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Python和lmfit:如何使用共享参数拟合多个数据集?

Python和lmfit:如何使用共享参数拟合多个数据集?

我认为您就在那儿。您需要将数据集放到一个数组或结构中,以供您使用一个单独的全局目标函数,该函数提供给minimum()并使用所有数据集的单个参数集来适合所有数据集。您可以根据需要在数据集之间共享此集。稍微扩展一下示例,下面的代码确实可以对5种不同的高斯函数进行一次拟合。对于跨数据集绑定参数的示例,我对5个数据集的sigma使用了几乎相同的值。我创建了5个不同的sigma参数(“ sig_1”,“ sig_2”,…,“ sig_5”),然后使用数学约束将其设置为相同的值。因此,问题中有11个变量,而不是15个。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from lmfit import minimize, Parameters, report_fit

def gauss(x, amp, cen, sigma):
    "basic gaussian"
    return amP*np.exp(-(x-cen)**2/(2.*sigma**2))

def gauss_dataset(params, i, x):
    """calc gaussian from params for data set i
    using simple, hardwired naming convention"""
    amp = params['amp_%i' % (i+1)].value
    cen = params['cen_%i' % (i+1)].value
    sig = params['sig_%i' % (i+1)].value
    return gauss(x, amp, cen, sig)

def objective(params, x, data):
    """ calculate total residual for fits to several data sets held
    in a 2-D array, and modeled by Gaussian functions"""
    ndata, nx = data.shape
    resid = 0.0*data[:]
    # make residual per data set
    for i in range(ndata):
        resid[i, :] = data[i, :] - gauss_dataset(params, i, x)
    # Now flatten this to a 1D array, as minimize() needs
    return resid.flatten()

# create 5 datasets
x  = np.linspace( -1, 2, 151)
data = []
for i in np.arange(5):
    params = Parameters()
    amp   =  0.60 + 9.50*np.random.rand()
    cen   = -0.20 + 1.20*np.random.rand()
    sig   =  0.25 + 0.03*np.random.rand()
    dat   = gauss(x, amp, cen, sig) + np.random.normal(size=len(x), scale=0.1)
    data.append(dat)

# data has shape (5, 151)
data = np.array(data)
assert(data.shape) == (5, 151)

# create 5 sets of parameters, one per data set
fit_params = Parameters()
for iy, y in enumerate(data):
    fit_params.add( 'amp_%i' % (iy+1), value=0.5, min=0.0,  max=200)
    fit_params.add( 'cen_%i' % (iy+1), value=0.4, min=-2.0,  max=2.0)
    fit_params.add( 'sig_%i' % (iy+1), value=0.3, min=0.01, max=3.0)

# but Now constrain all values of sigma to have the same value
# by assigning sig_2, sig_3, .. sig_5 to be equal to sig_1
for iy in (2, 3, 4, 5):
    fit_params['sig_%i' % iy].expr='sig_1'

# run the global fit to all the data sets
result = minimize(objective, fit_params, args=(x, data))
report_fit(result.fit_params)

# plot the data sets and fits
plt.figure()
for i in range(5):
    y_fit = gauss_dataset(result.fit_params, i, x)
    plt.plot(x, data[i, :], 'o', x, y_fit, '-')

plt.show()

对于它的价值,我会考虑将多个数据集保存在字典或DataSet类列表中,而不是多维数组。无论如何,我希望这能帮助您进入真正需要做的事情。

python 2022/1/1 18:43:51 有400人围观

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