source: branches/alma/python/asapfitter.py @ 1603

Last change on this file since 1603 was 1603, checked in by TakTsutsumi, 15 years ago

New Development: No, merge with asap2.3.1

JIRA Issue: Yes CAS-1450

Ready to Release: Yes/No?

Interface Changes: Yes/No?

What Interface Changed: Please list interface changes

Test Programs: List test programs

Put in Release Notes: Yes

Module(s): single dish

Description: Upgrade of alma branch based on ASAP2.2.0

(rev.1562) to ASAP2.3.1 (rev.1561)


  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 22.5 KB
RevLine 
[113]1import _asap
[259]2from asap import rcParams
[723]3from asap import print_log
[1295]4from asap import _n_bools
[1603]5from asap import mask_and
[113]6
7class fitter:
8    """
9    The fitting class for ASAP.
10    """
[723]11
[113]12    def __init__(self):
13        """
14        Create a fitter object. No state is set.
15        """
16        self.fitter = _asap.fitter()
17        self.x = None
18        self.y = None
19        self.mask = None
20        self.fitfunc = None
[515]21        self.fitfuncs = None
[113]22        self.fitted = False
23        self.data = None
[515]24        self.components = 0
25        self._fittedrow = 0
[113]26        self._p = None
[515]27        self._selection = None
[1389]28        self.uselinear = False
[113]29
30    def set_data(self, xdat, ydat, mask=None):
31        """
[158]32        Set the absissa and ordinate for the fit. Also set the mask
[113]33        indicationg valid points.
34        This can be used for data vectors retrieved from a scantable.
35        For scantable fitting use 'fitter.set_scan(scan, mask)'.
36        Parameters:
[158]37            xdat:    the abcissa values
[113]38            ydat:    the ordinate values
39            mask:    an optional mask
[723]40
[113]41        """
42        self.fitted = False
43        self.x = xdat
44        self.y = ydat
45        if mask == None:
[1295]46            self.mask = _n_bools(len(xdat), True)
[113]47        else:
48            self.mask = mask
49        return
50
51    def set_scan(self, thescan=None, mask=None):
52        """
53        Set the 'data' (a scantable) of the fitter.
54        Parameters:
55            thescan:     a scantable
[1603]56            mask:        a msk retrieved from the scantable
[113]57        """
58        if not thescan:
[723]59            msg = "Please give a correct scan"
60            if rcParams['verbose']:
61                print msg
62                return
63            else:
64                raise TypeError(msg)
[113]65        self.fitted = False
66        self.data = thescan
[1075]67        self.mask = None
[113]68        if mask is None:
[1295]69            self.mask = _n_bools(self.data.nchan(), True)
[113]70        else:
71            self.mask = mask
72        return
73
74    def set_function(self, **kwargs):
75        """
76        Set the function to be fit.
77        Parameters:
[1389]78            poly:    use a polynomial of the order given with nonlinear least squares fit
79            lpoly:   use polynomial of the order given with linear least squares fit
[113]80            gauss:   fit the number of gaussian specified
81        Example:
82            fitter.set_function(gauss=2) # will fit two gaussians
[1389]83            fitter.set_function(poly=3)  # will fit a 3rd order polynomial via nonlinear method
84            fitter.set_function(lpoly=3)  # will fit a 3rd order polynomial via linear method
[113]85        """
[723]86        #default poly order 0
[515]87        n=0
[113]88        if kwargs.has_key('poly'):
89            self.fitfunc = 'poly'
90            n = kwargs.get('poly')
[515]91            self.components = [n]
[1389]92            self.uselinear = False
93        elif kwargs.has_key('lpoly'):
94            self.fitfunc = 'poly'
95            n = kwargs.get('lpoly')
96            self.components = [n]
97            self.uselinear = True
[113]98        elif kwargs.has_key('gauss'):
99            n = kwargs.get('gauss')
100            self.fitfunc = 'gauss'
[515]101            self.fitfuncs = [ 'gauss' for i in range(n) ]
102            self.components = [ 3 for i in range(n) ]
[1389]103            self.uselinear = False
[515]104        else:
[723]105            msg = "Invalid function type."
106            if rcParams['verbose']:
107                print msg
108                return
109            else:
110                raise TypeError(msg)
111
[113]112        self.fitter.setexpression(self.fitfunc,n)
[1232]113        self.fitted = False
[113]114        return
[723]115
[1075]116    def fit(self, row=0, estimate=False):
[113]117        """
118        Execute the actual fitting process. All the state has to be set.
119        Parameters:
[1075]120            row:        specify the row in the scantable
121            estimate:   auto-compute an initial parameter set (default False)
122                        This can be used to compute estimates even if fit was
123                        called before.
[113]124        Example:
[515]125            s = scantable('myscan.asap')
126            s.set_cursor(thepol=1)        # select second pol
[113]127            f = fitter()
128            f.set_scan(s)
129            f.set_function(poly=0)
[723]130            f.fit(row=0)                  # fit first row
[113]131        """
132        if ((self.x is None or self.y is None) and self.data is None) \
133               or self.fitfunc is None:
[723]134            msg = "Fitter not yet initialised. Please set data & fit function"
135            if rcParams['verbose']:
136                print msg
137                return
138            else:
139                raise RuntimeError(msg)
140
[113]141        else:
142            if self.data is not None:
[515]143                self.x = self.data._getabcissa(row)
144                self.y = self.data._getspectrum(row)
[1603]145                self.mask = mask_and(self.mask, self.data._getmask(row))
[723]146                from asap import asaplog
147                asaplog.push("Fitting:")
[943]148                i = row
[1603]149                out = "Scan[%d] Beam[%d] IF[%d] Pol[%d] Cycle[%d]" % (self.data.getscan(i),
150                                                                      self.data.getbeam(i),
151                                                                      self.data.getif(i),
152                                                                      self.data.getpol(i),
153                                                                      self.data.getcycle(i))
[1075]154                asaplog.push(out,False)
[515]155        self.fitter.setdata(self.x, self.y, self.mask)
[113]156        if self.fitfunc == 'gauss':
157            ps = self.fitter.getparameters()
[1075]158            if len(ps) == 0 or estimate:
[113]159                self.fitter.estimate()
[626]160        try:
[1232]161            fxdpar = list(self.fitter.getfixedparameters())
162            if len(fxdpar) and fxdpar.count(0) == 0:
163                 raise RuntimeError,"No point fitting, if all parameters are fixed."
[1389]164            if self.uselinear:
165                converged = self.fitter.lfit()
166            else:
167                converged = self.fitter.fit()
[1075]168            if not converged:
169                raise RuntimeError,"Fit didn't converge."
[626]170        except RuntimeError, msg:
[723]171            if rcParams['verbose']:
172                print msg
173            else:
174                raise
[515]175        self._fittedrow = row
[113]176        self.fitted = True
[723]177        print_log()
[113]178        return
179
[1232]180    def store_fit(self, filename=None):
[526]181        """
[1232]182        Save the fit parameters.
183        Parameters:
184            filename:    if specified save as an ASCII file, if None (default)
185                         store it in the scnatable
[526]186        """
[515]187        if self.fitted and self.data is not None:
188            pars = list(self.fitter.getparameters())
189            fixed = list(self.fitter.getfixedparameters())
[975]190            from asap.asapfit import asapfit
191            fit = asapfit()
192            fit.setparameters(pars)
193            fit.setfixedparameters(fixed)
194            fit.setfunctions(self.fitfuncs)
195            fit.setcomponents(self.components)
196            fit.setframeinfo(self.data._getcoordinfo())
[1232]197            if filename is not None:
198                import os
199                filename = os.path.expandvars(os.path.expanduser(filename))
200                if os.path.exists(filename):
201                    raise IOError("File '%s' exists." % filename)
202                fit.save(filename)
203            else:
204                self.data._addfit(fit,self._fittedrow)
[515]205
[1017]206    #def set_parameters(self, params, fixed=None, component=None):
207    def set_parameters(self,*args,**kwargs):
[526]208        """
209        Set the parameters to be fitted.
210        Parameters:
211              params:    a vector of parameters
212              fixed:     a vector of which parameters are to be held fixed
213                         (default is none)
214              component: in case of multiple gaussians, the index of the
215                         component
[1017]216        """
217        component = None
218        fixed = None
219        params = None
[1031]220
[1017]221        if len(args) and isinstance(args[0],dict):
222            kwargs = args[0]
223        if kwargs.has_key("fixed"): fixed = kwargs["fixed"]
224        if kwargs.has_key("params"): params = kwargs["params"]
225        if len(args) == 2 and isinstance(args[1], int):
226            component = args[1]
[515]227        if self.fitfunc is None:
[723]228            msg = "Please specify a fitting function first."
229            if rcParams['verbose']:
230                print msg
231                return
232            else:
233                raise RuntimeError(msg)
[515]234        if self.fitfunc == "gauss" and component is not None:
[1017]235            if not self.fitted and sum(self.fitter.getparameters()) == 0:
[1295]236                pars = _n_bools(len(self.components)*3, False)
237                fxd = _n_bools(len(pars), False)
[515]238            else:
[723]239                pars = list(self.fitter.getparameters())
[515]240                fxd = list(self.fitter.getfixedparameters())
241            i = 3*component
242            pars[i:i+3] = params
243            fxd[i:i+3] = fixed
244            params = pars
[723]245            fixed = fxd
[113]246        self.fitter.setparameters(params)
247        if fixed is not None:
248            self.fitter.setfixedparameters(fixed)
[723]249        print_log()
[113]250        return
[515]251
[1217]252    def set_gauss_parameters(self, peak, centre, fwhm,
[1603]253                             peakfixed=0, centrefixed=0,
[1217]254                             fwhmfixed=0,
[515]255                             component=0):
[113]256        """
[515]257        Set the Parameters of a 'Gaussian' component, set with set_function.
258        Parameters:
[1232]259            peak, centre, fwhm:  The gaussian parameters
[515]260            peakfixed,
[1603]261            centrefixed,
[1217]262            fwhmfixed:           Optional parameters to indicate if
[515]263                                 the paramters should be held fixed during
264                                 the fitting process. The default is to keep
265                                 all parameters flexible.
[526]266            component:           The number of the component (Default is the
267                                 component 0)
[515]268        """
269        if self.fitfunc != "gauss":
[723]270            msg = "Function only operates on Gaussian components."
271            if rcParams['verbose']:
272                print msg
273                return
274            else:
275                raise ValueError(msg)
[515]276        if 0 <= component < len(self.components):
[1217]277            d = {'params':[peak, centre, fwhm],
[1603]278                 'fixed':[peakfixed, centrefixed, fwhmfixed]}
[1017]279            self.set_parameters(d, component)
[515]280        else:
[723]281            msg = "Please select a valid  component."
282            if rcParams['verbose']:
283                print msg
284                return
285            else:
286                raise ValueError(msg)
287
[975]288    def get_area(self, component=None):
289        """
290        Return the area under the fitted gaussian component.
291        Parameters:
292              component:   the gaussian component selection,
293                           default (None) is the sum of all components
294        Note:
295              This will only work for gaussian fits.
296        """
297        if not self.fitted: return
298        if self.fitfunc == "gauss":
299            pars = list(self.fitter.getparameters())
300            from math import log,pi,sqrt
301            fac = sqrt(pi/log(16.0))
302            areas = []
303            for i in range(len(self.components)):
304                j = i*3
305                cpars = pars[j:j+3]
306                areas.append(fac * cpars[0] * cpars[2])
307        else:
308            return None
309        if component is not None:
310            return areas[component]
311        else:
312            return sum(areas)
313
[1075]314    def get_errors(self, component=None):
[515]315        """
[1075]316        Return the errors in the parameters.
317        Parameters:
318            component:    get the errors for the specified component
319                          only, default is all components
320        """
321        if not self.fitted:
322            msg = "Not yet fitted."
323            if rcParams['verbose']:
324                print msg
325                return
326            else:
327                raise RuntimeError(msg)
328        errs = list(self.fitter.geterrors())
329        cerrs = errs
330        if component is not None:
331            if self.fitfunc == "gauss":
332                i = 3*component
333                if i < len(errs):
334                    cerrs = errs[i:i+3]
335        return cerrs
336
337    def get_parameters(self, component=None, errors=False):
338        """
[113]339        Return the fit paramters.
[526]340        Parameters:
341             component:    get the parameters for the specified component
342                           only, default is all components
[113]343        """
344        if not self.fitted:
[723]345            msg = "Not yet fitted."
346            if rcParams['verbose']:
347                print msg
348                return
349            else:
350                raise RuntimeError(msg)
[113]351        pars = list(self.fitter.getparameters())
352        fixed = list(self.fitter.getfixedparameters())
[1075]353        errs = list(self.fitter.geterrors())
[1039]354        area = []
[723]355        if component is not None:
[515]356            if self.fitfunc == "gauss":
357                i = 3*component
358                cpars = pars[i:i+3]
359                cfixed = fixed[i:i+3]
[1075]360                cerrs = errs[i:i+3]
[1039]361                a = self.get_area(component)
362                area = [a for i in range(3)]
[515]363            else:
364                cpars = pars
[723]365                cfixed = fixed
[1075]366                cerrs = errs
[515]367        else:
368            cpars = pars
369            cfixed = fixed
[1075]370            cerrs = errs
[1039]371            if self.fitfunc == "gauss":
372                for c in range(len(self.components)):
373                  a = self.get_area(c)
374                  area += [a for i in range(3)]
[1088]375        fpars = self._format_pars(cpars, cfixed, errors and cerrs, area)
[723]376        if rcParams['verbose']:
[515]377            print fpars
[1075]378        return {'params':cpars, 'fixed':cfixed, 'formatted': fpars,
379                'errors':cerrs}
[723]380
[1075]381    def _format_pars(self, pars, fixed, errors, area):
[113]382        out = ''
383        if self.fitfunc == 'poly':
384            c = 0
[515]385            for i in range(len(pars)):
386                fix = ""
[1232]387                if len(fixed) and fixed[i]: fix = "(fixed)"
[1088]388                if errors :
389                    out += '  p%d%s= %3.6f (%1.6f),' % (c,fix,pars[i], errors[i])
390                else:
391                    out += '  p%d%s= %3.6f,' % (c,fix,pars[i])
[113]392                c+=1
[515]393            out = out[:-1]  # remove trailing ','
[113]394        elif self.fitfunc == 'gauss':
395            i = 0
396            c = 0
[515]397            aunit = ''
398            ounit = ''
[113]399            if self.data:
[515]400                aunit = self.data.get_unit()
401                ounit = self.data.get_fluxunit()
[113]402            while i < len(pars):
[1039]403                if len(area):
404                    out += '  %2d: peak = %3.3f %s , centre = %3.3f %s, FWHM = %3.3f %s\n      area = %3.3f %s %s\n' % (c,pars[i],ounit,pars[i+1],aunit,pars[i+2],aunit, area[i],ounit,aunit)
[1017]405                else:
406                    out += '  %2d: peak = %3.3f %s , centre = %3.3f %s, FWHM = %3.3f %s\n' % (c,pars[i],ounit,pars[i+1],aunit,pars[i+2],aunit,ounit,aunit)
[113]407                c+=1
408                i+=3
409        return out
[723]410
[113]411    def get_estimate(self):
412        """
[515]413        Return the parameter estimates (for non-linear functions).
[113]414        """
415        pars = self.fitter.getestimate()
[943]416        fixed = self.fitter.getfixedparameters()
[723]417        if rcParams['verbose']:
[1017]418            print self._format_pars(pars,fixed,None)
[113]419        return pars
420
421    def get_residual(self):
422        """
423        Return the residual of the fit.
424        """
425        if not self.fitted:
[723]426            msg = "Not yet fitted."
427            if rcParams['verbose']:
428                print msg
429                return
430            else:
431                raise RuntimeError(msg)
[113]432        return self.fitter.getresidual()
433
434    def get_chi2(self):
435        """
436        Return chi^2.
437        """
438        if not self.fitted:
[723]439            msg = "Not yet fitted."
440            if rcParams['verbose']:
441                print msg
442                return
443            else:
444                raise RuntimeError(msg)
[113]445        ch2 = self.fitter.getchi2()
[723]446        if rcParams['verbose']:
[113]447            print 'Chi^2 = %3.3f' % (ch2)
[723]448        return ch2
[113]449
450    def get_fit(self):
451        """
452        Return the fitted ordinate values.
453        """
454        if not self.fitted:
[723]455            msg = "Not yet fitted."
456            if rcParams['verbose']:
457                print msg
458                return
459            else:
460                raise RuntimeError(msg)
[113]461        return self.fitter.getfit()
462
463    def commit(self):
464        """
[526]465        Return a new scan where the fits have been commited (subtracted)
[113]466        """
467        if not self.fitted:
[723]468            msg = "Not yet fitted."
469            if rcParams['verbose']:
470                print msg
471                return
472            else:
473                raise RuntimeError(msg)
[975]474        from asap import scantable
475        if not isinstance(self.data, scantable):
[723]476            msg = "Not a scantable"
477            if rcParams['verbose']:
478                print msg
479                return
480            else:
481                raise TypeError(msg)
[113]482        scan = self.data.copy()
[259]483        scan._setspectrum(self.fitter.getresidual())
[723]484        print_log()
[1092]485        return scan
[113]486
[723]487    def plot(self, residual=False, components=None, plotparms=False, filename=None):
[113]488        """
489        Plot the last fit.
490        Parameters:
491            residual:    an optional parameter indicating if the residual
492                         should be plotted (default 'False')
[526]493            components:  a list of components to plot, e.g [0,1],
494                         -1 plots the total fit. Default is to only
495                         plot the total fit.
496            plotparms:   Inidicates if the parameter values should be present
497                         on the plot
[113]498        """
499        if not self.fitted:
500            return
[723]501        if not self._p or self._p.is_dead:
502            if rcParams['plotter.gui']:
503                from asap.asaplotgui import asaplotgui as asaplot
504            else:
505                from asap.asaplot import asaplot
506            self._p = asaplot()
507        self._p.hold()
[113]508        self._p.clear()
[515]509        self._p.set_panels()
[652]510        self._p.palette(0)
[113]511        tlab = 'Spectrum'
[723]512        xlab = 'Abcissa'
[1017]513        ylab = 'Ordinate'
[1273]514        from matplotlib.numerix import ma,logical_not,logical_and,array
515        m = self.mask
[113]516        if self.data:
[515]517            tlab = self.data._getsourcename(self._fittedrow)
518            xlab = self.data._getabcissalabel(self._fittedrow)
[1273]519            m =  logical_and(self.mask,
[1306]520                             array(self.data._getmask(self._fittedrow),
521                                   copy=False))
[1389]522                             
[626]523            ylab = self.data._get_ordinate_label()
[515]524
[1075]525        colours = ["#777777","#dddddd","red","orange","purple","green","magenta", "cyan"]
[1461]526        nomask=True
527        for i in range(len(m)):
528            nomask = nomask and m[i]
529        label0='Masked Region'
530        label1='Spectrum'
531        if ( nomask ):
532            label0=label1
533        else:
534            y = ma.masked_array( self.y, mask = m )
535            self._p.palette(1,colours)
536            self._p.set_line( label = label1 )
537            self._p.plot( self.x, y )
[652]538        self._p.palette(0,colours)
[1461]539        self._p.set_line(label=label0)
[1273]540        y = ma.masked_array(self.y,mask=logical_not(m))
[1088]541        self._p.plot(self.x, y)
[113]542        if residual:
[1461]543            self._p.palette(7)
[515]544            self._p.set_line(label='Residual')
[1116]545            y = ma.masked_array(self.get_residual(),
[1273]546                                  mask=logical_not(m))
[1088]547            self._p.plot(self.x, y)
[652]548        self._p.palette(2)
[515]549        if components is not None:
550            cs = components
551            if isinstance(components,int): cs = [components]
[526]552            if plotparms:
[1031]553                self._p.text(0.15,0.15,str(self.get_parameters()['formatted']),size=8)
[515]554            n = len(self.components)
[652]555            self._p.palette(3)
[515]556            for c in cs:
557                if 0 <= c < n:
558                    lab = self.fitfuncs[c]+str(c)
559                    self._p.set_line(label=lab)
[1116]560                    y = ma.masked_array(self.fitter.evaluate(c),
[1273]561                                          mask=logical_not(m))
[1088]562
563                    self._p.plot(self.x, y)
[515]564                elif c == -1:
[652]565                    self._p.palette(2)
[515]566                    self._p.set_line(label="Total Fit")
[1116]567                    y = ma.masked_array(self.fitter.getfit(),
[1273]568                                          mask=logical_not(m))
[1088]569                    self._p.plot(self.x, y)
[515]570        else:
[652]571            self._p.palette(2)
[515]572            self._p.set_line(label='Fit')
[1116]573            y = ma.masked_array(self.fitter.getfit(),
[1273]574                                  mask=logical_not(m))
[1088]575            self._p.plot(self.x, y)
[723]576        xlim=[min(self.x),max(self.x)]
577        self._p.axes.set_xlim(xlim)
[113]578        self._p.set_axes('xlabel',xlab)
579        self._p.set_axes('ylabel',ylab)
580        self._p.set_axes('title',tlab)
581        self._p.release()
[723]582        if (not rcParams['plotter.gui']):
583            self._p.save(filename)
584        print_log()
[113]585
[1061]586    def auto_fit(self, insitu=None, plot=False):
[113]587        """
[515]588        Return a scan where the function is applied to all rows for
589        all Beams/IFs/Pols.
[723]590
[113]591        """
592        from asap import scantable
[515]593        if not isinstance(self.data, scantable) :
[723]594            msg = "Data is not a scantable"
595            if rcParams['verbose']:
596                print msg
597                return
598            else:
599                raise TypeError(msg)
[259]600        if insitu is None: insitu = rcParams['insitu']
601        if not insitu:
602            scan = self.data.copy()
603        else:
604            scan = self.data
[880]605        rows = xrange(scan.nrow())
[1446]606        # Save parameters of baseline fits as a class attribute.
607        # NOTICE: This does not reflect changes in scantable!
608        if len(rows) > 0: self.blpars=[]
[723]609        from asap import asaplog
[876]610        asaplog.push("Fitting:")
611        for r in rows:
[1603]612            out = " Scan[%d] Beam[%d] IF[%d] Pol[%d] Cycle[%d]" % (scan.getscan(r),
613                                                                   scan.getbeam(r),
614                                                                   scan.getif(r),
615                                                                   scan.getpol(r),
616                                                                   scan.getcycle(r))
[880]617            asaplog.push(out, False)
[876]618            self.x = scan._getabcissa(r)
619            self.y = scan._getspectrum(r)
[1603]620            self.mask = mask_and(self.mask, scan._getmask(r))
[876]621            self.data = None
622            self.fit()
[1603]623            x = self.get_parameters()
[1446]624            fpar = self.get_parameters()
[1061]625            if plot:
626                self.plot(residual=True)
627                x = raw_input("Accept fit ([y]/n): ")
628                if x.upper() == 'N':
[1446]629                    self.blpars.append(None)
[1061]630                    continue
[880]631            scan._setspectrum(self.fitter.getresidual(), r)
[1446]632            self.blpars.append(fpar)
[1061]633        if plot:
634            self._p.unmap()
635            self._p = None
[876]636        print_log()
637        return scan
[794]638
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.