我打算将二维高斯函数拟合到显示激光束的图像中,以获得其参数,如FWHM
和位置。到目前为止,我试图了解如何在Python中定义2D高斯函数,以及如何将x和y变量传递给它。
我已经编写了一个小脚本来定义这个函数,绘制它,给它添加一些噪声,然后尝试使用curve_fit
来适应它。除了最后一步,我试图将模型函数与噪声数据相匹配外,一切似乎都正常。这是我的代码:
import scipy.optimize as opt
import numpy as np
import pylab as plt
#define model function and pass independant variables x and y as a list
def twoD_Gaussian((x,y), amplitude, xo, yo, sigma_x, sigma_y, theta, offset):
xo = float(xo)
yo = float(yo)
a = (np.cos(theta)**2)/(2*sigma_x**2) + (np.sin(theta)**2)/(2*sigma_y**2)
b = -(np.sin(2*theta))/(4*sigma_x**2) + (np.sin(2*theta))/(4*sigma_y**2)
c = (np.sin(theta)**2)/(2*sigma_x**2) + (np.cos(theta)**2)/(2*sigma_y**2)
return offset + amplitude*np.exp( - (a*((x-xo)**2) + 2*b*(x-xo)*(y-yo) + c*((y-yo)**2)))
# Create x and y indices
x = np.linspace(0, 200, 201)
y = np.linspace(0, 200, 201)
x,y = np.meshgrid(x, y)
#create data
data = twoD_Gaussian((x, y), 3, 100, 100, 20, 40, 0, 10)
# plot twoD_Gaussian data generated above
plt.figure()
plt.imshow(data)
plt.colorbar()
# add some noise to the data and try to fit the data generated beforehand
initial_guess = (3,100,100,20,40,0,10)
data_noisy = data + 0.2*np.random.normal(size=len(x))
popt, pcov = opt.curve_fit(twoD_Gaussian, (x,y), data_noisy, p0 = initial_guess)
下面是使用winpython 64-bit
Python 2.7
运行脚本时收到的错误消息:
ValueError: object too deep for desired array
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "C:\Python\WinPython-64bit-2.7.6.2\python-2.7.6.amd64\lib\site-packages\spyderlib\widgets\externalshell\sitecustomize.py", line 540, in runfile
execfile(filename, namespace)
File "E:/Work Computer/Software/Python/Fitting scripts/2D Gaussian function fit/2D_Gaussian_LevMarq_v2.py", line 39, in <module>
popt, pcov = opt.curve_fit(twoD_Gaussian, (x,y), data_noisy, p0 = initial_guess)
File "C:\Python\WinPython-64bit-2.7.6.2\python-2.7.6.amd64\lib\site-packages\scipy\optimize\minpack.py", line 533, in curve_fit
res = leastsq(func, p0, args=args, full_output=1, **kw)
File "C:\Python\WinPython-64bit-2.7.6.2\python-2.7.6.amd64\lib\site-packages\scipy\optimize\minpack.py", line 378, in leastsq
gtol, maxfev, epsfcn, factor, diag)
minpack.error: Result from function call is not a proper array of floats.
我做错什么了?是我如何将自变量传递给模型function/curve_fit
?
为了进一步说明Dietrich的答案,我在使用Python3.4(在Ubuntu14.04上)运行建议的解决方案时遇到了以下错误:
运行
2to3
建议执行以下简单修复:原因是,自Python 3起,将元组作为参数传递给函数时的自动解包已被删除。有关详细信息,请参见此处:PEP 3113
curve_fit()
希望xdata
的维数是(2,n*m)
,而不是(2,n,m)
。ydata
的形状应该是(n*m)
,而不是(n,m)
。因此,使用ravel()
来展平二维数组:顺便说一句:我不确定三角项的参数化是否是最好的。E、 例如,在数值方面和大偏差下,采用所描述的here可能更稳健一些。
twoD_Gaussian
的输出需要为1D。您可以做的是在最后一行的末尾添加一个.ravel()
,如下所示:显然,您需要重新调整打印输出,例如:
如前所述安装:
并绘制结果:
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