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从简单到高级频率分析手册:探索在数据科学中被广泛低估的重要工具

频率分析在许多领域中非常有用。从音频到机械系统,再到自然语言处理和无监督学习。对于许多科学家和工程师来说,它是一种重要工具,但对于许多数据科学家和开发人员来说,它几乎是不被理解的。如果你对频率分析不了解,不要担心,你刚找到了你的手册。

由Daniel Warfield使用p5.js创建的图像。除非另有说明,本文档中的所有图像均使用p5.js或Python的Matplotlib库创建。

谁会受益于这个指南? 几乎与任何信号、传感器、图像或AI/ML模型一起工作的人。

这篇文章有多高级? 这篇文章适合初学者,其中包含的例子将吸引频率分析的最高级别用户。无论你的技能水平如何,你都可能从本文中获得一些收获。

你将从本文中获得什么? 对波和频率的概念性和数学理解,以及如何在Python中应用这些概念的实际理解,一些常见用例和一些更高级的用例。

注意: 为了帮助你快速浏览,我将小节标记为基础中级高级。这是一篇长文,旨在让初学者从零基础到精通。但是,如果你已经在频率域有教育或经验,你可能可以快速浏览中级部分或直接跳转到高级主题。

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目录

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1) 频率域 1.1) 频率域基础知识(基础) 1.2) 频率域的具体内容(中级) 1.3) Python中的一个简单示例(中级)2) 频率域的常见用途 2.1) 去趋势化和信号处理(中级) 2.2) 振动分析(高级)3) 频率域的高级用途 3.1) 数据增强(高级) 3.2) 嵌入和聚类(高级) 3.3) 压缩(中级)4) 数据科学家的概念性收获5) 总结