Python代码如下

import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import signal def lowpass_Butterworth(sig,fs,filter_cutoff=None,order=8,axis=0): '''
Butter-worth低通滤波
Inputs:
sig --- numpy array, 输入时间序列数据
fs --- int, 采样率
filter_cutoff --- float, 截断频率,滤掉高于此频率的成分
order --- int, 滤波器阶次
axis --- int, 在sig的哪个轴上施加滤波
'''
if not filter_cutoff:
filter_cutoff=fs/4
b,a = signal.butter(order,filter_cutoff / (fs/2),'low')
sig = signal.filtfilt(b,a,sig,axis=axis)
return sig # 读取数据
data = pd.read_csv('clean_data_row6.csv')
data = np.array(data)
dataLen = len(data)
# Butter-worth低通滤波
fs=50 #采样频率
filter_cutoff=10 #截断频率
axis=0 #时间轴所在维度
# use_downsamping=True #是否降采样
calcData = lowpass_Butterworth(data, fs, filter_cutoff)
calcData = np.array(calcData)
calcDataLen = len(calcData) # 绘制原始数据图和Butter-worth低通滤波图
# 原始数据图
plt.figure(figsize=(12, 6))
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(np.arange(dataLen), np.abs(data))
plt.title('Original Datas') # Butter-worth低通滤波图
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(np.arange(calcDataLen), np.abs(calcData))
plt.title('Lowpass Butterworth Datas') plt.tight_layout()
plt.show()

下面我们修改成C#代码

创建控制台程序,Nuget安装 CsvHelper 和 pythonnet

public class Program
{
const string PathToPythonDir = "D:\\Python311";
const string DllOfPython = "python311.dll"; static void Main(string[] args)
{
// Butter-worth低通滤波
ButterworthLowpass();
}
/// <summary>
/// Butter-worth低通滤波
/// </summary>
static void ButterworthLowpass(int fs = 250, double filterCutoff = 50, int axis = 0, int order = 8)
{
try
{
Runtime.PythonDLL = Path.Combine(PathToPythonDir, DllOfPython); PythonEngine.Initialize();
using (Py.GIL())
{
dynamic pd = Py.Import("pandas");
dynamic np = Py.Import("numpy");
dynamic plt = Py.Import("matplotlib.pyplot");
dynamic signal = Py.Import("scipy.signal"); dynamic data = pd.read_csv("clean_data_row.csv");
int listLength = data.__len__();
double wn = filterCutoff / (fs / 2.0); PyTuple baTuple = signal.butter(order, wn, "low");
dynamic b = baTuple[0];
dynamic a = baTuple[1];
PyObject calcData = signal.filtfilt(b, a, data, axis: axis, padlen: listLength - 1);
int calcLength = data.__len__();
double[][] calcDataArray = calcData.As<dynamic[]>().Select(s => (double[])s.As<double[]>()).ToArray(); plt.figure(figsize: new dynamic[] { 12, 6 }); // 原始数据
plt.subplot(1, 2, 1);
plt.plot(np.arange(listLength), data);
plt.title("Original Datas"); // 低通滤波
plt.subplot(1, 2, 2);
plt.plot(np.arange(calcLength), calcData);
plt.title("Butterworth Lowpas Datas"); // 布局调整,防止重叠
plt.tight_layout();
// 显示图表
plt.show();
}
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("报错了:" + e.Message + "\r\n" + e.StackTrace);
}
} /// <summary>
/// 读取CSV数据
/// </summary>
/// <param name="filePath">文件路径</param>
/// <returns>文件中数据集合,都是double类型</returns>
static List<double[]> ReadCsvWithCsvHelper(string filePath)
{
using (var reader = new StreamReader(filePath))
using (var csv = new CsvReader(reader, CultureInfo.InvariantCulture))
{
var result = new List<double[]>();
// 如果你的CSV文件有标题行,可以调用ReadHeader来读取它们
csv.Read();
csv.ReadHeader();
while (csv.Read())
{
result.Add(new double[] {
csv.GetField<double>(0),
csv.GetField<double>(1),
csv.GetField<double>(2),
});
}
return result;
}
}
}

以下是运行后结果,左边是原始数据折线图,右边是执行Butter-worth低通滤波后数据折线图

源代码:https://gitee.com/Karl_Albright/csharp-demo/tree/master/PythonnetDemo/PythonnetButterworth

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