MATLAB到Python代码的转换（NumPy，SciPy，MatplotLib?）

Question

我正试图将下面的代码从一个EEG项目的MATLAB转换成Python（部分原因是Python稍微便宜！）

希望有人能给我指出正确的方向：我已经开始修改它，但陷入了困境：特别是试图找到等价的函数。

尝试过scipy.org（NumPy_for_Matlab_Users等），但我不确定我的参数是否是正确的格式/数字）

我最初使用的是pyserial

ser.read()

读取数据然后

ord()

把它转换成一个整数，但是这个MATLAB代码用另一种方式处理它（'uchar'）

我的主要问题是

fopen
fread
find
repmat

以及整个绘图部分，因为我对Python（MatPlotLib？）

MATLAB也倾向于从“1”开始，而Python使用的是0：我也尝试过修改它们，但遗漏了一些我不确定的地方。

Python对用冒号分隔的整个范围满意吗

...repmat(0:2:10, .....

还是不呢？

下面是MATLAB：

% 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');

这是我可怜的表弟版本

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')

所有的建议都收到了！

戴夫！

Answer 1

两者之间的一个小点索引是不同的。如果你把所有的东西从MATLAB复制到Python，就像你看起来做的那样，你会非常困惑。MATLAB x（1:5:end）转换为pythonx[0:5]。回到NumPy for MATLAB Users并向下扫描到名为“线性代数等价物”的部分（大约是页面的一半）。它提供了一本如何来回走动的词典。

Answer 2

嗯。。。很多事情。

Python没有end关键字，因此您显然需要更多地了解Python的语法。

Python数组和切片的索引是[]，而不是()。例如，Ranges被表示为range（0,10），但是从Matlab的角度来看，slices只存在于numpy这样的扩展包中，并且每个扩展包都有自己的接口。

是的，您想使用matplotlib进行绘图，它的功能与Matlab的绘图界面几乎相同，至少在这个级别上是这样。

看起来您在猜测Python在某个随机包中将具有与Matlab相同的方法名。这不是个好计划。相反，在它的联机文档中查找Matlab方法，确切地了解它所做的事情，然后在Python包文档中阅读一个实现您所希望的方法。这可能不存在，但我敢打赌，在这个简单的程序中，你需要的大多数都会存在。

在将任何Matlab代码转换为其他语言时，您需要了解的最重要的事情是Matlab数组的工作方式，这是非常不寻常的（但对于其目标应用程序来说非常好）。Numpy有相同的功能，但是它们的符号完全不同。

串行模块已经在端口上给了您一个打开的文件对象，所以您不需要fopen。

我认为您需要花费大量时间来阅读Python和Matlab的文档，因为很明显您目前都不理解这两个文档。

别让我让你气馁，我只是老实告诉你你在哪。

Answer 3

这可能起作用，也可能不起作用，但您可能希望尝试使用Matlab到Python的转换器，例如mat2py。我从来没有试过，但可能会省点时间。另外，还有this page关于Matlab到Numpy的转换，可以帮助您了解两者之间的区别。