如何将过滤器应用于python中的信号

Question

在python中是否有任何准备好的函数将过滤器（例如Butterworth过滤器）应用于给定信号？ 我在'scipy.signal'中寻找这样的函数，但我没有找到任何有用的函数，而不是过滤设计函数。 实际上我希望这个函数将滤波器与信号进行卷积。

Answer 1

是的！有两个：

scipy.signal.filtfilt
scipy.signal.lfilter

还有卷积方法（convolve和fftconvolve），但这些方法可能不适合您的应用，因为它涉及IIR过滤器。

完整代码示例：

b, a = scipy.signal.butter(N, Wn, 'low')
output_signal = scipy.signal.filtfilt(b, a, input_signal)

您可以在文档中阅读有关参数和用法的更多信息。一个问题是Wn是奈奎斯特频率的一部分（采样频率的一半）。因此，如果采样率为1000Hz并且您希望截止频率为250Hz，则应使用Wn=0.5。

顺便说一句，我强烈建议大多数应用程序使用filtfilt而不是lfilter（在Matlab中称为filter）。正如documentation所述：

  

此功能应用线性滤波器两次，一次向前，一次向后。组合滤波器具有线性相位。

这意味着输出的每个值都是输入中“过去”和“未来”点的函数。因此它不会滞后于输入。

相反，lfilter仅使用输入的“过去”值。这不可避免地引入了时间延迟，这将取决于频率。当然有一些应用程序是可取的（特别是实时过滤），但大多数用户使用filtfilt的情况要好得多。