scipy.signal.

peak_widths#

scipy.signal.peak_widths(x, peaks, rel_height=0.5, prominence_data=None, wlen=None)[源代码]#

计算信号中每个峰的宽度。

此函数计算峰在相对于其峰高和突出度（prominence）的距离处的样本宽度。

参数:
x序列

一个包含峰值的信号。

peaks序列

x 中峰的索引。

rel_height浮点数, 可选

选择测量峰宽度的相对高度，作为其突出度的百分比。1.0 在其最低等高线处计算峰宽，而 0.5 在突出度高度的一半处进行评估。必须至少为 0。有关进一步说明，请参阅注释。

prominence_data元组, 可选

一个包含三个数组的元组，与使用相同参数 x 和 peaks 调用 peak_prominences 的输出匹配。如果未提供，这些数据将在内部计算。

wlen整数, 可选

传递给 peak_prominences 的样本窗口长度，作为内部计算 prominence_data 的可选参数。如果提供了 prominence_data，则此参数将被忽略。

返回:
widthsndarray

每个峰的样本宽度。

width_heightsndarray

评估 widths 时等高线的高度。

left_ips, right_ipsndarray

在各自评估高度处的水平线左侧和右侧交点的插值位置。

引发:
ValueError

如果提供了 prominence_data 但不满足每个峰的条件 0 <= left_base <= peak <= right_base < x.shape[0]，或者其数据类型不正确，或者不是 C 连续的，或者形状不相同。

警告:
PeakPropertyWarning

如果任何计算出的宽度为 0，则引发此警告。这可能源于提供的 prominence_data，或者如果 rel_height 设置为 0。

警告

此函数对于包含 NaN 的数据可能会返回意外结果。为避免此情况，应移除或替换 NaN。

另请参阅

find_peaks

根据峰属性在信号中查找峰。

peak_prominences

计算峰的突出度。

注释

计算峰宽的基本算法如下：

  • 使用公式 \(h_{eval} = h_{Peak} - P \cdot R\) 计算评估高度 \(h_{eval}\)，其中 \(h_{Peak}\) 是峰本身的高度，\(P\) 是峰的突出度，\(R\) 是由参数 rel_height 指定的正比率。

  • 从峰的当前垂直位置开始，向两侧绘制一条水平线，直到线条与斜坡相交、与信号边界相交或越过峰基的垂直位置（有关定义，请参见 peak_prominences）。对于与信号相交的第一种情况，通过线性插值估计真实的交点。

  • 将宽度计算为两侧所选端点之间的水平距离。因此，每个峰的最大可能宽度是其基底之间的水平距离。

如上所示，要计算峰宽，必须知道其突出度和基底。您可以使用参数 prominence_data 自行提供这些数据。否则，它们将在内部计算（请参见 peak_prominences）。

在 1.1.0 版本中新增。

示例

>>> import numpy as np
>>> from scipy.signal import chirp, find_peaks, peak_widths
>>> import matplotlib.pyplot as plt

创建带有两个叠加谐波的测试信号

>>> x = np.linspace(0, 6 * np.pi, 1000)
>>> x = np.sin(x) + 0.6 * np.sin(2.6 * x)

查找所有峰并计算它们在相对高度 0.5（突出度高度一半处的等高线）和 1（突出度高度最低等高线处）的宽度。

>>> peaks, _ = find_peaks(x)
>>> results_half = peak_widths(x, peaks, rel_height=0.5)
>>> results_half[0]  # widths
array([ 64.25172825,  41.29465463,  35.46943289, 104.71586081,
        35.46729324,  41.30429622, 181.93835853,  45.37078546])
>>> results_full = peak_widths(x, peaks, rel_height=1)
>>> results_full[0]  # widths
array([181.9396084 ,  72.99284945,  61.28657872, 373.84622694,
    61.78404617,  72.48822812, 253.09161876,  79.36860878])

绘制信号、峰和计算宽度的等高线

>>> plt.plot(x)
>>> plt.plot(peaks, x[peaks], "x")
>>> plt.hlines(*results_half[1:], color="C2")
>>> plt.hlines(*results_full[1:], color="C3")
>>> plt.show()
../../_images/scipy-signal-peak_widths-1.png
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