批量数据采集过程中方差的计算

项目中需要判断数据稳定性,通过计算方差实现。本文介绍两种方法:迭代计算方差和滑动窗口法。第一种采用C语言实现,从网上找到的matlab思路转化而来;第二种涉及窗口不动和前移两种情况,窗口前移实现相对复杂,文中给出了具体代码实现。

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最近项目用需要判断开始数据是否稳定,即采集到的数据是否符合期望,我用方差来判断采集到的数据是否稳定。有两种判断方法:第一种是数据不断的进来,我累积的进行方差计算;第二钟是利用滑动窗口的思想,数据个数达到窗口大小时计算方差值,采用循环数组的模式来实现此功能。

第一种实现方法就是采用迭代式的思想进行方差计算。我实在网上看到一位大神的博客中有对此方法的描述,他用matlab代码进行了说明,(原文章地址:http://blog.chinaunix.net/uid-25418340-id-3547169.html),我用C语言实现了;下面附上代码:

double GetVariance(uint64_t value)
{
	static uint8_t cnt = 0;
	static double Var = 0;
	static double Esp = 0;
	double TempValue = 0;
	
	cnt = cnt + 1;
	if(cnt == 1)
	{
		Var = 0;
		Esp = value;
		return Var;
	}
	TempValue = value - Esp;
	Esp = (value + Esp*(cnt - 1))/cnt; 
	Var = Var + TempValue*(value - Esp);
	return (Var/cnt);
}
这样在程序中不断调用该函数即可迭代式的计算出方差,而不需要知道数据的个数。

第二种方法是采用滑动窗口的思想,这里需要说明一下,我做的时候有两种情况,一种是窗口不动,数据不断前移,FIFO,这种实现起来最简单;还有一种情况是窗口向前移动,这种实现起来就比较复杂了,我用单步调试好多次,才搞清楚之间的区别。

(1)窗口不动,数据前移:

double Function(uint16_t value)
{
	static uint8_t cnt=0;
	static uint8_t len=7;
	static uint16_t sample
### OpenPose 数据预处理的详细步骤及原理 #### 1. **数据采集** 在 OpenPose 的数据预处理阶段,第一步是从摄像头或其他传感器获取原始图像或视频帧。这些数据通常是 RGB 格式的图片序列[^1]。 --- #### 2. **图像缩放与裁剪** 为了适应神经网络的输入大小要求,需对原始图像进行缩放和裁剪操作。常见的做法是将图像调整为固定的分辨率(如 $368 \times 368$ 像素)。此过程中可能会采用双线性插值法保持图像质量[^3]。 ```python import cv2 def resize_image(image, target_size=(368, 368)): resized = cv2.resize(image, target_size, interpolation=cv2.INTER_LINEAR) return resized ``` --- #### 3. **颜色空间转换** 某些情况下,RGB 颜色空间可能不适合直接输入到模型中。因此,可以考虑将其转换为 YUV 或灰度图等形式以减少冗余信息并提高计算效率[^4]。 --- #### 4. **归一化处理** 归一化是为了使输入数据具有零均值和单位方差特性,从而加速收敛过程并提升泛化能力。一般而言,每张图片的像素值会被减去全局平均值再除以其标准偏。 ```python def normalize_image(image): mean = [0.485, 0.456, 0.406] # ImageNet 平均值 std = [0.229, 0.224, 0.225] # ImageNet 方差 normalized = (image / 255.0 - mean) / std return normalized ``` --- #### 5. **数据增强** 为了增加训练样本多样性以及防止过拟合现象发生,可以在预处理环节加入随机变换策略,比如水平翻转、旋转角度调节或者亮度对比度改变等[^2]。 ```python import numpy as np def augment_data(image, flip=True, rotate_angle=15): if flip and np.random.rand() < 0.5: image = cv2.flip(image, 1) rows, cols = image.shape[:2] M = cv2.getRotationMatrix2D((cols/2,rows/2), np.random.uniform(-rotate_angle, rotate_angle), 1) augmented = cv2.warpAffine(image, M, (cols, rows)) return augmented ``` --- #### 6. **生成掩码(Mask Generation)** 当存在遮挡物时,可以通过创建前景区域掩码来帮助模型更好地聚焦于感兴趣的对象本身而非背景干扰因素[^3]。 --- #### 7. **批量准备** 最后一步就是把经过上述一系列操作后的单幅或多组连续画面打包成批次形式送入 GPU 加速运算环境中完成最终推断任务[^1]。 ```python def prepare_batch(images, batch_size=8): batches = [] for i in range(0, len(images), batch_size): batch_images = images[i:i+batch_size] batch_tensor = np.array([normalize_image(resize_image(img)) for img in batch_images]) batches.append(batch_tensor) return batches ``` --- ### 拓展知识:常见挑战与解决方案 - **光照变化影响** 解决方案包括但不限于引入直方图均衡化技术或是借助对抗生成网络 GAN 来模拟更多极端条件下的样例[^2]。 - **尺度异问题** 可尝试多尺度测试方法,即将同一对象按比例放大缩小若干次后再分别送检,之后综合所有结果得出最优解[^3]。 - **动态模糊效应** 若因快速移动造成边缘轮廓不清晰,则应加强时间维度上的关联建模研究,例如 LSTM 单元的应用[^4]。 ---
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