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我正在尝试使用 lmfit
使用 Model
和 Parameters
类查找某些随机数据的函数的最佳拟合参数。然而,它似乎并没有太多地探索参数空间。它进行了约 10 次函数评估,然后返回了糟糕的拟合结果。
这是代码:
import numpy as np
from lmfit.model import Model
from lmfit.parameter import Parameters
import matplotlib.pyplot as plt
def dip(x, loc, wid, dep):
"""Make a line with a dip in it"""
# Array of ones
y = np.ones_like(x)
# Define start and end points of dip
start = np.abs(x - (loc - (wid/2.))).argmin()
end = np.abs(x - (loc + (wid/2.))).argmin()
# Set depth of the dip
y[start:end] *= dep
return y
def fitter(x, loc, wid, dep, scatter=0.001, sigma=3):
"""Find the parameters of the dip function in random data"""
# Make the lmfit model
model = Model(dip)
# Make random data and print input values
rand_loc = abs(np.random.normal(loc, scale=0.02))
rand_wid = abs(np.random.normal(wid, scale=0.03))
rand_dep = abs(np.random.normal(dep, scale=0.005))
print('rand_loc: {}\nrand_wid: {}\nrand_dep: {}\n'.format(rand_loc, rand_wid, rand_dep))
data = dip(x, rand_loc, rand_wid, rand_dep) + np.random.normal(0, scatter, x.size)
# Make parameter ranges
params = Parameters()
params.add('loc', value=loc, min=x.min(), max=x.max())
params.add('wid', value=wid, min=0, max=x.max()-x.min())
params.add('dep', value=dep, min=scatter*10, max=0.8)
# Fit the data
result = model.fit(data, x=x, params)
print(result.fit_report())
# Plot it
plt.plot(x, data, 'bo')
plt.plot(x, result.init_fit, 'k--', label='initial fit')
plt.plot(x, result.best_fit, 'r-', label='best fit')
plt.legend(loc='best')
plt.show()
然后我运行:
fitter(np.linspace(55707.97, 55708.1, 100), loc=55708.02, wid=0.04, dep=0.98)
返回(例如,因为它是随机数据):
rand_loc: 55707.99659784677
rand_wid: 0.02015076619874132
rand_dep: 0.9849809461153651
[[Model]]
Model(dip)
[[Fit Statistics]]
# fitting method = leastsq
# function evals = 9
# data points = 100
# variables = 3
chi-square = 0.00336780
reduced chi-square = 3.4720e-05
Akaike info crit = -1023.86668
Bayesian info crit = -1016.05117
## Warning: uncertainties could not be estimated:
loc: at initial value
wid: at initial value
[[Variables]]
loc: 55708.0200 (init = 55708.02)
wid: 0.04000000 (init = 0.04)
dep: 0.99754082 (init = 0.98)
知道为什么它执行的函数评估如此之少,却返回了不合适的结果吗?任何有关此问题的帮助将不胜感激!
最佳答案
这是一个与 fitting step function with variation in the step location with scipy optimize curve_fit 类似的问题。请参阅https://stackoverflow.com/a/59504874/5179748 .
基本上,scipy.optimize/lmfit
中的求解器假设参数是连续变量,而不是离散变量。他们对参数进行微小的更改,以查看结果发生了什么变化。 loc
和 wid
参数的微小变化不会对结果产生影响,因为 argmin()
将始终返回整数值。
您可能会发现使用具有有限宽度的矩形模型(请参阅 https://lmfit.github.io/lmfit-py/builtin_models.html#rectanglemodel )会很有帮助。我稍微改变了你的例子,但这应该足以让你开始:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from lmfit.models import RectangleModel, ConstantModel
def dip(x, loc, wid, dep):
"""Make a line with a dip in it"""
# Array of ones
y = np.ones_like(x)
# Define start and end points of dip
start = np.abs(x - (loc - (wid/2.))).argmin()
end = np.abs(x - (loc + (wid/2.))).argmin()
# Set depth of the dip
y[start:end] *= dep
return y
x = np.linspace(0, 1, 201)
data = dip(x, 0.3, 0.09, 0.98) + np.random.normal(0, 0.001, x.size)
model = RectangleModel() + ConstantModel()
params = model.make_params(c=1.0, amplitude=-0.01, center1=.100, center2=0.7, sigma1=0.15)
params['sigma2'].expr = 'sigma1' # force left and right widths to be the same size
params['c'].vary = False # force offset = 1.0 : value away from "dip"
result = model.fit(data, params, x=x)
print(result.fit_report())
plt.plot(x, data, 'bo')
plt.plot(x, result.init_fit, 'k--', label='initial fit')
plt.plot(x, result.best_fit, 'r-', label='best fit')
plt.legend(loc='best')
plt.show()
关于python - lmfit 不探索参数空间,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/59567399/
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