【发布时间】:2021-07-13 16:26:47
【问题描述】:
我正在尝试使用 SciPy 的 optimize.curve_fit 将函数拟合到一些分散数据,但我需要拟合曲线下的面积与基于分散数据计算的面积相同,并且曲线通过数据的起点和终点。为了做到这一点,我在this answer 中使用由分散数据定义的区域(积分),同时使用sigma 建议的参数here 权衡拟合。
不幸的是,当包含积分约束时,我无法通过初始点和结束点。如果我忽略积分约束,则拟合效果很好并通过该点。不能同时满足积分和点约束吗?我在 Windows 10 上使用 Python 3.7.10。
import scipy
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
x = scipy.linspace(0, scipy.pi, 100)
y = scipy.sin(x) + (0. + scipy.rand(len(x))*0.4)
def Func(x,a,b,c):
return a*x**2 + b*x + c
# modified function definition with penalization
def FuncPen(x,a,b,c):
integral = scipy.integrate.quad(Func, x[0], x[-1], args=(a,b,c))[0]
penalization = abs(np.trapz(y,x)-integral)*10000
return a*x**2 + b*x + c + penalization
sigma = np.ones(len(x))
sigma[[0, -1]] = 0.0001 # first and last points
popt1, _ = scipy.optimize.curve_fit(Func, x, y, sigma=sigma)
popt2, _ = scipy.optimize.curve_fit(FuncPen, x, y, sigma=sigma)
y_fit1 = Func(x, *popt1)
y_fit2 = Func(x, *popt2)
fig, ax = plt.subplots(1)
ax.scatter(x,y)
ax.plot(x,y_fit1, color='g', alpha=0.75, label='curve_fit')
ax.plot(x,y_fit2, color='b', alpha=0.75, label='constrained')
plt.legend()
【问题讨论】:
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我会将其表述为一般受限的 NLP 问题。这意味着您可以直接向问题添加约束,而不是使用惩罚。 Scipy 有一些允许约束的求解器。
标签: python optimization scipy curve-fitting