Python图像处理之直线和曲线的拟合与绘制【curve_fit()应用】

本文实例讲述了python图像处理之直线和曲线的拟合与绘制。分享给大家供大家参考，具体如下：

在数据处理和绘图中，我们通常会遇到直线或曲线的拟合问题，python中scipy模块的子模块optimize中提供了一个专门用于曲线拟合的函数curve_fit()。

下面通过示例来说明一下如何使用curve_fit()进行直线和曲线的拟合与绘制。

代码如下：

# -*- coding:utf-8 -*-
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import optimize
#直线方程函数
def f_1(x, a, b):
  return a*x + b
#二次曲线方程
def f_2(x, a, b, c):
  return a*x*x + b*x + c
#三次曲线方程
def f_3(x, a, b, c, d):
  return a*x*x*x + b*x*x + c*x + d
def plot_test():
  plt.figure()
  #拟合点
  x0 = [1, 2, 3, 4, 5]
  y0 = [1, 3, 8, 18, 36]
  #绘制散点
  plt.scatter(x0[:], y0[:], 25, "red")
  #直线拟合与绘制
  a1, b1 = optimize.curve_fit(f_1, x0, y0)[0]
  x1 = np.arange(0, 6, 0.01)
  y1 = a1*x1 + b1
  plt.plot(x1, y1, "blue")
  #二次曲线拟合与绘制
  a2, b2, c2 = optimize.curve_fit(f_2, x0, y0)[0]
  x2 = np.arange(0, 6, 0.01)
  y2 = a2*x2*x2 + b2*x2 + c2
  plt.plot(x2, y2, "green")
  #三次曲线拟合与绘制
  a3, b3, c3, d3= optimize.curve_fit(f_3, x0, y0)[0]
  x3 = np.arange(0, 6, 0.01)
  y3 = a3*x3*x3*x3 + b3*x3*x3 + c3*x3 + d3
  plt.plot(x3, y3, "purple")
  plt.title("www.jb51.net test")
  plt.xlabel('x')
  plt.ylabel('y')
  plt.show()
  return
plot_test()

拟合和绘制解果如下：

当然，curve_fit()函数不仅可以用于直线、二次曲线、三次曲线的拟合和绘制，仿照代码中的形式，可以适用于任意形式的曲线的拟合和绘制，只要定义好合适的曲线方程即可。

如高斯曲线拟合，曲线函数形式如下：

def f_gauss(x, a, b, c, sigma):
  return a*np.exp(-(x-b)**2/(2*sigma**2)) + c

ps：这里再为大家推荐两款相似的在线工具供大家参考：

在线多项式曲线及曲线函数拟合工具：

在线绘制多项式/函数曲线图形工具：

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希望本文所述对大家python程序设计有所帮助。