छानने और बहुपद प्रतिगमन चौरसाई के बीच अंतर?


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शास्त्रीय कम-पास फ़िल्टरिंग (एक IIR या एफआईआर के साथ), और स्थानीयकृत Nth डिग्री बहुपद प्रतिगमन और / या इंटरपोलेशन (अपसमापन के मामले में) द्वारा विशेष रूप से उस मामले में जहां एन 1 से अधिक है, के बीच अंतर क्या हैं? लेकिन प्रतिगमन फिट में उपयोग किए जाने वाले स्थानीय अंकों से कम।


+1 महान प्रश्न, आपने मुझे इसे हराया। :-) AFAIK N = 2 का उपयोग करते हुए रैखिक 'शास्त्रीय' फ़िल्टरिंग से मेल खाती है जिससे हम परिचित हैं, लेकिन मैं इस पर गलत हो सकता है।
स्पेसी

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sinc पुनर्निर्माण बनाम स्पलाइन इंटरपोलेशन: cnx.org/content/m11126/latest " स्पिन इंटरपोलेशन सिन इंटरपोलेशन की तुलना में स्मूथ है। इसका कारण यह है कि कार्डिनल स्प्लिन का समर्थन सिनस फंक्शन की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट है।"
एंडोलिथ

जवाबों:


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दोनों कम पास फ़िल्टरिंग और बहुपद प्रतिगमन चौरसाई एक समारोह के सन्निकटन के रूप में देखा जा सकता है । हालाँकि, ऐसा करने के साधन अलग हैं। यहाँ पूछने के लिए महत्वपूर्ण सवाल यह है कि "क्या आप दूसरे के संदर्भ में एक कर सकते हैं?" और संक्षिप्त उत्तर "हमेशा नहीं" है, नीचे दिए गए कारणों के लिए।

जब कुंजी आपरेशन छान कर चौरसाई घुमाव है जहां है, जो आवृत्ति डोमेन तब्दील करने के लिए y = एफ - 1 ( एफ ( एक्स ) एफ ( ) ) जहां एफ को दर्शाता है असतत फूरियर रूपांतरण (और एफ - 1 व्युत्क्रम)। असतत फूरियर ट्रांसफॉर्म (जैसे एफ ( एक्स ) ) का एक अनुमान प्रदान करता हैy(n)=x(n)h(n)y=F1(F(x)F(h))FF1F(x)xत्रिकोणमितीय कार्यों के योग के रूप में। जब एक कम पास फिल्टर होता है, तो कम आवृत्ति घटकों की एक छोटी संख्या को बरकरार रखा जाता है और एक्स में अचानक परिवर्तन को सुचारू किया जाता है। इस सेट के रूप में त्रिकोणमितीय कार्यों का उपयोग करके समारोह सन्निकटन के संदर्भ में छानने कम पारित आधार कार्यों , लेकिन यह टिप्पणी करने के लिए घुमाव के सूत्र की समीक्षा के लायक है कि जब छानने, वाई (एन) (फिल्टर के उत्पादन में) पर निर्भर करता है एक्स ( n ) साथ ही x के पिछले नमूनों का एक भारित योग ( एच के "आकार" द्वारा निर्धारित यहां का भार )। (इसी तरह के विचार y के पिछले मूल्यों को जोड़ने के साथ निश्चित रूप से IIR फिल्टर के लिए हैं )hxx(n)xh साथ ही)y(n)

हालांकि, कुछ एन-डिग्री बहुपद द्वारा चौरसाई करना , इंटरपोलेंट का उत्पादन केवल और (अलग-अलग) आधार कार्यों (जिन्हें मोनोमियल भी कहा जाता है) का मिश्रण पर निर्भर करता है । ये विभिन्न आधार कार्य क्या हैं? यह एक निरंतर (है एक 0 एक्स 0 ), एक लाइन ( एक 1 एक्स ), एक परवलय ( एक 2 x 2 ) और इतने पर (देखें यह करने के लिएx(n)a0x0a1xa2x2 एक अच्छा उदाहरण के लिए)। आमतौर पर, जब समान समय के साथ और दूर करने के कारणों में समान-दूर के नमूनों के साथ व्यवहार किया जाता है, तो न्यूटन का बहुपद के रूप में क्या उपयोग किया जाता है। इसका कारण मैं यह बता रहा हूं क्योंकि इसके माध्यम से यह देखना आसान है कि रैखिक प्रक्षेप करते समय आप एक फिल्टर कर्नेल का निर्माण कर सकते हैं जो उपलब्ध नमूनों का एक रेखीय भारित राशि लौटाता है, जैसे कि एक कम क्रम वाला प्रक्षेप बहुपद "प्रक्षेपित करने के लिए" इन पंक्तियों का उपयोग करेगा। दो नमूनों के बीच। लेकिन उच्च डिग्री पर, दो सन्निकटन विधियां विभिन्न परिणाम (आधार कार्यों में अंतर के कारण) वापस कर देंगी।

जैसा कि मैंने ऊपर लिखा है, पिछले मूल्यों को ध्यान में नहीं रखना सख्त नहीं है। यह एक सूक्ष्म बिंदु है। क्योंकि आमतौर पर, एक बहुपद के निर्माण के दौरान दिए गए अंतराल ("अतीत" और एक संकेत के "भविष्य") के बाहर के मूल्यों पर विचार नहीं किया जाता है। हालांकि अंतराल के किनारों पर डेरिवेटिव को ठीक करके इन्हें शामिल करना संभव है। और अगर यह बार-बार किया जाता है (जैसे कि एक गैर-अतिव्यापी स्लाइडिंग विंडो) तो प्रभावी रूप से, एक्स (एन) के "पिछले नमूनों" को ध्यान में रखा जाएगा। (यह चाल है जो स्प्लिन का उपयोग करती है और वास्तव में बाइबिक प्रक्षेप के लिए एक कनवल्शन अभिव्यक्ति है । हालांकि, कृपया ध्यान दें कि स्प्लिन के बारे में बात करते समय एक्स की व्याख्या अलग है।x(n)x विभाजित करती है और वास्तव में बिकुबिक दृढ़ सामान्यीकरण के बारे में बात करती है-)

उदाहरण के लिए, "सिन इंटरपोलेशन" के मामले में उदाहरण के लिए, कुछ समय के लिए फ़िल्टरिंग का उपयोग करने का कारण यह है कि यह भौतिक दृष्टिकोण से भी समझ में आता है। समय-क्षेत्र में एक बैंड-सीमित प्रणाली (जैसे (रैखिक) एक ऑप्टिकल सिस्टम में एम्पलीफायर या लेंस ) का आदर्शित प्रतिनिधित्व सिनस पल्स है। सिनस पल्स की आवृत्ति डोमेन प्रतिनिधित्व एक आयत "पल्स" है । इसलिए, बहुत कम मान्यताओं के साथ हम अपने लापता पड़ोसियों के पास कम या ज्यादा होने की उम्मीद करते हैं (निश्चित रूप से, सीमाओं के भीतर)। यदि यह कुछ एन-ऑर्डर बहुपद (उच्च एन के लिए) के साथ किया गया था, तो एक तरह से हम "ठीक"x3 मनोचिकित्सा के दृष्टिकोण से, जिसमें मस्तिष्क का प्रसंस्करण शामिल है ( लैंक्ज़ोस को फिर से देखें)उदाहरण के लिए)। मैं कड़ाई से प्रक्षेप द्वारा लगाए गए अवरोधों के बारे में बोल रहा हूं, जब कोई व्यक्ति जानबूझकर लापता मूल्यों को "अनुमान" करने की कोशिश करता है।

कोई सार्वभौमिक "सर्वश्रेष्ठ विधि" नहीं है, यह बहुत अधिक अंतर प्रक्षेप समस्या पर निर्भर करता है जिसका आप सामना कर रहे हैं।

आशा है कि ये आपकी मदद करेगा।

PS (दो सन्निकटन विधियों में से प्रत्येक द्वारा बनाई गई कलाकृतियां अलग-अलग हैं, उदाहरण के लिए गिब्स फेनोमेनन और ओवरफिटिंग देखें , हालांकि ओवरफिटिंग आपके प्रश्न के "दूसरी तरफ" है।)


+1 उत्कृष्ट उत्तर। कुछ फॉलो अप: 1) आप बहुपदीय फिटिंग में x [n] के पिछले मूल्यों को ध्यान में नहीं रखते हैं, हालाँकि, आपने x [n] के बारे में जो भी कहा है, उसके आधार पर यह एक मूट बिंदु है, जो वैसे भी साइन / कोजाइन का एक योग है? (पिछले मूल्यों को ध्यान में रखा गया है या नहीं, यह अभी भी माना जाता है)। 2) मैं इस मामले में 'बैंड-सीमित' होने की किसी वस्तु की भौतिक व्याख्या से कुछ भ्रमित हूं। सब कुछ सीमित नहीं है? यही है, कुछ आवृत्तियों को पारित करेगा और दूसरों को आकर्षित करेगा? नॉन-बैंडलाइड सिस्टम का एक भौतिक उदाहरण क्या है? धन्यवाद।
स्पेसी

1) यकीन नहीं है कि मैं पूरी तरह से समझ रहा हूं कि आपका क्या मतलब है लेकिन मैं आउटपुट प्राप्त करने और पॉलीनोमिक फिटिंग से अंतर के बीच अंतर का उल्लेख कर रहा था। 2) कुछ मामलों में, संकेतों और प्रणालियों का एक ही ढांचे के तहत इलाज किया जाता है। सैद्धांतिक रूप से ऐसे संकेत हैं जो बैंड-लिमिटेड ( en.wikipedia.org/wiki/… ) जैसे (वास्तव में) सफेद शोर ( en.wikipedia.org/wiki/White_noise ) नहीं हैं। ओप्पेनहेम और विल्स्की द्वारा सिग्नल और सिस्टम में एक बहुत अच्छा उपचार उपलब्ध है। मैंने इस शब्द का इस्तेमाल यहां पर
बैंडलिमिट-

ठीक है, मैंने अपना प्रश्न फिर से लिखा है - बस यह सुनिश्चित करने के लिए: 1) हम जितना अधिक उच्च क्रम बहुपद का उपयोग करते हैं, उतने ही अधिक 'पक्षपाती' हम बिंदुओं के बीच संबंधों को मजबूर करने में होते हैं, जो शायद शारीरिक वास्तविकता के अनुकूल नहीं है, हाँ? (अधिक इस मामले में हमेशा बेहतर नहीं होता है।) 2) बैंड-लिमिटिंग के बारे में - मैं सिर्फ इस बात के लिए उत्सुक हूं कि हम ऐसा क्यों कहते हैं, क्योंकि isnt हर सिस्टम बैंड सीमित है, उस में, यह केवल कुछ आवृत्तियों में लग जाता है और दूसरों को आकर्षित करता है? धन्यवाद।
स्पेसी

मुझे खेद है कि इससे मेरा ध्यान बच गया। इन विशिष्ट प्रश्नों के लिए: 1) विशेष रूप से नहीं। दिए गए उदाहरण में मैं मोनोमियल के "आकार" द्वारा लगाए गए प्रतिबंधों का जिक्र कर रहा था। 2) सिग्नल और सिस्टम बहुत मदद करेंगे। कुछ चीजों को सटीक कहा जाता है क्योंकि इंजीनियरिंग अनुप्रयोग गणित के एक सबसेट का उपयोग करते हैं जो किसी अन्य क्षेत्र में गैर-बैंड सीमित संकेतों (जैसे कि वास्तव में समान यादृच्छिक प्रक्रिया (सफेद शोर) ऊपर से जुड़ा हुआ है) के लिए बहुत अच्छा उपयोग हो सकता है।
a_A

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अच्छा सवाल और ज्ञानवर्धक जवाब। मैं इस प्रकार कुछ अंतर्दृष्टि साझा करना चाहता था। ऑर्थोगोनल बहुपद आधार भी मौजूद हैं जैसे कि लीजेंड्रे के बहुपद आधार (मोनोमियल आधार के विपरीत) जो उच्च डिग्री बहुपद फिटिंग में अधिक स्थिर होते हैं। शैनन के प्रक्षेप सूत्र में प्रयुक्त sinc ठिकानों के रूप में (जो वास्तव में एक कनवल्शन ऑपरेशन के रूप में भी देखा जा सकता है और इसलिए एक फ़िल्टरिंग ऑपरेशन है) एक बैंडलिफ्टेड हिल्बर्ट स्पेस के लिए ऑर्थोगोनल बेस हैं, ऑर्थोगोनल पॉलीओनोमिक बेस एक बड़े वर्ग के कार्यों को अंजाम दे सकते हैं, जो बैंडलस्टेड में नहीं हैं। उनके साथ orthogonality की शक्ति होने के साथ अंतरिक्ष।

1960 से रसायन विज्ञान साहित्य में बहुपद फ़िल्टरिंग (प्रक्षेप नहीं) भी रहा है। इस विषय पर दोबारा गौर करने पर एक अच्छा व्याख्यान नोट आर.शैफर ने लिखा है, व्हाट इज सविट्ज़की-गोल फ़िल्टर, लिंक: http: // www-inst। eecs.berkeley.edu/~ee123/fa12/docs/SGFilter.pdf

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