高斯曲线拟合详细步骤

高斯函数:  f(x)=A*\exp (-\frac{(xi-x0)^{2}}{2*\delta ^{2}})

已知一组数据:Yi={x1,x2,...,xn},需要拟合成高斯函数。 

令 F(x)=lnf(x),  F(x)=lnA-\frac{(xi-x0)^{2}}{2*\delta ^{2}},化简可得到式(1),

F(x)=lnA-x0^2/2*simga^2+xi*x0/sigma^2-xi^2/2*sigma^2.......................................................................................................(1)

令 a0=lnA-x0^2/2*simga^2,a1=x0/sigma^2,a2=-1/2*sigma^2,则F(x)可化为一个二项式,式(2)

F(x)=a0+a1*x+a2*x^2.........................................................................................................................................................(2)

高斯转为二次曲线,但是如何进行拟合?

拟合的思想就是求一条曲线,让所有数据点都接近该曲线。如何判断都接近呢?

我们可以假设拟合的二次曲线是已知的,利用原有数据点和拟合数据点之间的距离列方程,通过计算该最小距离方程,即可求出假设的拟合曲线的参数。如式(2),在求的过程中,x是已知的,a0,a1,a2是曲线的形状设置的未知参数,也就是需要求解的参数。我们通过已知的已知一组数据Yi,分别带入高斯函数,能得到一组f(x)和对应的F(x),此时的F(x)就是拟合出来的结果,因此距离方程为公式(3),即利用最小二乘法拟合曲线。

           M=\sum [Yi-a0+a1\cdot x+a2\cdot x^{2}]^{2}.........................................................................................................................(3)

最后转为求公式(3)[a0,a1,a2]的解。分别对a0,a1,a2求偏导数,并整理。M=\sum [Yi-a0+a1\cdot x+a2\cdot x^{2}]^{2}

最后,可通过豪斯霍尔德变换求方程解[a0,a1,a2]。高斯函数的极值为:Xc=-a1/2a2

 


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