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Python で極値の検出

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ひかり
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概要​

信号の極値を検出する。

信号の生成​

例として疑似的な信号を生成する。

  • 3 [Hz] の信号 + 0.01 [Hz] の信号 + ノイズ
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from scipy import signal

t = np.arange(30 * 100) / 100
x = np.sin(2 * np.pi * t / 3) + np.random.randn(len(t)) * 0.2 + np.sin(2 * np.pi * t / 100)
df = pd.DataFrame({'Data': x}, index=pd.to_datetime(t, unit='s').time)

fig, ax = plt.subplots()
df.plot(ax=ax, xlim=['00:00:00', '00:00:10'])
plt.show()

tmp

信号の性質を調べる​

def acorr(df: pd.DataFrame, ra: int = 3, fs=100):
    x = np.correlate(df.Data.values, df.Data.values, mode='full')
    t = (np.arange(len(x)) - len(x) / 2 + 0.5) / fs
    x /= x.max()
    fig, ax = plt.subplots()
    ax.set_xlim(-ra, ra)
    ax.set_ylim(0, 1)
    ax.plot(t, x)
    ax.set_title('Autocorrelation')
    ax.grid(axis='x')
    ax.set_xticks(np.linspace(-ra, ra, 2 * ra + 1))
    plt.show()

acorr(df)

主な信号は 1/3 [Hz] であることがわかる。そのため、1/3 [Hz] でローパスフィルターをかける。

tmp

ローパスフィルターをかけ、極値の検出​

ローパスフィルターをかけ、極値を検出できるようにする。

1/3 [Hz] でローパスフィルターをかけても正しく検出されない場合は、 周波数を下げていく。

tmp

fs = 10
lpf = 0.1
b, a = signal.butter(5, lpf / fs * 2, 'low')
df['Filter'] = signal.filtfilt(b, a, df.Data.values)
max_idx = signal.argrelmax(df['Filter'].values)
min_idx = signal.argrelmin(df['Filter'].values)

df['max_index'] = False
df.iloc[max_idx[0], 2] = True
df['min_index'] = False
df.iloc[min_idx[0], 3] = True

fig, ax = plt.subplots()
df.plot(ax=ax)
ax.set_xlim(['00:00:00', '00:00:30'])
ax.scatter(
    df.loc[df['max_index'], ['Filter']].index, 
    df.loc[df['max_index'], ['Filter']], 
    color='tab:orange', 
    zorder=3)
ax.scatter(
    df.loc[df['min_index'], ['Filter']].index, 
    df.loc[df['min_index'], ['Filter']], 
    color='tab:green', 
    zorder=3)
plt.show()

C 言語で 2 次元配列を扱う

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ひかり
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行数・列数、数値の入るメモリを構造体でまとめると扱いやすい。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct {
  float *data;
  int col_size;
  int row_size;
} Mat;

void MatInit(Mat *mat, int row_size, int col_size) {
  mat->row_size = row_size;
  mat->col_size = col_size;
  mat->data = (float *)calloc(row_size * col_size, sizeof(float));
}

float *MatAt(Mat *mat, int i, int j) {
  return mat->data + i * mat->col_size + j;
}

void MatFree(Mat *mat) { free(mat->data); }

int main(void) {
  Mat mat;
  MatInit(&mat, 30, 5); // 30 行 5 列 の行列を初期化
  *MatAt(&mat, 0, 0) = 50; // 行 0 列 0 に 50 を代入
  printf("%f\n", *MatAt(&mat, 0, 0)); // 行 0, 列 0 の数値を表示

  MatFree(&mat);

  return 0;
}

Visual Studio Code で Got bad result from install script. のエラーの対処

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ひかり
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vscode で ssh をしようとしたが、Got bad result from install script. というエラーが起き、接続できない。

何故かコマンドプロンプトも起動しない。

解決法

レジストリ エディターを開き、HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Command Processor にある AutoRun の値を空にした。

NMF (HALS) の実装

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ひかり
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import numpy as np

X = np.array([[1, 1], [2, 1], [3, 1.2], [4, 1], [5, 0.8], [6, 1]])

n_components, n_samples, n_features,  = (2,) + X.shape
W = np.random.uniform(size = (n_samples, n_components))
H = np.random.uniform(size = (n_components, n_features))

eps = 1e-4

# NMF
for i in range(100):
    # update B
    A = X.T.dot(W)
    B = W.T.dot(W)
    for j in range(n_components):
        tmp = H[j, :] + A[:, j] - H.T.dot(B[:, j])
        H[j, :] = np.maximum(tmp, eps)

    # update A
    C = X.dot(H.T)
    D = H.dot(H.T)
    for j in range(n_components):
        tmp = W[:, j] * D[j, j] + C[:, j] - W.dot(D[:, j])
        W[:, j] = np.maximum(tmp, eps)
        norm = np.linalg.norm(W[:, j])
        if norm > 0:
            W[:, j] /= norm

print(W)
print(H)
print(W.dot(H))

WSL2 で DNS サーバーを設定する

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/etc/resolv.conf の自動生成の無効化​

/etc/wsl.conf を以下のように編集する。

[network]
generateResolvConf = false

/etc/resolv.conf の作成​

例えば、DNS サーバーが 1.1.1.1 のとき、/etc/resolv.conf は以下のように編集する。

nameserver 1.1.1.1

削除されないように​

WSL2 を再起動すると /etc/resolv.conf が削除されるので、削除されないようにする。

sudo chattr +i /etc/resolv.conf

参考サイト

brew 環境下で nokogiri をインストールできないとき

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ひかり
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以下の二つのエラーが出た。

zlib is missing; necessary for building libxml2
xslt is missing. Please locate mkmf.log to investigate how it is failing.

解決法

  • libxslt, libxml2 をインストール
  • brew でインストールされている libxml2 のパスを指定
brew install libxslt libxml2
bundle config build.nokogiri --use-system-libraries --with-xml2-include=$(brew --prefix libxml2)/include/libxml2

参考サイト

Windows の OpenSSH で Permission denied が出る原因

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  • パスワードでのログインは可能 (ただし、設定で無効化している)
  • 公開鍵認証で Permission denied が出る

実際に localhost:22 に接続すると、

hikari@localhost: Permission denied (publickey,keyboard-interactive).

とエラーが出る。

image

原因

Administrators グループ、つまり「管理者ユーザー」はデフォルトで、C:\ProgramData\ssh\administrators_authorized_keys の公開鍵を 参照して認証しているようだ。

これを、$env:userprofile\.ssh\authorized_keys に変更する。

解決法

管理者権限で C:\ProgramData\ssh\sshd_config を開き、以下のように下の二行をコメントする。

image

- Match Group administrators
-        AuthorizedKeysFile __PROGRAMDATA__/ssh/administrators_authorized_keys
+ #Match Group administrators
+ #       AuthorizedKeysFile __PROGRAMDATA__/ssh/administrators_authorized_keys

保存が終わったら、サービスを再起動する。

Restart-Service sshd

termux に powerline をインストールする

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pkg install golang

powerline のインストール

あとは、Powerline のインストール方法とほぼ同じ

go get -u github.com/justjanne/powerline-go

.profile に設定

~/.profile を開き、以下を追加する。

GOPATH=$HOME/go
function _update_ps1() {
    PS1="$($GOPATH/bin/powerline-go -newline -error $?)"
}
if [ "$TERM" != "linux" ] && [ -f "$GOPATH/bin/powerline-go" ]; then
    PROMPT_COMMAND="_update_ps1; $PROMPT_COMMAND"
fi

フォントの設定

例として、yuru7/PlemolJP をインストールする。

wget https://github.com/yuru7/PlemolJP/releases/download/v0.4.0/PlemolJP_NF_v0.4.0.zip
unzip PlemolJP_NF_v0.4.0.zip
cp PlemolJP_NF_v0.4.0/PlemolJP35Console_NF/PlemolJP35ConsoleNF-Medium.ttf $HOME/.term
ux/font.ttf
rm PlemolJP_NF_v0.4.0 -rf
rm PlemolJP_NF_v0.4.0.zip

termux に ssh する

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ひかり
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pkg install openssh

エラーが出る場合​

Android 版の termux で実行するとエラーが起こるので、 既存の termux を削除し Github から termux をインストールすることをおすすめします。

サーバーの起動

sshd

公開鍵の設定

クライアントの公開鍵 (~/.ssh/id_*.pub) を termux の ~/.ssh/authorized_keys に追加する。

公開鍵はメールで自分宛てに送ったり、twitter の DM で自分宛てに送ったりして、コピペすると楽。

# 例:
echo ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAIKYztjZfIVMl5o0J2DrigTsl1XgbSKMUgYCpfOfhMtmw hikari@B450M-K >> ~/.ssh/authorized_keys

ログイン

# スマホの ip アドレスを確認
ip a

ssh 192.168.x.x -p 8022

Windows の OpenSSH でパスワード認証を無効にする

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管理者権限でターミナルを開く​

設定ファイルを編集するために管理者権限が必要なため、管理者権限でターミナルを開く。

ターミナルのアイコンを右クリックして、ターミナルを右クリックして、「管理者として実行」

image

image

ターミナルで設定ファイルを開く​

notepad C:\ProgramData\ssh\sshd_config

を実行。

image

設定ファイルを編集​

- # PasswordAuthentication yes
+ PasswordAuthentication no

image

を

image

に変更し上書き保存する。

SSH サーバーの再起動​

ターミナルに戻り、以下のようにコマンドを実行し、SSH サーバーを再起動する。

Restart-Service sshd

接続テスト​

設定が有効になっているかテストする。

ssh localhost

を実行し、

user@localhost: Permission denied (publickey,keyboard-interactive).

のようになっていれば OK