Oznaczanie sygnału z fotodiody

Oznaczanie sygnału z fotodiody
Gjorni
  • Rejestracja:około 12 lat
  • Ostatnio:około 3 lata
0

Poszukuję dokładnej i wydajnej metody do automatycznego oznaczania sygnału pochodzącego z fotodiody, na podstawie wartości amplitudy zebranego sygnału. Powiedzmy, że rejestruję z monitora zmiany jasności, które wynikają z wyświetlania na nim czarnych i białych pól o różnym kontraście. Sygnał, który rejestruje fotodioda dla częstotliwości rejestracji 1024 Hz wygląda tak (oś x w sekundach):

3s.jpg

Teraz zależy mi, aby dokładnie w czasie osadzić na sygnale "markery", które będą wskazywać, w którym momencie nastąpiła zmiana jasności monitora. Nie chodzi mi bynajmniej o rysowanie czerwonej kreski na wykresie :) Bardziej zależy mi, aby na podstawie posiadanego sygnału "znaleźć" miejsca w czasie, w których nastąpiła zmiana wyświetlanego obrazu.

2s.jpg

Przykładowy set danych:
data.txt

Eny ajdijas? :)

  • 3s.jpg (35 KB) - ściągnięć: 171
  • data.txt (732 KB) - ściągnięć: 209
  • 2s.jpg (36 KB) - ściągnięć: 164

The quieter you become, the more you are able to hear.
edytowany 1x, ostatnio: Gjorni
Shalom
  • Rejestracja:około 21 lat
  • Ostatnio:prawie 3 lata
  • Lokalizacja:Space: the final frontier
  • Postów:26433
2

Licz sobie pochodną / przyrost wartości funkcji dla kolejnych par punktów i tam gdzie nagle będzie wyraźny skok tam masz skok ;]
Czyli po prostu abs(f(t)-f(t+h)/h) i jak nagle będzie to duża liczba to masz skok.


"Nie brookliński most, ale przemienić w jasny, nowy dzień najsmutniejszą noc - to jest dopiero coś!"
edytowany 1x, ostatnio: Shalom
Gjorni
  • Rejestracja:około 12 lat
  • Ostatnio:około 3 lata
0

Dzięki @Shalom za odpowiedź, ale obawiam się, że to nie takie proste. Sygnał z fotodiody nie utrzymuje się na stosunkowo stałym poziomie przy określonej luminancji monitora, ale oscyluje non-stop. Wygląda to tak:

s3.jpg

...czerwonym kwadracikiem jest zaznaczony obszar, który został po powiększeniu przedstawiony poniżej:

s2.png

Siedzę teraz nad metodą wykorzystującą średnie kroczące, ale też mi to nie leży...

  • s3.jpg (46 KB) - ściągnięć: 150
  • s2.png (57 KB) - ściągnięć: 171

The quieter you become, the more you are able to hear.
Shalom
  • Rejestracja:około 21 lat
  • Ostatnio:prawie 3 lata
  • Lokalizacja:Space: the final frontier
  • Postów:26433
0

No dobra, ale z tego wynika że amplituda w pewnej chwili mocno skacze. Tzn masz przez pewien czas np. 60-2000 a nagle robi się z tego 60-3000. Może wystarczy w takim razie pamiętać ostatnią amplitudę (z dokładnościa do pewnej delty) i w ten sposób wykrywać skok? :)


"Nie brookliński most, ale przemienić w jasny, nowy dzień najsmutniejszą noc - to jest dopiero coś!"
Gjorni
Wyzerowałem teraz jeszcze wartości poniżej danego progu, żeby ustabilizować "spód" sygnału. Powinno być teraz łatwiej :)
vpiotr
  • Rejestracja:ponad 13 lat
  • Ostatnio:prawie 3 lata
1
  1. zrób filtr dolnoprzepustowy (odrzucasz drobne drgania)
    http://www.ufxmarkets.com/learn/forex-school/advanced/calculating-the-macd
    https://autotradingstrategy.wordpress.com/2009/11/30/zero-lag-exponential-moving-average/
    http://en.wikipedia.org/wiki/Filter_%28signal_processing%29

  2. zamień sygnał amplitudowy na skokowy
    Np:
    jeśli abs(dy/dx) > próg -> wynik = wartość sygnału lub "1".
    inaczej -> 0

Wynik z (2) to właśnie sygnał którego szukasz.
Co do (1) to linki są wg stopnia trudności (najprostszy na początku).

edytowany 4x, ostatnio: vpiotr
Gjorni
  • Rejestracja:około 12 lat
  • Ostatnio:około 3 lata
1

No więc tak. Do sygnału z fotodiody zastosowałem filtr dolnoprzepustowy, tj.:

Kopiuj
# File name "Filters.py"

import scipy.signal as ss

def filt(sig, sf, cf, btype='higphass'):
    """
    :param sig: signal.
    :param sf: sampling frequency.
    :param cf: cut frequencies - array.
    :param btype: bandpass type.
    :return: bandpassed signal.
    """
    if btype == 'higphass' or btype == 'lowpass':
        b, a = ss.butter(3, Wn=cf/(0.5*sf), btype=btype, analog=0, output='ba')
        return ss.filtfilt(b, a, sig)
    elif btype == 'bandstop' or btype == 'bandpass':
        b, a = ss.butter(3, Wn=(cf[0]/(0.5*sf), cf[1]/(0.5*sf)), btype=btype, analog=0, output='ba')
        return ss.filtfilt(b, a, sig)

I jego użycie dla 40 Hz:

Kopiuj
import IBD.ElectricalStimulation.Filters as filt

filtered = filt.filt(signal, 1024, 40, btype='lowpass')
py.plot(time_scale, filtered)

Co dało mi:

f1.png

Po czym wyliczyłem pochodną dla całego sygnału, dla kroku = 1, a całość podniosłem do kwadratu, żeby uwypuklić wartości.

Kopiuj
# Derivate signal.
step = 1
accuracy_range = 9
derivative = np.diff(filtered, n=step)
derivative = np.append(derivative, np.zeros(step)) ** 2
derivative[derivative > accuracy_range] = np.max(filtered)
derivative[derivative < accuracy_range] = 0
py.plot(time_scale, derivative)

Otrzymałem w rezultacie coś takiego:

f2.png

Prawie jestem w domu, ale niestety nie udaje mi się "uwzględnić" wszystkich "eventów", tj. wszystkich "istotnych" załamków.

UPDATE
Udało mi się jeszcze zwiększyć dokładność oznaczania, manipulując wartością obcinanej częstotliwości i zmienną accuracy_range. Jednak tak, czy siak niektóre eventy pozostają nieoznaczone :/

Kopiuj
# Bandpass signal.
import IBD.ElectricalStimulation.Filters as filt

filtered = filt.filt(signal, 1024, 33, btype='lowpass')
py.plot(time_scale, filtered)

# Derivate signal.
step = 1
accuracy_range = 1
derivative = np.diff(filtered, n=step)
derivative = np.append(derivative, np.zeros(step)) ** 2
derivative[derivative > accuracy_range] = np.max(filtered)
derivative[derivative < accuracy_range] = 0
py.plot(time_scale, derivative)

f3.png

UPDATE 2

Wymyśliłem jeszcze coś takiego:

Kopiuj
def walk_on_the_bitch(sig, t, interval=1000):
    """
    :param sig:         Pre-processed signal, ie. filtered.
    :param t:           Threshold.
    :param interval:    Interval between next value check (ms);
                        should be a predictive interval between each event.
    """
    last_value = 0
    interval_flag = True
    interval_iterator = 0
    markers = np.zeros(np.size(sig))
    for i in np.arange(np.size(sig)):
        absolute = np.abs(last_value - sig[i])
        last_value = sig[i]
        if interval_flag:
            if absolute > t:
                markers[i] = np.max(sig)
                interval_flag = False
        else:
            if interval_iterator == interval:
                interval_flag = True
                interval_iterator = 0
            else:
                interval_iterator += 1

    return markers

py.plot(time_scale, walk_on_the_bitch(filtered, 0.02))

z4.png

Działa niby idealnie. Nie podoba mi się jednak ta drabinka ifów. Będę musiał jeszcze jednak nad tym pomyśleć. Dzięki chłopaki za pobudzenie kory :)

  • f1.png (16 KB) - ściągnięć: 154
  • f2.png (20 KB) - ściągnięć: 175
  • f3.png (19 KB) - ściągnięć: 171
  • z4.png (41 KB) - ściągnięć: 186

The quieter you become, the more you are able to hear.
edytowany 7x, ostatnio: Gjorni
Kliknij, aby dodać treść...

Pomoc 1.18.8

Typografia

Edytor obsługuje składnie Markdown, w której pojedynczy akcent *kursywa* oraz _kursywa_ to pochylenie. Z kolei podwójny akcent **pogrubienie** oraz __pogrubienie__ to pogrubienie. Dodanie znaczników ~~strike~~ to przekreślenie.

Możesz dodać formatowanie komendami , , oraz .

Ponieważ dekoracja podkreślenia jest przeznaczona na linki, markdown nie zawiera specjalnej składni dla podkreślenia. Dlatego by dodać podkreślenie, użyj <u>underline</u>.

Komendy formatujące reagują na skróty klawiszowe: Ctrl+B, Ctrl+I, Ctrl+U oraz Ctrl+S.

Linki

By dodać link w edytorze użyj komendy lub użyj składni [title](link). URL umieszczony w linku lub nawet URL umieszczony bezpośrednio w tekście będzie aktywny i klikalny.

Jeżeli chcesz, możesz samodzielnie dodać link: <a href="link">title</a>.

Wewnętrzne odnośniki

Możesz umieścić odnośnik do wewnętrznej podstrony, używając następującej składni: [[Delphi/Kompendium]] lub [[Delphi/Kompendium|kliknij, aby przejść do kompendium]]. Odnośniki mogą prowadzić do Forum 4programmers.net lub np. do Kompendium.

Wspomnienia użytkowników

By wspomnieć użytkownika forum, wpisz w formularzu znak @. Zobaczysz okienko samouzupełniające nazwy użytkowników. Samouzupełnienie dobierze odpowiedni format wspomnienia, zależnie od tego czy w nazwie użytkownika znajduje się spacja.

Znaczniki HTML

Dozwolone jest używanie niektórych znaczników HTML: <a>, <b>, <i>, <kbd>, <del>, <strong>, <dfn>, <pre>, <blockquote>, <hr/>, <sub>, <sup> oraz <img/>.

Skróty klawiszowe

Dodaj kombinację klawiszy komendą notacji klawiszy lub skrótem klawiszowym Alt+K.

Reprezentuj kombinacje klawiszowe używając taga <kbd>. Oddziel od siebie klawisze znakiem plus, np <kbd>Alt+Tab</kbd>.

Indeks górny oraz dolny

Przykład: wpisując H<sub>2</sub>O i m<sup>2</sup> otrzymasz: H2O i m2.

Składnia Tex

By precyzyjnie wyrazić działanie matematyczne, użyj składni Tex.

<tex>arcctg(x) = argtan(\frac{1}{x}) = arcsin(\frac{1}{\sqrt{1+x^2}})</tex>

Kod źródłowy

Krótkie fragmenty kodu

Wszelkie jednolinijkowe instrukcje języka programowania powinny być zawarte pomiędzy obróconymi apostrofami: `kod instrukcji` lub ``console.log(`string`);``.

Kod wielolinijkowy

Dodaj fragment kodu komendą . Fragmenty kodu zajmujące całą lub więcej linijek powinny być umieszczone w wielolinijkowym fragmencie kodu. Znaczniki ``` lub ~~~ umożliwiają kolorowanie różnych języków programowania. Możemy nadać nazwę języka programowania używając auto-uzupełnienia, kod został pokolorowany używając konkretnych ustawień kolorowania składni:

```javascript
document.write('Hello World');
```

Możesz zaznaczyć również już wklejony kod w edytorze, i użyć komendy  by zamienić go w kod. Użyj kombinacji Ctrl+`, by dodać fragment kodu bez oznaczników języka.

Tabelki

Dodaj przykładową tabelkę używając komendy . Przykładowa tabelka składa się z dwóch kolumn, nagłówka i jednego wiersza.

Wygeneruj tabelkę na podstawie szablonu. Oddziel komórki separatorem ; lub |, a następnie zaznacz szablonu.

nazwisko;dziedzina;odkrycie
Pitagoras;mathematics;Pythagorean Theorem
Albert Einstein;physics;General Relativity
Marie Curie, Pierre Curie;chemistry;Radium, Polonium

Użyj komendy by zamienić zaznaczony szablon na tabelkę Markdown.

Lista uporządkowana i nieuporządkowana

Możliwe jest tworzenie listy numerowanych oraz wypunktowanych. Wystarczy, że pierwszym znakiem linii będzie * lub - dla listy nieuporządkowanej oraz 1. dla listy uporządkowanej.

Użyj komendy by dodać listę uporządkowaną.

1. Lista numerowana
2. Lista numerowana

Użyj komendy by dodać listę nieuporządkowaną.

* Lista wypunktowana
* Lista wypunktowana
** Lista wypunktowana (drugi poziom)

Składnia Markdown

Edytor obsługuje składnię Markdown, która składa się ze znaków specjalnych. Dostępne komendy, jak formatowanie , dodanie tabelki lub fragmentu kodu są w pewnym sensie świadome otaczającej jej składni, i postarają się unikać uszkodzenia jej.

Dla przykładu, używając tylko dostępnych komend, nie możemy dodać formatowania pogrubienia do kodu wielolinijkowego, albo dodać listy do tabelki - mogłoby to doprowadzić do uszkodzenia składni.

W pewnych odosobnionych przypadkach brak nowej linii przed elementami markdown również mógłby uszkodzić składnie, dlatego edytor dodaje brakujące nowe linie. Dla przykładu, dodanie formatowania pochylenia zaraz po tabelce, mogłoby zostać błędne zinterpretowane, więc edytor doda oddzielającą nową linię pomiędzy tabelką, a pochyleniem.

Skróty klawiszowe

Skróty formatujące, kiedy w edytorze znajduje się pojedynczy kursor, wstawiają sformatowany tekst przykładowy. Jeśli w edytorze znajduje się zaznaczenie (słowo, linijka, paragraf), wtedy zaznaczenie zostaje sformatowane.

  • Ctrl+B - dodaj pogrubienie lub pogrub zaznaczenie
  • Ctrl+I - dodaj pochylenie lub pochyl zaznaczenie
  • Ctrl+U - dodaj podkreślenie lub podkreśl zaznaczenie
  • Ctrl+S - dodaj przekreślenie lub przekreśl zaznaczenie

Notacja Klawiszy

  • Alt+K - dodaj notację klawiszy

Fragment kodu bez oznacznika

  • Alt+C - dodaj pusty fragment kodu

Skróty operujące na kodzie i linijkach:

  • Alt+L - zaznaczenie całej linii
  • Alt+, Alt+ - przeniesienie linijki w której znajduje się kursor w górę/dół.
  • Tab/⌘+] - dodaj wcięcie (wcięcie w prawo)
  • Shit+Tab/⌘+[ - usunięcie wcięcia (wycięcie w lewo)

Dodawanie postów:

  • Ctrl+Enter - dodaj post
  • ⌘+Enter - dodaj post (MacOS)