numpy.correlate 函数用于计算一维序列的互相关(cross-correlation)。它是信号处理中的一种操作,用于测量两个序列之间的相似性。本文主要介绍一下Python NumPy中correlate方法的使用。

numpy.correlate

numpy.correlate(a, v, mode='valid')     [source]

两个一维序列的互相关。

此函数计算信号处理文本中通常定义的相关性:

c_{av}[k] = sum_n a[n+k] * conj(v[n])

其中a和v序列在必要时进行零填充,而conj是共轭。

参数:

a, v :array_like

输入序列。

mode{‘valid’, ‘same’, ‘full’}, 可选

请参考convolve文档字符串。请注意,默认值为'valid',与convolve使用'full'的不同。

old_behaviorbool

在NumPy 1.10中删除了old_behavior。如果您需要旧的行为,请使用multiarray.correlate

返回值:

out ndarray

av的离散互相关。

Notes

上面相关性的定义不是唯一的,有时相关性可以不同地定义。另一个常见的定义是:

c'_{av}[k] = sum_n a[n] conj(v[n+k])

通过c'_ {av} [k] = c_ {av} [-k]c_ {av} [k]相关。

例子

import numpy as np

# 基本示例
# 计算 [1, 2, 3] 和 [0, 1, 0.5] 的互相关
result_valid = np.correlate([1, 2, 3], [0, 1, 0.5])
print(result_valid)
# 输出: array([3.5])

# 使用 'same' 模式
result_same = np.correlate([1, 2, 3], [0, 1, 0.5], "same")
print(result_same)
# 输出: array([2. ,  3.5,  3. ])

# 使用 'full' 模式
result_full = np.correlate([1, 2, 3], [0, 1, 0.5], "full")
print(result_full)
# 输出: array([0.5,  2. ,  3.5,  3. ,  0. ])

# 使用复杂的序列
# 计算 [1+1j, 2, 3-1j] 和 [0, 1, 0.5j] 的互相关
complex_result_full = np.correlate([1+1j, 2, 3-1j], [0, 1, 0.5j], 'full')
print(complex_result_full)
# 输出: array([ 0.5-0.5j,  1.0+0.j ,  1.5-1.5j,  3.0-1.j ,  0.0+0.j ])

# 注意,当两个输入序列更改位置时,您会得到时间倒转的复杂共轭结果
reverse_complex_result_full = np.correlate([0, 1, 0.5j], [1+1j, 2, 3-1j], 'full')
print(reverse_complex_result_full)
# 输出: array([ 0.0+0.j ,  3.0+1.j ,  1.5+1.5j,  1.0+0.j ,  0.5+0.5j])

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