[파이썬] 문제 : 그래프에서 최고점, 최저정 찾아 계산하고 엑셀 저장

1. 해당 그래프의 y값이 최댓값인 3개를 a점으로 지정하고 각각 a점의 x좌표보다 큰 극소, 극대 값 중 x값이 가까운 순서대로 b, c, d, e를 지정합니다.(b, d는 극소 중에서, c, e는 극대중에서 지정하려 합니다.) 

2. 각각 a, b, c, d, e의 x좌표 차이 및 y좌표 차이 구하려 합니다. (a_b_x = a_x - b_x, , , , d_e_y = d_y - e_y 이런 식으로 구하려합니다.) 그 뒤에 a~e점까지 각 3 개씩 존재하니(점이 없는 경우는 0으로 대체) 각각의 a_b_x~d_e_y의 평균을 구하고 엑셀 파일에 넣는 것 까지 하고 싶습니다. 

현재 chat gpt를 이용하여 여러번 시도했으나 b~e지점을 지정하는 것부터 난관이라서 어떻게 해야할지 막막합니다. 말로는 설명을 하겠는데 코드로 구현을 하려니 힘드네요. 아래는 현재 작성한 코드와 파일입니다. python 주피터 노트북으로 하고 있습니다. 시간 되시면 확인 후 고견 부탁드립니다. 감사합니다.  

(맨위에 import 넣은 것들은 여러 코드를 넣고 빼다 보니 뒤죽박죽하여 일단 같이 두었습니다.)

2_1.txt

0.01MB

import pandas as pd
import numpy as np
from scipy.signal import cheby2, filtfilt
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.signal import argrelextrema
from scipy.signal import find_peaks

# 텍스트 파일 읽기
filename = "./2_1.txt"
data = np.loadtxt(filename)

# 필터 설계
order = 4 # 필터의 차수 
fs = 1000  # 샘플링 주파수 
start_freq = 0.4  # 시작 주파수 
stop_freq = 8  # 종료 주파수 
Wn = [start_freq / (fs /3), stop_freq / (fs / 3)]  # 시작 주파수와 종료 주파수 계산 및 정규화
rs = 30 # 정지대역 감쇠
b, a = cheby2(order, rs, Wn, 'bandpass')  # Chebyshev 2 필터 설계

# 필터 적용
PPG = filtfilt(b, a, data)
VPG = np.diff(PPG)
VPG_filtered_data = filtfilt(b, a, VPG)
APG = np.diff(VPG_filtered_data)
APG_filtered_data = filtfilt(b, a, APG)
plt.plot(APG_filtered_data, label='APG')

# 극댓값의 인덱스와 값을 구함
maxima_indices = argrelextrema(APG_filtered_data, np.greater)[0]
maxima_values = APG_filtered_data[maxima_indices]

# 극소값의 인덱스와 값을 구함
minima_indices = argrelextrema(APG_filtered_data, np.less)[0]
minima_values = APG_filtered_data[minima_indices]

plt.plot(maxima_indices, APG_filtered_data[maxima_indices], 'ro', label='Local Maxima')
plt.plot(minima_indices, APG_filtered_data[minima_indices], 'bo', label='Local Minima')
plt.legend()

 

요청 내용 중 'y값이 최댓값인 3개를 a점'을 이해하지 못해서 y 값이 최대값일때를 a로 했습니다.

 

 

maxima_indices, maxima_value를 보면

 

a 즉 최고점을 찾기 위해 다음과 같이 합니다.

최고점의 값으로 인덱스를 찾습니다.

다음과 같이 위 작업을 한 줄로 만듭니다.

a_idx = int(np.where(maxima_values == np.max(maxima_values))[0])

a를 중심으로 a의 x 뒤로 4개를 b,c,d,e로 하니 다음과 같이 인덱스를 사용하면 됩니다.

a,b,c,d,e의 값이 됩니다.

abcde_value = maxima_values[a_idx:a_idx + 6].tolist()
abcde_value

a,b,c,d,e 인덱스 구합니다.

abcde_lst = maxima_indices[a_idx:a_idx + 6].tolist()
abcde_lst

계산을 위해 설면하자면 다음과 같이 a_x 등의 값을 지정해서 계산하면 됩니다.

# a_b_x = a_x - b_x
a_x = maxima_indices[a_idx]
b_x = maxima_indices[a_idx+1]
c_x = maxima_indices[a_idx+2]
d_x = maxima_indices[a_idx+3]
e_x = maxima_indices[a_idx+4]

a_b_x = a_x - b_x
print(a_b_x)

 

엑셀에 쓰는 것까지 생각해서 딕셔너리로 결과를 만듭니다.

result = {}
for i in range(1, len(abcde_lst)):
    for j in range(i, len(abcde_lst)):
        result[f'{i}_{j}'] = [abcde_lst[i-1] - abcde_lst[j], abcde_value[i-1] - abcde_value[j]]

print(result)

다음과 같이 계산 결과 딕셔너리가 만들어 집니다. 

key가 어떤 값들이 계산된 것인지가 되고, 딕셔너리의 value는 리스트로 0은 x의 계산, 1은 y의 계산이 됩니다.

{'1_1': [-252, 0.06413291491479274]
, '1_2': [-436, 0.1289774126753518]
, '1_3': [-607, 0.02257596641367092]
, '1_4': [-842, 0.082292478475908]
, '2_2': [-184, 0.06484449776055903]
, '2_3': [-355, -0.04155694850112182]
, '2_4': [-590, 0.018159563561115255]
, '3_3': [-171, -0.10640144626168085]
, '3_4': [-406, -0.046684934199443785]
, '4_4': [-235, 0.059716512062237076]}

 

다음과 같이 엑셀 저장을 만듭니다.

from openpyxl import Workbook

write_wb = Workbook()

# for i, key, value in enumerate(result.items()):
write_ws = write_wb.active
i = 1
for key, value in result.items():
    print(i, key, value)
    write_ws.cell(i, 2, key)
    write_ws.cell(i, 3, value[0])
    write_ws.cell(i, 4, value[1])
    i += 1    

write_wb.save('max_minima.xlsx')

max_minima.xlsx

0.00MB