findpeaks

Найти локальные максимумы

Описание

пример

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

пример

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

пример

[pks,locs,w,p] = findpeaks(data) дополнительно возвращает ширины peaks в качестве вектора w и известности peaks как вектора p.

пример

[___] = findpeaks(data,x) задает x в качестве вектора местоположения и возвращает любой из выходных аргументов из предыдущих синтаксисов. locs и w выражены в терминах x.

пример

[___] = findpeaks(data,Fs) задает частоту дискретизации, Fs, данных. Первая выборка data принято в начальный момент времени году. locs и w преобразуются в модули.

пример

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

пример

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

Примеры

свернуть все

Задайте вектор с тремя пиками и постройте график.

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 выводятся в порядке вхождения. Первая выборка не включена, несмотря на то, что является максимальным. Для плоского пика функция возвращает только точку с самым низким индексом.

pks = findpeaks(data)
pks = 1×3

    15    10    20

Использование findpeaks без выходные аргументы для отображения peaks.

findpeaks(data)

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

Создайте сигнал, который состоит из суммы кривых колокола. Укажите 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 график отдельных кривых и их суммы.

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

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

Использование findpeaks с настройками по умолчанию, чтобы найти peaks сигнала и их местоположения.

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

Постройте график 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.

Отсортируйте peaks от самых высоких до самых коротких.

[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 колокола, катающихся на полном периоде косинуса. Укажите 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 график отдельных кривых и их суммы.

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

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

Использование findpeaks для определения местоположения и построения peaks, которые имеют известность не менее 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 являются единственными таковыми, которые удовлетворяют условию.

Отобразите проминенции и ширины на половинном значении 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 число, как известно, достигает максимума примерно каждые 11 лет.

Загрузите файл sunspot.dat, которая содержит среднее количество солнечных пятен, наблюдаемых каждый год с 1700 по 1987 год. Найдите и постройте график максимумов.

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, игнорируя peaks, которые очень близки друг к другу. Найдите и постройте график peaks снова, но теперь ограничьте приемлемые разделения пик-пик значениями более шести лет.

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

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

Используйте пиковые местоположения, возвращенные findpeaks для вычисления среднего интервала между максимумами.

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

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

Создайте datetime массив с использованием данных года. Предположим, что солнечные пятна подсчитывались каждый год 20 марта, близко к весеннему равноденствию. Найдите пик солнечного пятна лет. Используйте years функция, чтобы задать минимальное разделение пиков 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 среднее значение цикла солнечного пятна с помощью datetime функциональность.

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

Составьте расписание с данными. Задайте переменную времени в годах. Постройте график данных. Отображение последних пяти 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 аудиосигнал, дискретизированный с частотой 7418 Гц. Выберите 200 выборки.

load mtlb
select = mtlb(1001:1200);

Найдите peaks, которые разделены не менее чем на 5 мс.

Чтобы применить это ограничение, findpeaks выбирает самый высокий пик в сигнале и устраняет весь peaks в пределах 5 мс от него. Функция затем повторяет процедуру для самого высокого оставшегося пика и итерация до тех пор, пока у нее не закончатся peaks, которые нужно учитывать.

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

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

Найдите peaks, которые имеют амплитуду не менее 1 В.

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

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

Найдите peaks, которые по крайней мере на 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, которые падают по крайней мере на 1 В с каждой стороны, прежде чем сигнал достигнет более высокого значения.

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

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

Датчики могут возвращать отсеченные показания, если данные больше заданной точки насыщения. Вы можете принять решение игнорировать эти пики как бессмысленные или включить их в свой анализ.

Сгенерируйте сигнал, который состоит из продукта тригонометрических функций частот 5 Гц и 3 Гц, встроенных в белый Гауссов шум отклонения 0,1 ². Сигнал дискретизируется в течение одной секунды со скоростью 100 Гц. Сбросьте генератор случайных чисел для воспроизводимых 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 насыщенное измерение путем усечения каждого показания, которое больше заданной границы 0,32. Постройте график насыщенного сигнала.

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.

Определите местоположение peaks сигнала. findpeaks сообщает только переднее 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. Требовать минимальное различие амплитуды 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 колокола. Укажите 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 график отдельных кривых и их суммы.

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

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

Измерьте ширины peaks, используя половинную известность как ссылку.

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).

Еще раз измерьте ширину, на этот раз используя половину высоты в качестве опорной.

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, заданные как вектор. data должен быть реальным и должен иметь по крайней мере три элемента.

Типы данных: double | single

Местоположения, заданные как вектор или datetime массив. x должен увеличиться монотонно и иметь ту же длину, что и data. Если x опускается, тогда индексы data используются как местоположения.

Типы данных: double | single | datetime

Частота дискретизации, заданная как положительная скалярная величина. Частота дискретизации является количеством выборок в единицу времени. Если модулем времени является секунды, частота дискретизации имеет модули измерения hertz.

Типы данных: double | single

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте необязательные разделенные разделенными запятой парами Name,Value аргументы. Name - имя аргумента и Value - соответствующее значение. Name должны находиться внутри кавычек. Можно задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

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

Максимальное количество peaks, заданное как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'NPeaks' и положительный целочисленный скаляр. findpeaks действует от первого элемента входных данных и заканчивается, когда количество peaks достигает значения 'NPeaks'.

Типы данных: double | single

Пиковая сортировка, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'SortStr' и одно из следующих значений:

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

  • 'ascend' возвращает peaks в порядке возрастания или увеличения от наименьшего до наибольшего значения.

  • 'descend' возвращает peaks в порядке убывания от наибольшего до наименьшего значения.

Минимальная пиковая высота, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'MinPeakHeight' и настоящий скаляр. Используйте этот аргумент для findpeaks возвращают только те пики выше 'MinPeakHeight'. Установка минимальной высоты пика может сократить время вычислений.

Типы данных: double | single

Минимальная пиковая известность, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'MinPeakProminence' и настоящий скаляр. Используйте этот аргумент для findpeaks возвращают только те пики, которые имеют относительную важность как минимум 'MinPeakProminence'. Для получения дополнительной информации смотрите Prominence.

Типы данных: double | single

Минимальное различие высот между пиком и его соседями, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'Threshold' и неотрицательный действительный скаляр. Используйте этот аргумент для findpeaks возвращают только те пики, которые превышают их непосредственные соседние значения по крайней мере на значение 'Threshold'.

Типы данных: double | single

Минимальное разделение пиков, заданное как разделенная разделенными запятой парами, состоящая 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' его. Функция затем повторяет процедуру для самого высокого оставшегося пика и итерация до тех пор, пока у нее не закончатся peaks, которые нужно учитывать.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем 'MinPeakDistance' должны быть выражены в терминах x. Если x является datetime массив, затем задайте 'MinPeakDistance' как duration скаляром или как числовым скаляром, выраженной в днях.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем 'MinPeakDistance' должно быть выражено в единицах времени.

  • Если вы не задаете ни одного xни Fs, затем 'MinPeakDistance' должны быть выражены в единицах выборок.

Используйте этот аргумент для findpeaks игнорируйте небольшой peaks, которые происходят в районе большей вершины.

Типы данных: double | single | duration

Эталонная высота для измерений ширины, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'WidthReference' и любой из них 'halfprom' или 'halfheight'. findpeaks оценивает ширину пика как расстояние между точками, где нисходящий сигнал перехватывает горизонтальную исходную линию. Высота линии выбирается с помощью критерия, заданного в 'WidthReference':

  • 'halfprom' позиционирует ссылку линию под пиком на вертикальном расстоянии, равном половине пиковой известности. Смотрите Prominence для получения дополнительной информации.

  • 'halfheight' позиционирует ссылку линию на половине высоты пика. Линия обрезается, если какая-либо из ее точек точки пересечения находится за границами выбранного peaks путем установки 'MinPeakHeight', 'MinPeakProminence', и 'Threshold'. Граница между peaks определяется горизонтальным положением самого низкого оврага между ними. Peaks с высотой менее нуля отбрасываются.

Местоположения точек точки пересечения вычисляются линейной интерполяцией.

Минимальная пиковая ширина, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'MinPeakWidth' и положительный действительный скаляр. Используйте этот аргумент, чтобы выбрать только те пики, которые имеют ширину не менее 'MinPeakWidth'.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем 'MinPeakWidth' должны быть выражены в терминах x. Если x является datetime массив, затем задайте 'MinPeakWidth' как duration скаляром или как числовым скаляром, выраженной в днях.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем 'MinPeakWidth' должно быть выражено в единицах времени.

  • Если вы не задаете ни одного xни Fs, затем 'MinPeakWidth' должны быть выражены в единицах выборок.

Типы данных: double | single | duration

Максимальная пиковая ширина, заданная как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'MaxPeakWidth' и положительный действительный скаляр. Используйте этот аргумент для выбора только тех пиков, которые имеют ширину не более 'MaxPeakWidth'.

  • Если вы задаете вектор местоположения, x, затем 'MaxPeakWidth' должны быть выражены в терминах x. Если x является datetime массив, затем задайте 'MaxPeakWidth' как duration скаляром или как числовым скаляром, выраженной в днях.

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем 'MaxPeakWidth' должно быть выражено в единицах времени.

  • Если вы не задаете ни одного xни Fs, затем 'MaxPeakWidth' должны быть выражены в единицах выборок.

Типы данных: double | single | duration

Стиль графика, заданный как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'Annotate' и одно из следующих значений:

  • 'peaks' строит график сигнала и аннотирует местоположение и значение каждого пика.

  • 'extents' строит график сигнала и аннотирует местоположение, значение, ширину и известность каждого пика.

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

Выходные аргументы

свернуть все

Локальные максимумы, возвращенные как вектор значений сигналов. Если локальных максимумов нет, то pks пуст.

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 является числовым вектором моментов времени с временного различия 1/ Fs между последовательными выборками.

  • Если вы не задаете ни одного xни Fs, затем locs является вектором целочисленных индексов.

Пиковые ширины, возвращенные как вектор вещественных чисел. Ширина каждого пика вычисляется как расстояние между точками слева и справа от пика, где сигнал перехватывает ссылку линии, высота которого задана WidthReference. Сами точки находят путем линейной интерполяции.

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

  • Если вы задаете частоту дискретизации, Fs, затем ширины выражаются в единицах времени.

  • Если вы не задаете ни одного xни Fs, затем ширины выражаются в единицах выборок.

Пиковые проминенции, возвращенные как вектор вещественных чисел. Известность пика является минимальным вертикальным расстоянием, которое сигнал должен опуститься с каждой стороны пика, прежде чем подняться назад на уровень выше пика или достигнуть конечной точки. Смотрите Prominence для получения дополнительной информации.

Подробнее о

свернуть все

Выдающееся положение

Известность пика измеряет, насколько пик выделяется из-за собственной высоты и расположения относительно другого peaks. Низкий изолированный пик может быть более заметным, чем тот, который выше, но в противном случае является ничем не примечательным представитель высокой области значений.

Чтобы измерить известность пика:

  1. Поместите маркер на пик.

  2. Удлините горизонтальную линию от пика налево и вправо, пока линия не сделает одно из следующих:

    • Пересекает сигнал, потому что существует более высокий пик

    • Достигает левого или правого конца сигнала

  3. Найдите минимум сигнала в каждом из двух интервалов, определенных на шаге 2. Эта точка является или оврагом, или одной из сигнальных конечных точек.

  4. Более высокий из двух минимумов интервала задает уровень ссылки. Высота пика над этим уровнем является его известностью.

findpeaks не делает никаких предположений о поведении сигнала за пределами его конечных точек, независимо от их высоты. Это отражено на шагах 2 и 4 и часто влияет на значение опорного уровня. Рассмотрим, например, peaks этого сигнала:

Пиковое числоЛевый интервал лежит между пикамиПравый интервал лежит между пикамиСамая низкая точка левого интервалаСамая низкая точка правого интервалаЭталонный уровень (наивысший минимум)
1Левый конецПересечение из-за пика 2Левая конечная точкаaa
2Левый конецПравый конецЛевая конечная точкаhЛевая конечная точка
3Пересечение из-за пика 2Пересечение из-за пика 4bcc
4Пересечение из-за пика 2Пересечение из-за пика 6bdb
5Пересечение из-за пика 4Пересечение из-за пика 6dee
6Пересечение из-за пика 2Правый конецdhd
7Пересечение из-за пика 6Пересечение из-за пика 8fgg
8Пересечение из-за пика 6Правый конецfhf
9Пересечение из-за пика 8Пересечение из-за правой конечной точкиhяя

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2007b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте