MATLAB转Python代码(NumPy, SciPy, MatplotLib?)
我正在尝试把以下代码从MATLAB转换成Python,用于一个脑电图项目(部分原因是Python稍微便宜一些!)
希望有人能给我指个方向:我已经开始修改代码,但遇到了一些困难,特别是在寻找等效的函数方面。
我试过scipy.org(NumPy_for_Matlab_Users等),但不确定我的参数格式和数量是否正确。
我最开始使用的是pyserial
ser.read()
来读取数据,然后
ord()
把它转换成整数,但这个MATLAB代码用的是另一种方法('uchar')
我主要的问题在于
fopen
fread
find
repmat
还有整个绘图部分,因为我对Python中的这部分(MatPlotLib?)更是一无所知。
MATLAB通常是从'1'开始,而Python是从0开始:我尝试过修改这些,但有些我不太确定,没改到。
Python能接受用冒号分隔的整个范围吗
...repmat(0:2:10, .....
还是不行呢?
那么,这里是MATLAB的代码:
% EEG data grabber and plotter
N = 256; % Required number of sample frames
% Read in a block of data from the OpenEEG board
hCom = serial('COM1','BaudRate',57600,'timeout',5);
fopen(hCom);
numBlocks = (ceil(17*N/256) + 1);
rawdata = zeros(numBlocks*256,1);
for n = 1:numBlocks
rawdata((0:255) + n*256) = fread(hCom, 256, 'uchar'); % Read data
end
fclose(hCom);
% Convert raw data into a Matlab matrix
% First find the first frame start
startIndex = find(rawdata == 165);
while(rawdata(startIndex(1) + 1) ~= 90)
startIndex = startIndex(2:end);
end
% Now extract the samples
frameStarts = (0:(N-1))'*17 + startIndex(1);
indices = 4 + repmat(frameStarts, 1, 6) + repmat(0:2:10, length(frameStarts), 1);
eegData = (rawdata(indices)*256 + rawdata(indices + 1)) - 512;
% eegData is now a N by 6 matrix, each column is a channel of sampled data
% Plot time-series data
figure(1)
subplot(2,1,1)
plot((0:255)/256,eegData(:,1:2))
xlabel('Time [s]');
ylabel('EEG data');
% Calculate FFT and plot spectra
subplot(2,1,2)
window = 0.5 - 0.5 * cos(2*pi*(0:255)/255); % Von-Hann Window
f = abs(fft(repmat(window',1,2) .* eegData(:,1:2)));
plot((0:127),f(1:128,:))
xlabel('Frequency [Hz]');
ylabel('EEG FFT');
这是我这个“可怜的表亲”版本
import scipy
import serial #Serial Module to read serial port
from numpy import ceil,zeros #Ceil module & zeros for blank matrix
N = 256 #no of sample frames (256 = 1s)
#Reads a block of data from the serial port
ser = serial.Serial('COM18',57600,timeout=5)
scipy.fopen(ser) #MATLAB CODE: fopen(ser) is this correct????
numBlocks = (ceil(17*N/256) + 1)
rawdata = scipy.zeros(numBlocks*256,1)
for n = 1:numBlocks
rawdata((0:255) + n*256) = numpyio.fread(ser,256,'i') # read each byte as unsigned integer
end
ser.close()
#convert raw data to MATLAB matrix
#find start of frame (1st Byte always 165, 2nd always 90)
startIndex = find(rawdata == 165);
while (rawdata(startIndex(0) + 1) ~=90) #confirms 165,90 sequence
startIndex = startIndex(1:end) #uses rest of frame as data
end
#Extraction of sample values
#MATLAB CODE
frameStarts = (0: (N-1))'*17 + startIndex(1); #'#how to transpose matrix('): zip()??
indices = 4 + (numpy.tile(frameStarts, 1,6)) + (numpy.tile(0:2:10,length(frameStarts), 1);
eegData = (rawdata(indices)*256 + rawdata(indices +1)) - 512 #values are unsigned integers 0-1023 and must subtract 512 for actual value
#eeg data now N*6 Matrix each column is a channel of data
#MATLAB CODE: plot time series data (MatPlotLib?)
figure(1)
subplot (2,1,1)
plot((0:255)/256,eegData(:,1:2))
xlabel('Time [s]')
ylabel('EEG Voltage')
#fft
subplot(2,1,2)
window = 0.5 - 0.5*cos(2*pi*(0:255)/255);
f = abs(fft(repmat(window',1,2) .* eegData(:,1:2))) '#repmat=tile()? matrix transposition (')?
plot((0:127),f(1:128,:))
xlabel('Freq [Hz]')
ylabel('EEG FFT')
非常感谢所有的建议!
Dave!
2 个回答
有一点很重要,就是这两种语言的索引方式不一样。如果你只是把MATLAB的代码直接复制到Python里,就会非常困惑。比如,MATLAB中的x(1:5:end)在Python中是x[0::5]。建议你回去看看NumPy for MATLAB Users这个页面,找到“线性代数等价物”这一部分(大约在页面中间)。那里有一个字典,可以帮助你理解如何在两者之间转换。
嗯……有很多事情要说。
Python没有end
这个关键词,所以你显然需要多了解一下Python的语法。
在Python中,数组和切片是用[]
来索引的,而不是()
。比如,范围可以用range(0,10)来表示,但像Matlab那样的切片功能只在像numpy这样的扩展包中存在,每个扩展包都有自己的一套用法。
是的,你应该使用matplotlib来绘图,它的功能几乎和Matlab的绘图界面一样,至少在这个层面上是这样的。
看起来你在猜测Python会在某个随机的包中有和Matlab相同的方法名。这并不是一个好主意。相反,查一下Matlab方法的在线文档,弄清楚它具体做了什么,然后再去查找Python包的文档,找一个能实现你想要功能的方法。这个方法可能不存在,但我敢打赌,在这么简单的程序中,你需要的大部分功能都是有的。
在把任何Matlab代码转换成其他语言时,你最需要理解的就是Matlab数组的工作方式,这种方式非常独特(但对它的目标应用非常优秀)。Numpy的功能大致相同,但表示方式完全不同。
串口模块已经给你提供了一个打开的文件对象,所以你不需要使用fopen。
我觉得你需要花很多时间去阅读Python和Matlab的文档,因为很明显你现在对这两者都不太了解。
别让我打击你,我只是诚实地告诉你你现在的情况。