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时序顶会基础创新知识点-傅立叶变换篇

我回顾了自己学习傅立叶变换的过程,觉得没能学好的原因大概在于两方面:一是自己数学基础确实比较弱,一到数学推理部分就比较吃力;二是大量的科普内容要么侧重于可视化展示,要么侧重于严谨的数学推导;三是应用场景并不集中在时间序列领域...带着这样的思路,本篇文章试图总结以下几件事: 什么是傅立叶变换,为什么要(可以)做傅立叶变换? 如何基于python做傅立叶变换,得到的结果如何解读?...如何基于python做傅立叶变换 数据导入 这一部分我们使用时间序列建模分析领域的经典电力数据集,从数据导入、可视化分析、傅立叶变换、逆变换等几个方面,介绍如何基于 python做傅立叶变换。...傅立叶变换 下面的代码就是如何进行傅立叶变换,有一点需要注意,scipy库在实现离散傅里叶变换时,没有在内部进行除以N这一步操作。这意味着scipy返回的结果与标准公式有一个归一化的差异。...看上面的代码,x是输入数据,其维度是[batch_size, seq_len, fea_size],经过归一化后,通过torch.fft进行傅立叶变换,变换过程和我们上面给出的python代码并无本质区别

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一文读懂傅立叶变换处理图像的原理

傅里叶变换可以帮助我们解决这个问题。我们可以使用傅立叶变换将灰度像素模式的图像信息转换成频域并做进一步的处理。 今天,我将讨论在数字图像处理中,如何使用快速傅立叶变换,以及在Python中如何实现它。...这意味着我们应该实现离散傅立叶变换(DFT)而不是傅立叶变换。然而,离散傅立叶变换(DFT)常常太慢而不实用,这就是我选择快速傅立叶变换(FFT)进行数字图像处理的原因。...第一步:计算二维快速傅里叶变换。 快速傅立叶变换(FFT)处理的结果是一个很难直接可视化的复数数组。因此,我们必须把它转换成二维空间。...这里有两种方法可以可视化这个快速傅立叶变换(FFT)结果:1、频谱2、相位角 图 (d): (从左到右t) (1) 频谱 (2) 相位角 从图(d)(1)可以看出,四个角上有一些对称图案。...编码 在Python中,我们可以利用Numpy模块中的numpy.fft 轻松实现快速傅立叶变换(FFT)运算操作。

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    一文读懂傅立叶变换处理图像的原理

    傅里叶变换可以帮助我们解决这个问题。我们可以使用傅立叶变换将灰度像素模式的图像信息转换成频域并做进一步的处理。 今天,我将讨论在数字图像处理中,如何使用快速傅立叶变换,以及在Python中如何实现它。...这意味着我们应该实现离散傅立叶变换(DFT)而不是傅立叶变换。然而,离散傅立叶变换(DFT)常常太慢而不实用,这就是我选择快速傅立叶变换(FFT)进行数字图像处理的原因。...第一步:计算二维快速傅里叶变换。 快速傅立叶变换(FFT)处理的结果是一个很难直接可视化的复数数组。因此,我们必须把它转换成二维空间。...这里有两种方法可以可视化这个快速傅立叶变换(FFT)结果:1、频谱2、相位角 ? 图 (d): (从左到右t) (1) 频谱 (2) 相位角 从图(d)(1)可以看出,四个角上有一些对称图案。...编码 在Python中,我们可以利用Numpy模块中的numpy.fft 轻松实现快速傅立叶变换(FFT)运算操作。

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    一文读懂傅里叶变换处理图像的原理 !!

    傅里叶变换可以帮助我们解决这个问题。我们可以使用傅立叶变换将灰度像素模式的图像信息转换成频域并做进一步的处理。 今天,我将讨论在数字图像处理中,如何使用快速傅立叶变换,以及在Python中如何实现它。...这意味着我们应该实现离散傅立叶变换(DFT)而不是傅立叶变换。然而,离散傅立叶变换(DFT)常常太慢而不实用,这就是我选择快速傅立叶变换(FFT)进行数字图像处理的原因。...第一步:计算二维快速傅里叶变换 快速傅里叶变换(FFT)处理的结果是一个很难直接可视化的复数数组。因此,我们必须把它转换成二维空间。这里有两种方法可以可视化这个快速傅里叶变换(FFT)结果:①....第二步:将零频域部分移到频谱中心 二维快速傅立叶变换(FFT)具有平移和旋转特性,因此我们可以在不丢失任何信息的情况下移动频谱。我把零频域部分移到了频谱的中心,这使得频谱图像对人类更为可见。...编码 在Python中,我们可以利用Numpy模块中的numpy.fft 轻松实现快速傅立叶变换(FFT)运算操作。

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    离散傅立叶变换的Python实现

    DFT原理、公式、Python代码实现 基本概念 离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,缩写为DFT),是指傅里叶变换在时域和频域上都呈现离散的形式,将时域信号的采样变换为在离散时间傅里叶变换...在形式上,变换两端(时域和频域上)的序列是有限长的,而实际上这两组序列都应当被认为是离散周期信号的主值序列。即使对有限长的离散信号做DFT,也应当对其经过周期延拓成为周期信号再进行变换。...在实际应用中,通常采用快速傅里叶变换来高效计算DFT。...正是因为傅立叶变换中这些“无穷”的特点,导致了其不能在计算机上实现,所以就出现了离散傅立叶变换。 现实世界中获得的数据,只能是有限的时间段,且我们只能针对其中有限个点进行采样。...除以N是因为scipy包中封装的离散傅立叶变换公式为了和傅立叶变换公式保持一致,所以内部没有除以N;乘以2是因为由于复数的引入,同一个振幅被分配至两个共轭复数上。

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    【数字图像】数字图像傅立叶变换的奇妙之旅

    在第二个figure(2)中,进行傅立叶变换的频谱分析: 通过fft2函数对图像"saturn2"进行二维傅立叶变换。...在第二个figure(2)中,进行彩色图像的傅立叶频谱分析。 通过fft2函数对灰度图像进行二维傅立叶变换。 使用fftshift函数进行中心化,将零频率分量移动到频谱的中心。...在代码中,傅立叶变换部分首先加载了一个图像,并对其进行傅立叶变换。通过fft2函数进行二维傅立叶变换,得到的结果是复数形式的频谱。...当从变换的原点移开时,低频对应着图像的慢变化分量,例如一幅房间的图像,墙和地板可能对应平滑的灰度分量,当我们进一步移开原点时,较高的频率开始对应图像中变化越来越快的灰度级。...可视化和解释:将识别到的延伸方向在频谱图上进行可视化,例如通过绘制箭头或标记。同时,根据所识别的延伸方向,结合原始图像的地理信息、特征知识等,解释其对应的地物或类别。

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    面试官让你使用 scipy.fft 进行Fourier Transform,你会吗

    scipy.fft模块 傅立叶变换是许多应用中的重要工具,尤其是在科学计算和数据科学中。因此,SciPy 长期以来一直提供它的实现及其相关转换。...scipy.fft 对比 scipy.fftpack 在查看 SciPy 文档时,您可能会遇到两个看起来非常相似的模块: scipy.fft scipy.fftpack 该scipy.fft模块较新,应该优先于...傅立叶变换在许多应用中都很有用。例如,Shazam和其他音乐识别服务使用傅立叶变换来识别歌曲。 JPEG 压缩使用傅立叶变换的变体来去除图像的高频分量。...即使在本教程中,您也会经常看到 DFT 和 FFT 这两个术语互换使用。然而,它们并不完全相同。的快速傅立叶变换(FFT)是用于计算离散傅立叶变换(DFT)的算法,而DFT是变换本身。...当您计算傅立叶变换时,您假装正在计算它的函数是无限的。完整的傅立叶变换 (DFT) 假设输入函数无限重复。然而,DCT 和 DST 假设函数是通过对称扩展的。

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    使用傅立叶变换清理时间序列数据噪声

    假设我们已经完全理解数学方程的含义,让我们使用傅立叶变换在 Python 中做一些实际工作。 理解任何事物的最好方法就是使用它,就像学习游泳的最好方法是到进入到泳池中。...在传统的编程语言中,它将需要两个 for 循环,一个循环用于 k,另一个用于 n。在 Python 中(其实使用了numpy)可以进行矢量化的操作替代循环。 Python 对复数的原生支持非常棒。...让我们构建傅立叶变换函数。...进一步的思考 傅立叶变换的思想是如此的深刻。它提醒我世界可能不是你所看到的,你的生活可能有一个完全不同的新面貌,只能通过一种变换才能看到,比如傅立叶变换。...附录:四种傅里叶变换 本文中提到的所有傅里叶变换都是指离散傅里叶变换: 一般情况下我们使用电脑并尝试使用傅立叶变换做一些事情时,只会使用 DFT——本文正在讨论的变换。

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    NumPy 基础知识 :6~10

    ,我们可以在 5 秒(10Hz)中看到 50 个连续的方波,但是当我们计算其傅立叶变换时,我们在频谱中获得了几个红色的高点,而不是 10Hz 时的一个红色高点。...: 看完这些示例之后,我们知道如何在 NumPy(简称为numpy.fft.fft())中使用傅立叶变换-并且对傅立叶变换的外观有了一些了解。...在引擎盖下,NumPy 使用FFTPACK库执行傅立叶变换,该傅立叶变换在性能和准确性上都是非常稳定的库。...已使用傅立叶变换对图像进行插值。 总结 在本章中,我们介绍了一维和多维傅立叶变换的用法以及它们在信号处理中的应用方式。...因此,当您输入1或hello时,Python 解释器将在内部将其转换为对象。 在许多在线材料中,此过程也称为拳击。 该过程可以可视化为: 那么当您将函数应用于对象时会发生什么呢?

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    傅里叶变换算法和Python代码实现

    傅立叶变换是物理学家、数学家、工程师和计算机科学家常用的最有用的工具之一。本篇文章我们将使用Python来实现一个连续函数的傅立叶变换。 我们使用以下定义来表示傅立叶变换及其逆变换。...那么它的傅立叶变换,记为 f̂,是由以下复值函数给出: 同样地,对于一个复值函数 ĝ,我们定义其逆傅立叶变换(记为 g)为 这些积分进行数值计算是可行的,但通常是棘手的——特别是在更高维度上。...在Numpy文档中关于傅立叶变换如下,实现这一点的关键是离散傅立叶变换(DFT): 当函数及其傅立叶变换都被离散化的对应物所取代时,这被称为离散傅立叶变换(DFT)。...离散傅立叶变换由于计算它的一种非常快速的算法而成为数值计算的重要工具,这个算法被称为快速傅立叶变换(FFT),这个算法最早由高斯(1805年)发现,我们现在使用的形式是由Cooley和Tukey公开的...这与DFT的计算形式非常相似,这让我们可以使用FFT算法来高效计算傅立叶变换的近似值。

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    Android FFmpeg系列06--音频可视化

    PCM数据做傅立叶变换 (信号从时域转换为频域) PCM数据是时间离散的,需要用离散傅立叶变换(DFT) 其中N为时域离散信号的点数,n为时域离散信号的编号(取值范围为0~N-1),m为频域信号的编号...N的序列的DFT,时间复杂度是非常高的 实际应用中我们一般采用快速傅立叶变换(FFT),支持FFT的开源库也非常多,比如Ne10 Ne10的编译与使用 Visualizer 从前面的内容我们可以知道音频可视化涉及的知识点是非常多的...,不过我们只需要了解基本原理即可,Google已经提供好了用于音频可视化的轮子,直接拿来用就行 Android系统提供了Visualizer 类,它能让app拿到当前正在播放音频的音频波形数据和FFT数据...方法设置数据回调并制定获取数据频率和数据类型 调用setEnabled方法开始获取数据 不需要使用时调用release方法释放资源 在FFmpeg系列教程提供的Demo中,我们添加初始化的Visualizer...个实数点放入一个数组,进行FFT变换后得到1024个复数点,其中一共 1 + 1 + (1024 - 2) / 2 = 513个有效FFT数据 获取振幅,然后使用OpenGL或者自定义View绘制即可

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    信号处理之倒频谱原理与python实现

    倒频谱定义 ---- 倒频谱可以分析复杂频谱图上的周期结构,分离和提取在密集调频信号中的周期成分,对于具有同族谐频、异族谐频和多成分边频等复杂信号的分析非常有效。...倒频谱变换是频域信号的傅立叶积分变换的再变换。...时域信号经过傅立叶积分变换可转换为频率函数或功率谱密度函数,如果频谱图上呈现出复杂的周期结构而难以分辨时,对功率谱密度取对数再进行一次傅立叶积分变换,可以使周期结构呈便于识别的谱线形式。...第二次傅立叶变换的平方就是倒功率谱,即“对数功率谱的功率谱”。倒功率谱的开方即称幅值倒频谱,简称倒频谱。 简言之,倒频谱分析技术是将时域振动信号的功率谱对数化,然后进行逆傅里叶变化后得到的。...倒频谱python案例 实现如下: from scipy.fftpack import fft, fftshift, ifft from scipy.fftpack import fftfreq import

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    基于python的快速傅里叶变换FFT(

    基于python的快速傅里叶变换FFT(二) 本文在上一篇博客的基础上进一步探究正弦函数及其FFT变换。...知识点   FFT变换,其实就是快速离散傅里叶变换,傅立叶变换是数字信号处理领域一种很重要的算法。要知道傅立叶变换算法的意义,首先要了解傅立叶原理的意义。...而根据该原理创立的傅立叶变换算法利用直接测量到的原始信号,以累加方式来计算该信号中不同正弦波信号的频率、振幅和相位。   和傅立叶变换算法对应的是反傅立叶变换算法。...因此,可以说,傅立叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号(信号的频谱),可以利用一些工具对这些频域信号进行处理、加工。最后还可以利用傅立叶反变换将这些频域信号转换成时域信号。   ...(y) # 未归一化 Y = np.fft.fft(y)/n # fft computing and normalization 归一化 Y1 = Y[range(int(n/2))] fig, ax

    2.9K30

    神经网络与傅立叶变换有关系吗?

    让我们举一个信号的例子,它的时域函数如下所示: 在同一时间范围内获取另一个信号的一部分 将这两个信号的称为 A(n) 和 B(n),其中 n 是时域。...傅立叶变数学原理 正弦序列可用于表示时域中的信号,这是傅立叶变换的基础。...使用 Python 进行傅里叶变换 Python 的 scipy 模块提供了数学中所需的所有转换技术,所以可以直接使用它 import numpy as np import matplotlib.pyplot...,只有在频域表示时才能清楚的看到这些区别。...卷积神经网络中的傅立叶变换 卷积神经网络中卷积层是主要基础组件,在网络中,任何卷积层的主要工作是将滤波器(卷积核)应用于输入数据或特征图,对前一层的输出进行卷积。该层的任务是学习过滤器的权重。

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    机器学习中的音频特征:理解Mel频谱图

    傅立叶变换 音频信号由几个单频声波组成。在一段时间内对信号进行采样时,我们仅捕获得到的幅度。傅立叶变换是一个数学公式,它使我们可以将信号分解为单个频率和频率幅度。换句话说,它将信号从时域转换到频域。...这是一个著名的定理,称为傅立叶定理。 快速傅立叶变换(FFT)是一种可以有效计算傅立叶变换的算法。它广泛用于信号处理。我将在示例音频的窗口片段中使用此算法。...您可能会想,“嘿,我们不能通过对信号的多个窗口部分执行FFT来计算多个频谱吗?” 是! 这正是完成的工作,称为短时傅立叶变换。FFT是在信号的重叠窗口部分上计算的,我们得到了所谓的频谱图。哇!...您可以将频谱图视为一堆相互堆叠的FFT。当信号在不同频率下随时间变化时,这是一种直观地表示信号响度或幅度的方法。计算频谱图时,还有一些其他细节。...使用python的librosa音频处理库它只需要几行代码就可以实现。

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    OpenCV快速傅里叶变换(FFT)用于图像和视频流的模糊检测

    在本教程中,您将学习如何使用OpenCV和快速傅里叶变换(FFT)在图像和实时视流中执行模糊检测。...在本教程结束时,你将拥有一个可以应用于图像和视频流,且功能齐全的FFT模糊检测器。...什么是快速傅立叶变换(FFT)图2:在本教程中,我们将使用OpenCV和NumPy的组合在图像和视流中进行基于快速傅立叶变换(FFT)的模糊检测。...) 图3:结合快速傅里叶变换(FFT)算法,使用Python和OpenCV来确定照片是否模糊 这里你可以看到我在锡安国家公园的地铁徒步旅行的输入图像-图像被正确地标记为不模糊。...下面是一个可视化的快速傅里叶变换幅度值,图像变得越来越模糊: 图7:当图像变得越来越模糊时,我们可以看到幅度谱可视化的变化。

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    神经网络与傅立叶变换有何关系?

    让我们举一个信号的例子,它的时域函数如下所示: 在同一时间范围内获取另一个信号的一部分 将这两个信号的称为 A(n) 和 B(n),其中 n 是时域。...如果希望将这些信号转换回时域,我们可以使用傅里叶逆变换。 ---- 傅立叶变数学原理 正弦序列可用于表示时域中的信号,这是傅立叶变换的基础。...---- 使用 Python 进行傅里叶变换 Python 的 scipy 模块提供了数学中所需的所有转换技术,所以可以直接使用它 import numpy as np import matplotlib.pyplot...,只有在频域表示时才能清楚的看到这些区别。...---- 卷积神经网络中的傅立叶变换 卷积神经网络中卷积层是主要基础组件,在网络中,任何卷积层的主要工作是将滤波器(卷积核)应用于输入数据或特征图,对前一层的输出进行卷积。

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    傅里叶变换的图像应用--学好了用处大~

    一个有趣的灵魂W 傅里叶变换,一个听起来高大上的名词。初学之时也是云里雾里,一旦学成,应用及其广泛,图像、信号、声波、深度学习等各领域都存在它的身影,包括在地学中,它也能有很大的用处~至于哪些方面?...其中傅里叶变换的公式是: 看不懂是吧,没关系,用一个动图来表示: 简单的说,就是通过傅里叶变换可以叠加波形,至于怎么叠加,可以搜搜百度谷歌微软,有很多相关的教程可以让你们深(nao)入(po)浅(tou...算了,为了增加文字量~援引一段百度吧:傅立叶变换是一种线性的积分变换,常在将信号在时域(或空域)和频域之间变换时使用,在物理学和工程学中有许多应用。...在不同的研究领域,傅立叶变换具有多种不同的变体形式,如连续傅立叶变换和离散傅立叶变换。最初傅立叶分析是作为热过程的解析分析的工具被提出的(emmmm越描越黑)。...(img[:,:,0]) Fg=np.fft.fft(img[:,:,1]) Fr=np.fft.fft(img[:,:,2])##傅里叶 block=2#int(input())###input是交互

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    使用傅里叶变换进行图像边缘检测

    今天我们介绍通过傅里叶变换求得图像的边缘 什么是傅立叶变换? 简单来说,傅里叶变换是将输入的信号分解成指定样式的构造块。...这就是傅立叶变换最神奇的地方。将f(x)函数通过一个傅立叶变换器,我们就可以得到一个新的函数F(x)。F(x)的是最初生成f(x)函数的频率图。...实际上,傅立叶变换可以揭示信号的重要特征,即其频率分量。 例如下图,该图中有f(x)函数合成时的两个不同频率的原函数和对应的傅里叶变换结果F(x)。 ?...降噪—使用低通滤波器 图像模糊-使用低通滤镜 特征提取(在某些情况下)-过滤器和其他一些openCV工具的混合搭配 HPF滤波器 如前所述,在经过FFT变换的图像中,在中心处发现低频,而在周围散布了高频...因此,在对图像进行FFT(快速傅立叶变换)后,我们需要对FFT变换后的图像应用高通滤波器。该滤波器会阻止所有低频,仅允许高频通过。

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