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周波数フィルタ(ローパスフィルタ)

2024/7/31 17:292025/3/27 11:07
概要活用シーン動作上の注意点分析上の注意点コード入出力の例入力出力

概要

センサーデータにはノイズが含まれることが多く、特定の周波数以下の信号を抽出するローパスフィルタを用いることで、それらを除去することができます。

活用シーン

データ分析時の妨げとなる高周波ノイズ(具体的には、一時的に大きな値が現れるスパイクノイズ、など)を除去する、注目したい周波数帯のデータを抽出します。
例えば、株価の長期トレンドの分析を考えてみます。為替レートなどの金融データにおける日々の激しい変動に対して、ローパスフィルタを適用することで、これらの変動を平滑化・除外することで、全体的なトレンドを把握することができます。

動作上の注意点

  • フィルタの長さ(フィルタ長)が短いほどローパスフィルタとしての精度が低くなる
    • 逆に長くするほどフィルタとして良く機能するが、位相遅れが大きくなる・時間分解能(時間方向の解像度)が低くなる弊害がある

分析上の注意点

  • 目的変数の列に対して周波数フィルタを実行した場合、学習カードや評価カードの評価指標の一部が周波数フィルタ後の値で計算されます。また評価カードや予測カードでの予測値が周波数フィルタされた値となります。

コード

 

入出力の例

  • 図:ローパスフィルタを適用することで高周波成分が除外され、平滑化されている
 

入力

timeregistered
2012/12/31 4:00-0.996231
2012/12/31 5:00-0.95659
2012/12/31 6:00-0.751777
2012/12/31 7:00-0.467681
2012/12/31 8:000.219435
2012/12/31 9:00-0.064661
2012/12/31 10:00-0.441253
2012/12/31 11:00-0.262867
2012/12/31 12:000.120332
2012/12/31 13:000.074084
2012/12/31 14:000.206222
2012/12/31 15:000.609241
2012/12/31 16:000.199615
2012/12/31 17:00-0.025019
2012/12/31 18:00-0.276081
2012/12/31 19:00-0.302509
2012/12/31 20:00-0.480894
2012/12/31 21:00-0.467681
2012/12/31 22:00-0.698922
2012/12/31 23:00-0.771597

出力

timeregistered_fir
2012/12/31 4:00-1.010309
2012/12/31 5:00-1.018453
2012/12/31 6:00-0.967575
2012/12/31 7:00-0.865408
2012/12/31 8:00-0.725792
2012/12/31 9:00-0.566366
2012/12/31 10:00-0.404475
2012/12/31 11:00-0.254409
2012/12/31 12:00-0.125941
2012/12/31 13:00-0.02394
2012/12/31 14:000.051324
2012/12/31 15:000.102342
2012/12/31 16:000.131999
2012/12/31 17:000.142633
2012/12/31 18:000.13458
2012/12/31 19:000.106435
2012/12/31 20:000.05561
2012/12/31 21:00-0.020098
2012/12/31 22:00-0.121003
2012/12/31 23:00-0.244287
 
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