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Datei:Gaussianprocess gapMean.svg

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Originaldatei (SVG-Datei, Basisgröße: 360 × 180 Pixel, Dateigröße: 26 KB)


Beschreibung

Beschreibung
English: Gaussian process posterior of function with gap visualized by mean function and confidence interval
Datum
Quelle Eigenes Werk
Urheber Physikinger
SVG‑Erstellung
InfoField
 Der SVG-Code ist valide.
 Dieser Plot wurde mit Matplotlib erstellt.
Quelltext
InfoField

Python code

#This source code is public domain 
#Author: Christian Schirm
import numpy, scipy.spatial
import matplotlib.pyplot as plt
import imageio

def covMat(x1, x2, covFunc, noise=0):  # Covariance matrix
    cov = covFunc(scipy.spatial.distance_matrix(numpy.atleast_2d(x1).T, numpy.atleast_2d(x2).T))
    if noise: cov += numpy.diag(numpy.ones(len(cov))*noise)
    return cov

numpy.random.seed(107)

covFunc1 = lambda d: 2*numpy.exp(-numpy.abs(numpy.sin(1.55*numpy.pi*d))**1.9/3 - d**2/7.)
covFunc2 = lambda d: 1*numpy.exp( - d**2/6.)
covFunc = lambda d: 1.5*numpy.exp(-numpy.abs(numpy.sin(1.55*numpy.pi*d))**1.9/3 - d**2/10.)

n=60
x = numpy.linspace(0, 10, 300)
y1 = numpy.random.multivariate_normal(x.ravel()*0, covMat(x, x, covFunc1, noise=0.00))
y2 = numpy.random.multivariate_normal(x.ravel()*0, covMat(x, x, covFunc2, noise=0.00))
x_known = numpy.concatenate([x[:n+1], x[-n:]])
y_known = numpy.concatenate([y1[:n+1], y2[-n:]])
x_unknown = x[n:-n+1]

Ckk = covMat(x_known, x_known, covFunc, noise=0.000001)
Cuu = covMat(x_unknown, x_unknown, covFunc, noise=0.00)
CkkInv = numpy.linalg.inv(Ckk)
Cuk = covMat(x_unknown, x_known, covFunc, noise=0.0)
m = 0 #numpy.mean(y)
covPost = Cuu - numpy.dot(numpy.dot(Cuk,CkkInv),Cuk.T)
y_unknown = numpy.dot(numpy.dot(Cuk,CkkInv),y_known)

fig = plt.figure(figsize=(4.0,2))
sigma = numpy.sqrt(numpy.diag(covPost))
plt.plot(x_unknown, y_unknown,  label=u'Prediction')
plt.fill_between(x_unknown.ravel(), y_unknown - sigma, y_unknown + sigma, color = '0.85')
plt.plot(x[:n+1], y1[:n+1],'k-')
plt.plot(x[-n:], y2[-n:],'k-')
plt.vlines([x[n], x[-n]],-3,3,colors='r', linestyles='--', alpha=0.5)
plt.axis([0,10,-3,3])
plt.savefig('Gaussianprocess_gapMean.svg')

fig = plt.figure(figsize=(4.0,2))
for c in 'C1 C4  C2'.split():
    y_random = numpy.random.multivariate_normal(x_unknown.ravel()*0, covPost)
    plt.plot(x_unknown, y_unknown + y_random, c, label=u'Prediction')
sigma = numpy.sqrt(numpy.diag(covPost))
plt.plot(x[:n+1], y1[:n+1],'k-')
plt.plot(x[-n:], y2[-n:],'k-')
plt.vlines([x[n], x[-n]],-3,3,colors='r', linestyles='--', alpha=0.5)
plt.axis([0,10,-3,3])
plt.savefig('Gaussianprocess_gap.svg')

# Uncertainty animation

numpy.random.seed(1)
t = numpy.arange(0, 1, 0.02)
covFunc = lambda d: numpy.exp(-(3*numpy.sin(d*numpy.pi))**2) # Covariance function
chol = numpy.linalg.cholesky(covMat(t, t, covFunc, noise=1E-5))
r = chol.dot(numpy.random.randn(len(t), len(covPost)))
cov = covPost+1E-5*numpy.identity(len(covPost))
rSmooth = numpy.linalg.cholesky(cov).dot(r.T)

images = []
fig = plt.figure(figsize=(4.0,2))
for ti in [0]+list(range(len(t))):
    plt.plot(x_unknown, y_unknown + rSmooth[:,ti], label=u'Prediction',alpha=1)
    #plt.fill_between(x_unknown.ravel(), y_unknown - sigma, y_unknown + sigma, color = '0.85')
    plt.plot(x[:n+1], y1[:n+1],'k-')
    plt.plot(x[-n:], y2[-n:],'k-')
    plt.vlines([x[n], x[-n]],-3,3,colors='r', linestyles='--', alpha=0.5)
    plt.axis([0,10,-3,3])
    plt.xlabel('t')
    #plt.tight_layout()
    fig.canvas.draw()
    s, (width, height) = fig.canvas.print_to_buffer()
    images.append(numpy.fromstring(s, numpy.uint8).reshape((height, width, 4)))
    fig.clf()

# Save GIF animation
imageio.mimsave('Gaussianprocess_gapUncertainty.gif', images[1:])

Lizenz

Ich, der Urheber dieses Werkes, veröffentliche es unter der folgenden Lizenz:
Creative Commons CC-Zero Diese Datei wird unter der Creative-Commons-Lizenz CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright zur Verfügung gestellt.
Die Person, die das Werk mit diesem Dokument verbunden hat, übergibt dieses weltweit der Gemeinfreiheit, indem sie alle Urheberrechte und damit verbundenen weiteren Rechte – im Rahmen der jeweils geltenden gesetzlichen Bestimmungen – aufgibt. Das Werk kann – selbst für kommerzielle Zwecke – kopiert, modifiziert und weiterverteilt werden, ohne hierfür um Erlaubnis bitten zu müssen.

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aktuell12:06, 1. Dez. 2019Vorschaubild der Version vom 12:06, 1. Dez. 2019360 × 180 (26 KB)wikimediacommons>PhysikingerRandom Seed

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