничение, findpeaks выбирает самый высокий пик в сигнале и устраняет весь peaks в 5 мс из него. Функция затем повторяет процедуру для самого высокого остающегося пика и выполняет итерации, пока это не исчерпывает peaks, чтобы рассмотреть.

findpeaks(select,Fs,'MinPeakDistance',0.005)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Найдите peaks, который имеет амплитуду по крайней мере 1 В.

findpeaks(select,Fs,'MinPeakHeight',1)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Найдите peaks, который на по крайней мере 1 В выше, чем их соседние выборки.

findpeaks(select,Fs,'Threshold',1)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Найдите peaks, который понижается по крайней мере на 1 В с обеих сторон, прежде чем сигнал достигает более высокого значения.

findpeaks(select,Fs,'MinPeakProminence',1)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Датчики могут возвратить отсеченные показания, если данные больше, чем данная точка насыщения. Можно принять решение игнорировать этот peaks как бессмысленный или включить их к анализу.

Сгенерируйте сигнал, который состоит из продукта тригонометрических функций частот 5 Гц и 3 Гц, встроенные в белый Гауссов шум отклонения 0,1 ². Сигнал производится в течение одной секунды на уровне 100 Гц. Сбросьте генератор случайных чисел для восстанавливаемых результатов.

rng default

fs = 1e2;
t = 0:1/fs:1-1/fs;

s = sin(2*pi*5*t).*sin(2*pi*3*t)+randn(size(t))/10;

Симулируйте влажное измерение путем усечения каждого чтения, которое больше заданного, связанного 0,32. Постройте влажный сигнал.

bnd = 0.32;
s(s>bnd) = bnd;

plot(t,s)
xlabel('Time (s)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Найдите peaks сигнала. findpeaks отчеты только возрастающее ребро каждого плоского пика.

[pk,lc] = findpeaks(s,t);

hold on
plot(lc,pk,'x')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line.

Используйте 'Threshold' пара "имя-значение", чтобы исключить плоский peaks. Потребуйте минимального амплитудного различия 10-4 между пиком и его соседями.

[pkt,lct] = findpeaks(s,t,'Threshold',1e-4);

plot(lct,pkt,'o','MarkerSize',12)

Figure contains an axes. The axes contains 3 objects of type line.

Создайте сигнал, который состоит из суммы кривых нормального распределения. Задайте местоположение, высоту и ширину каждой кривой.

x = linspace(0,1,1000);

Pos = [1 2 3 5 7 8]/10;
Hgt = [4 4 2 2 2 3];
Wdt = [3 8 4 3 4 6]/100;

for n = 1:length(Pos)
    Gauss(n,:) =  Hgt(n)*exp(-((x - Pos(n))/Wdt(n)).^2);
end

PeakSig = sum(Gauss);

Постройте отдельные кривые и их сумму.

plot(x,Gauss,'--',x,PeakSig)
grid

Figure contains an axes. The axes contains 7 objects of type line.

Измерьте ширины peaks с помощью половины выдающегося положения в качестве ссылки.

findpeaks(PeakSig,x,'Annotate','extents')

Figure contains an axes. The axes contains 4 objects of type line. These objects represent signal, peak, prominence, width (half-prominence).

Измерьте ширины снова, на этот раз с помощью половины высоты в качестве ссылки.

findpeaks(PeakSig,x,'Annotate','extents','WidthReference','halfheight')
title('Signal Peak Widths')

Figure contains an axes. The axes with title Signal Peak Widths contains 6 objects of type line. These objects represent signal, peak, height, width (half-height), border.

Входные параметры

свернуть все

Входные данные в виде вектора. data должно быть действительным и должен иметь по крайней мере три элемента.

Типы данных: double | single

Местоположения в виде вектора или datetime массив. x должен увеличиться монотонно и иметь ту же длину как data. Если x не использован, затем индексы data используются в качестве местоположений.

Типы данных: double | single | datetime

Частота дискретизации в виде положительной скалярной величины. Частота дискретизации является количеством выборок в единицу времени. Если модуль времени является секундами, частота дискретизации имеет модули герц.

Типы данных: double | single

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

Пример: 'SortStr','descend','NPeaks',3 находит три самых высоких peaks сигнала.

Максимальное количество peaks, чтобы возвратиться в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'NPeaks' и положительный целочисленный скаляр. findpeaks действует от первого элемента входных данных и завершает работу, когда количество peaks достигает значения 'NPeaks'.

Типы данных: double | single

Пиковая сортировка в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'SortStr' и одно из этих значений:

  • 'none' возвращает peaks в порядке, в котором они происходят во входных данных.

  • 'ascend' возвращает peaks в возрастании или увеличении порядка, от самого маленького до самого большого значения.

  • 'descend' возвращает peaks в порядке убывания, от самого большого до наименьшего значения.

Минимальная пиковая высота в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'MinPeakHeight' и действительный скаляр. Используйте этот аргумент, чтобы иметь findpeaks возвратите только тот peaks выше, чем 'MinPeakHeight'. Определение минимальной пиковой высоты может уменьшать время вычислений.

Типы данных: double | single

Минимальное пиковое выдающееся положение в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'MinPeakProminence' и действительный скаляр. Используйте этот аргумент, чтобы иметь findpeaks возвратите только тот peaks, который имеет относительную важность, по крайней мере, 'MinPeakProminence'. Для получения дополнительной информации смотрите Выдающееся положение.

Типы данных: double | single

Минимальная разность высот между пиком и его соседями в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'Threshold' и неотрицательный действительный скаляр. Используйте этот аргумент, чтобы иметь findpeaks возвратите только тот peaks, который превышает их мгновенные соседние значения, по крайней мере, значением 'Threshold'.

Типы данных: double | single

Минимальное пиковое разделение в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'MinPeakDistance' и положительный действительный скаляр. Когда вы задаете значение для 'MinPeakDistance', алгоритм выбирает самый высокий пик в сигнале и игнорирует весь peaks в 'MinPeakDistance' из него. Функция затем повторяет процедуру для самого высокого остающегося пика и выполняет итерации, пока это не исчерпывает peaks, чтобы рассмотреть.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем 'MinPeakDistance' должен быть описан в терминах x. Если x datetime массив, затем задайте 'MinPeakDistance' как duration скаляр или в виде числа описывается в днях.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем 'MinPeakDistance' должен быть описан в модулях времени.

  • Если вы не задаете никакой x ни Fs, затем 'MinPeakDistance' должен быть описан в модулях выборок.

Используйте этот аргумент, чтобы иметь findpeaks проигнорируйте маленький peaks, который происходит в окружении более крупного пика.

Типы данных: double | single | duration

Ссылочная высота для измерений ширины в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'WidthReference' и любой 'halfprom' или 'halfheight'. findpeaks оценивает ширину пика как расстояние между точками, где убывающий сигнал прерывает горизонтальную ссылочную линию. Высота линии выбрана с помощью критерия, заданного в 'WidthReference':

  • 'halfprom' располагает ссылочную линию ниже пика на вертикальном расстоянии, равном половине пикового выдающегося положения. Смотрите Выдающееся положение для получения дополнительной информации.

  • 'halfheight' располагает ссылочную линию в половине пиковой высоты. Линия является усеченной, если какая-либо из ее точек пересечения лежит за пределами границ peaks, выбранного установкой 'MinPeakHeight', 'MinPeakProminence', и 'Threshold'. Граница между peaks задана горизонтальным положением самого низкого оврага между ними. Peaks с высотой меньше, чем нуль отбрасывается.

Местоположения точек пересечения вычисляются линейной интерполяцией.

Минимальная пиковая ширина в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'MinPeakWidth' и положительный действительный скаляр. Используйте этот аргумент, чтобы выбрать только тот peaks, который имеет ширины, по крайней мере, 'MinPeakWidth'.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем 'MinPeakWidth' должен быть описан в терминах x. Если x datetime массив, затем задайте 'MinPeakWidth' как duration скаляр или в виде числа описывается в днях.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем 'MinPeakWidth' должен быть описан в модулях времени.

  • Если вы не задаете никакой x ни Fs, затем 'MinPeakWidth' должен быть описан в модулях выборок.

Типы данных: double | single | duration

Максимальная пиковая ширина в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'MaxPeakWidth' и положительный действительный скаляр. Используйте этот аргумент, чтобы выбрать только тот peaks, который имеет ширины в большей части 'MaxPeakWidth'.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем 'MaxPeakWidth' должен быть описан в терминах x. Если x datetime массив, затем задайте 'MaxPeakWidth' как duration скаляр или в виде числа описывается в днях.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем 'MaxPeakWidth' должен быть описан в модулях времени.

  • Если вы не задаете никакой x ни Fs, затем 'MaxPeakWidth' должен быть описан в модулях выборок.

Типы данных: double | single | duration

Стиль графика в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'Annotate' и одно из этих значений:

  • 'peaks' строит сигнал и аннотирует местоположение и значение каждого пика.

  • 'extents' строит сигнал и аннотирует местоположение, значение, ширину и выдающееся положение каждого пика.

Этот аргумент проигнорирован, если вы вызываете findpeaks с выходными аргументами.

Выходные аргументы

свернуть все

Локальные максимумы, возвращенные как вектор из значений сигналов. Если нет никаких локальных максимумов, то pks isempty.

Пиковые местоположения, возвращенные как вектор.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем locs содержит значения x в пиковых индексах.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем locs числовой вектор моментов времени с разницей во времени 1/Fs между последовательными выборками.

  • Если вы не задаете никакой x ни Fs, затем locs вектор из целочисленных индексов.

Пиковые ширины, возвращенные как вектор из вещественных чисел. Ширина каждого пика вычисляется как расстояние между точками налево и правом пика, где сигнал прерывает ссылочную линию, высота которой задана WidthReference. Сами точки найдены линейной интерполяцией.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем ширины описываются в терминах x.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем ширины описываются в модулях времени.

  • Если вы не задаете никакой x ни Fs, затем ширины описываются в модулях выборок.

Пиковые выдающиеся положения, возвращенные как вектор из вещественных чисел. Выдающееся положение пика является минимальным вертикальным расстоянием, что сигнал должен убывать по обе стороны от пика прежде или поднимающийся назад на уровень выше, чем пик или достигающий конечной точки. Смотрите Выдающееся положение для получения дополнительной информации.

Больше о

свернуть все

Выдающееся положение

Выдающееся положение пика измеряется, насколько пик выделяется из-за его внутренней высоты и его местоположения относительно другого peaks. Низкий изолированный пик может быть более видным, чем тот, который выше, но является в противном случае обыкновенным членом высокой области значений.

Измерять выдающееся положение пика:

  1. Поместите маркер в пик.

  2. Расширьте горизонтальную линию от пика налево и прямо пока линия не выполнит одно из следующих действий:

    • Пересекает сигнал, потому что существует более высокий пик

    • Достигает левого или правого конца сигнала

  3. Найдите минимум сигнала в каждом из этих двух интервалов заданным на Шаге 2. Эта точка является или оврагом или одной из конечных точек сигнала.

  4. Выше двух минимумов интервала задает контрольный уровень. Высота пика выше этого уровня является своим выдающимся положением.

findpeaks не делает предположения о поведении сигнала вне его конечных точек, безотносительно их высоты. Это отражается на  Шагах 2 и 4 и часто влияет на значение контрольного уровня. Рассмотрите, например, peaks этого сигнала:

Пиковый номерОставленный интервал находится между пиком иПравильный интервал находится между пиком иСамая низкая точка на левом интервалеСамая низкая точка на правильном интервалеКонтрольный уровень (самый высокий минимум)
1Оставленный конецПересечение должного достигнуть максимума 2Оставленная конечная точкаaa
2Оставленный конецПравильный конецОставленная конечная точкаhОставленная конечная точка
3Пересечение должного достигнуть максимума 2Пересечение должного достигнуть максимума 4bcc
4Пересечение должного достигнуть максимума 2Пересечение должного достигнуть максимума 6bdb
5Пересечение должного достигнуть максимума 4Пересечение должного достигнуть максимума 6dee
6Пересечение должного достигнуть максимума 2Правильный конецdhd
7Пересечение должного достигнуть максимума 6Пересечение должного достигнуть максимума 8fgg
8Пересечение должного достигнуть максимума 6Правильный конецfhf
9Пересечение должного достигнуть максимума 8Пересечение из-за правильной конечной точкиhii

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Представленный в R2007b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте