フランケデ,タの曲面近似
曲線フィッターアプリには,フランケの二変量テスト関数から生成されたサンプルデータが用意されています。このデ,タは,曲線フィッタ,アプリでさまざまな近似設定を試すのに適しています。このデ,タを使って,曲面近似を作成,比較,エクスポ,トします。
MATLAB®コマンドラ电子邮箱ンで,
因特网
デ,タセットを読み込みます。変数x
、y
、z
がワ,クスペ,スに表示されます。负载因特网
このサンプルデータは,曲線フィッターアプリでさまざまな近似設定を試すために適切なデータを作成できるよう,フランケの二変量テスト関数から生成され,ノイズとスケーリングが追加されています。フランケ関数の詳細にいては,[1]を参照してください。
デ,タを近似デ,タと検証デ,タに分けます。
Xv = x(200:293);Yv = y(200:293);Zv = z(200:293);X = X (1:199);Y = Y (1:199);Z = Z (1:199);
サンプルデ,タを使用して曲面を当てはめます。
曲線フィッタ,アプリを開きます。
curveFitter
曲線フィッタ,アプリで,デ,タ変数を選択します。[曲線フィッタ]タブの[デ,タ]セクションで[デ,タの選択]をクリックします。[近似デ,タの選択]ダ,
[x]
を[xデ.タ]変数として,[y]
を[yデ.タ]変数として,[z]
を[zデ.タ]変数として指定します。または,
curveFitter
を使用して曲線フィッタ、アプリを開くときにデ、タ変数を指定し、既定の近似(curveFitter (x, y, z)
)を作成することもできます。
変数を選択すると,曲線フィッタ,アプリによってデ,タ点がプロットされます。
x
、y
、z
を選択すると,既定の曲面近似が自動的に作成されます。既定の近似はデ,タ点を通過する内挿曲面です。Lowess近似タeconpプを試します。[曲線フィッタ]タブの[近似タ电子邮箱プ]セクションで,矢印をクリックしてギャラリ,を開きます。[平滑化]グル,プの[局所回帰平滑化(Lowess)]をクリックします。
曲線フィッタ,アプリにより,局所平滑化回帰近似が作成されます。
近似設定を変えてみます。[近似オプション]ペ电子邮箱ンで,[範囲 (%)]の値を
10
に変更します。範囲を既定の設定から合計デ,タ点数の10%に減らすと,よりデ,タに近い曲面が生成されます。この範囲によって,それぞれの平滑化値を決定するために使用される隣接デ,タ点が定義されます。
[近似テ,ブル]ペ电子邮箱ンで,[近似名]の値を
平滑的回归
に変更します。検証デ,タを使用して,曲面が適切なモデルになっているかを確認します。まり,曲面を,近似に使用されていないデ,タと比較します。
[曲線フィッタ]タブの[デ,タ]セクションで[検証デ,タ]をクリックします。[検証デ,タの選択]ダ,[xデ.タ]、[yデ.タ]、[zデ.タ]のドロップダウンリストから検証変数の
十五
、青年志愿
、zv
を選択します。プロット内の選択した検証デ,タと,[結果]ペ@ @ンおよび[近似テ,ブル]ペaapl . exe (sseおよびrmse)を確認します。
現在の曲面近似をコピ,して,別の近似を作成します。[曲線フィッタ]タブの[ファ电子邮箱ル]セクションで[複製]をクリックします。または,[近似テ,ブル]ペ电子邮箱ンの近似を右クリックして,[“平滑回归”を複製]を選択します。
同じ近似設定、デ、タ、検証デ、タで新しい近似の图が作成されます。また,新しい行が近似テ,ブルの下部に追加されます。
新しい近似のタ@ @プと名前を変更します。[曲線フィッタ]タブの[近似タ电子邮箱プ]セクションで,矢印をクリックしてギャラリ,を開きます。[回帰モデル]グル,プの[多項式]をクリックします。
[近似テ,ブル]ペ电子邮箱ンで,[近似名]の値を
多项式
に変更します。[近似オプション]ペ电子邮箱ンで,[xの次数]および[yの次数]の値を
[3]
に変更し,両方の次元において3次多項式を当てはめます。X軸およびy軸のスケ,ルを確認し,[結果]ペ▪▪ンに表示される警告メッセ▪▪ジを確認します。
方程式の条件が不適切です。繰り返しデ,タ点を削除するか,センタリングとスケ,リングを試してください。
[近似オプション]ペ电子邮箱ンで,[デ,タのセンタリングとスケ,リング]チェックボックスをオンにして正規化し,xとyのスケ,ルの大きな違いを補正します。
曲面近似を正規化すると[結果]ペ▪▪ンの警告メッセ▪▪ジが消えます。
[結果]ペ@ @ンを見てみます。以下を確認できます。
モデルの方程式
推定係数の値
適合度の統計量
検証の適合度の統計量
线性模型Poly33: f(x,y) = p00 + p10*x + p01*y + p20*x^2 + p11*x*y…+ p02*y^2 + p30*x^3 + p21*x^2*y + p12*x*y^2 + p03*y^3,其中x按平均1977和标准866.5归一化,y按平均0.4932和标准0.29归一化,系数(95%置信限):p00 = 0.4359 (0.3974, 0.4743) p10 = -0.1375 (-0.194, -0.08104) p01 = -0.4274 (-0.4843, -0.3706) p20 = 0.0161 (-0.007035, 0.03923) p11 = 0.07158 (0.05091, 0.09225) p02 = -0.03668 (- 0.006005, -0.01332) p30 = 0.02081 (-0.005475, 0.04709) p21 = 0.02432 (0.0012, 0.04745) p12 = -0.03949 (-0.06287, -0.01611) p03 = 0.1185(0.09164, 0.1453)拟合优度:SSE: 4.125 R-square: 0.776调整后R-square: 0.7653 RMSE: 0.1477验证优度:SSE: 2.26745 RMSE: 0.155312
この近似情報をワ,クスペ,スにエクスポ,トするには,[曲線フィッタ]タブの[エクスポ,ト]セクションで,[エクスポ,ト]をクリックして[ワ,クスペ,スにエクスポ,ト]を選択します。このコマンドを実行すると,観測値とパラメーターの数,残差,近似モデルなどその他の情報もエクスポートされます。
この近似モデルを,xおよびyの値で曲面を予測または評価する関数として扱うことができます。詳細にいては,ワ,クスペ,スへの近似のエクスポ,トを参照してください。
残差のプロットを表示し,曲面に対する点の分布を確認します。[曲線フィッタ]タブの[可視化]セクションで[残差プロット]をクリックします。
残差プロットを右クリックし,[x-z表示に移動]を選択します。X-z表示は必須ではありませんが,この表示を使用すると削除する外れ値を簡単に確認できます。
外れ値を削除するには,座標軸の[外れ値を排除]ボタン
をクリックします。
マウスカーソルをプロットに移動すると,カーソルが十字に変わり,外れ値選択モードであることが示されます。
表面プロットまたは残差プロットで排除する点をクリックします。または,クリックしてドラッグすることにより四角形を指定し、囲まれたすべての点を削除します。
プロットでは,削除した点は赤いx印として表示されます。
[曲線フィッタ]タブの[近似]セクションで[自動]を選択していた場合は,削除した点を除いた状態で曲面が再度当てはめられます。一方、[手動]を選択していた場合は,[近似]をクリックして曲面の再近似を行います。
プロット内で回転モ,ドに戻るには,[外れ値を排除]ボタン
を再度クリックします。
近似を並べて比較します。近似の图タブの右端にある[ドキュメントアクション]の矢印をクリックします。
[すべて並べて表示]
オプションを選択して,1行2列のレescアウトを指定します。[近似テ,ブル]ペ@ @ンで情報を確認します。セッション内のすべての近似にいて適合度の統計量を比較し,どれが最適かを判断します。
対話型の曲面近似セッションを保存するには,[曲線フィッタ]タブの[ファ电子邮箱ル]セクションで[保存]をクリックします。セッションを保存して再度開くと複数の近似にアクセスできます。セッションファesc escルには,セッション内のすべての近似と変数が含まれています。
近似を対話的に作成し比較した後で,曲線フィッターアプリのセッションで近似ごとにMATLABコードを生成できます。[曲線フィッタ]タブの[エクスポ,ト]セクションで[エクスポ,ト]をクリックし,[コ,ド生成]を選択します。
曲線フィッターアプリはセッションからコードを生成し,MATLABエディターにファイルを表示します。このファ▪▪▪▪ルには,セッション内で現在選択されている近似と,開かれているプロットが含まれます。
ファ@ @ルを
createFit.m
という既定の名前で保存します。近似とプロットを再作成するには,コマンドラインから(元のデータまたは新しいデータを入力引数に指定して)そのファイルを呼び出します。この場合,元の変数がワ,クスペ,スに引き続き表示されます。
ファescルの最初の行を強調表示して評価します(
函数
という単語は除きます)。右クリックして[コマンドウィンドウで選択を実行]を選択するか,F9を押すか、または次のコ、ドをコピ、してコマンドラ、ンに貼り付けます。[fitresult,gof] = createFit(x,y,z,xv,yv,zv)
この関数は、セッション内で選択した近似の图ウィンドウを作成します。曲線フィッターアプリで対話的に作成した曲面と残差の両方のプロットが多項式近似の图に表示されることを観察します。
必要に応じて,生成したコードを開始点として,ニーズに合うように曲面近似およびプロットを変更できます。使用できるメソッドの一覧にいては,
sfit
を参照してください。
参照
弗兰克,理查德。零散数据插值:一些方法的检验计算数学38岁的没有。157(1982年1月1日):181-200。https://doi.org/10.1090/s0025 - 5718 - 1982 - 0637296 - 4。