マツリさんの日記

androidプログラミング初心者の奮闘日記です。たまに統計学もしてます。

時系列データ解析 02 ~ 定常性

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 また、沖本先生の本の続きです。

 定常性は、時系列データの同時分布や基本統計量の時間不変性に関する性質です。


 まず、弱定常についてですが、任意の  t  k に対して、

 \displaystyle E ( y_{t} ) = \mu

 \displaystyle Cov ( y_{t}, y_{t - k} ) = E \left[ ( y_{t} - \mu ) ( y_{t - k} - \mu ) \right] = \rho_{k}

が成立する場合、その過程は弱定常(weak stationary)といいます。

 過程が弱定常のとき、自己相関係数はこのようになります。

 \displaystyle Corr ( y_{t} , y_{t - k} ) = \frac{\gamma_{k t}}{\sqrt{\gamma_{0 t} \gamma_{0, t - k }}} = \frac{\gamma_{k}}{\gamma_{0}} = \rho_{k}

 任意の  k に対して、 \gamma_{k} = \gamma_{- k} \rho_{k} = \rho_{-k}が成立します。

 弱定常性は、過程の期待値と自己共分散が時間を通じて一定になります。


 次に強定常性ですが、任意の  t  k に対して、  ( y_{t}, y_{t - 1}, . . . , y_{t - k} )^{'} の同時分布が同一となる場合、その過程は強定常性(strict stationary)といわれます。

 強定常過程の例として、iid系列があります。

 iid系列とは、各時点のデータが互いに独立でかつ同一の分布に従う系列のことです。

  y_{t} が期待値  \mu 、分散  \sigma^{2} のiid系列であることを  y_{t} \sim iid ( \mu, \sigma^{2} ) と表記します。

 iid系列より弱い仮定をおいたものがホワイトノイズになります。

 ホワイトノイズとは、すべての時点  t において、

 \displaystyle E ( \epsilon_{t} ) = 0

 \displaystyle \gamma_{ k } = E ( \epsilon_{t} \epsilon_{t - k} ) = \begin{cases}{} \sigma^{2}, & k = 0 \\ 0, & k \neq 0 \end{cases}

が成立するとき、 \epsilon_{t} はホワイトノイズ(white noise)といいます。

 ホワイトノイズはすべての時点において期待値が  0 で、かつ分散が一定であり、自己相関をもたないことが必要です。

時系列データ解析 01 ~ 自己共分散・自己相関係数

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 アプリの制作も少し疲れましたので、沖本先生の本のまとめも同時に行います。

 LaTexも大学以来なので覚束ないですね。


 時間の経過とととに観測されるデータを時系列データといいます。

 一時点に観測されるクロスセクションデータとは別のもののになります。

 クロスセクションデータと異なり、観測される順番に意味があります。

 時系列データにも基本統計量があります。

 期待値と分散は省略し、自己共分散(autocovariance)についてですが、これは同一の時系列データにおける異時点間の共分散になります。

 \displaystyle \gamma_{1 t} = Cov ( y_{t}, y_{t - 1} ) = E \left[ ( y_{t} - \mu_{t} ) ( y_{t - 1} - \mu_{t - 1} )\right]

 これは1次の自己共分散であり、2次以降の k 次に一般化するとこうなります。

 \displaystyle \gamma_{k t} = Cov ( y_{t}, y_{t - k} ) = E \left[ ( y_{t} - \mu_{t} ) ( y_{t - k} - \mu_{t - k} )\right]

この k 次自己共分散を k の関数と見たものを自己共分散関数といいます。

 そして、自己共分散を基準化した自己相関係数は、このようになります。
 \displaystyle \rho_{k t} = Corr ( y_{t}, y_{t - k} ) = \frac{Cov ( y_{t}, y_{t - k} )} { \sqrt{Var (y_{t}) \cdot Var ( y_{t - k} )}} = \frac{\gamma_{kt}}{\sqrt{\gamma_{0t}  \gamma_{0, t - k}}}

 自己相関係数も次数 k の関数とみたものを自己相関関数といいます。

 自己相関関数をグラフに書いたものはコレログラム(correlogram)です。

 子どもを迎えにいく時間ですのでこれくらいで。

Cameraアプリの実装01

 いよいよ、カメラアプリの実装に移ります。

 カメラアプリにはgoogleGitHubにサンプルコードを載せていますが、fragmentが使われていて、初心者の私にはなかなか手が出せません。

 したがいまして、様々なプログラマの方々が示してくださっているサンプルコードを参考にしながらやってみたいと思います。

 まず、結論ですが、カメラアプリ自体はコード上は様々なエラーを一つずつ取り除いてやっとコンパイルできました。

 しかし、実機でアプリが立ち上がらない・・・

 原因については現在勉強中ですが、setUpCameraOutputs()メソッドという端末のカメラの情報を取得する処理中で、cameraIdがnullになっているからみたいです。

 MainActivity.java

// 端末で利用できるカメラ情報の取得
private String setUpCameraOutputs(int width, int height) {
// getSystemServiceメソッドを使ってCameraManagerのインスタンスの取得(Context.CAMERA_SERVICEを指定)
CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
try {
for (String cameraId : manager.getCameraIdList()) {
CameraCharacteristics characteristics
= manager.getCameraCharacteristics(cameraId);

// フロントカメラを利用しない
Integer facing = characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
if (facing != null && facing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT) {
continue;
}
// ストリーム制御をサポートしていない場合、セットアップを中断する
StreamConfigurationMap map = characteristics.get(
CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
if (map == null) {
continue;
}

// 最大サイズでキャプチャする
Size largest = Collections.max(
Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.JPEG)),
new CompareSizesByArea());

setUpPreview(map.getOutputSizes(SurfaceTexture.class),
width, height, largest);
configurePreviewTransform(width, height);

mImageReader = ImageReader.newInstance(largest.getWidth(), largest.getHeight(),
ImageFormat.JPEG, /*maxImages*/2);
mImageReader.setOnImageAvailableListener(
new ImageReader.OnImageAvailableListener() {

@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
File file = new File(getExternalFilesDir(null), "pic.jpg");
mThread.getHandler().post(new ImageStore(reader.acquireNextImage(), file));
}

}, mThread.getHandler());

return cameraId;
}
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NullPointerException e) {
// Camera2 API未サポート
Log.e(TAG, "Camera Error:not support Camera2API");
}

return null;
}

 ちょっとこのあたりを修正していきたいと思いますが、なかなか時間もとれず悪戦苦闘しています。

Floating Action Buttonの作成 No.3

 前回までのMediaPlayerでは、アプリを終了したときにしばらくサウンドが流れてしまうので、FABを押した時だけではなくアプリを終了した時にもサウンドがすぐ終了するように、最後にonDestroy中にmp.release()メソッドを追加しました。

 MainActivity.java

import android.media.MediaPlayer;
import android.os.Bundle;
import android.support.design.widget.FloatingActionButton;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.support.v7.widget.Toolbar;
import android.view.View;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import java.io.IOException;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

MediaPlayer mp = null;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Toolbar toolbar = (Toolbar) findViewById(R.id.toolbar);
setSupportActionBar(toolbar);

mp = MediaPlayer.create(this, R.raw.byob);

// Floating Action Buttonの生成
final FloatingActionButton floatingAB = (FloatingActionButton) findViewById(R.id.fab);
floatingAB.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
// FABを押して音楽の再生と停止するメソッド
if (mp.isPlaying()) {
floatingAB.setActivated(false);
mp.stop();
try {
mp.prepare();
} catch (IllegalStateException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
else {
floatingAB.setActivated(true);
mp.start();
}
}
});
}

@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
// Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
getMenuInflater().inflate(R.menu.menu_main, menu);
return true;
}

@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
// Handle action bar item clicks here. The action bar will
// automatically handle clicks on the Home/Up button, so long
// as you specify a parent activity in AndroidManifest.xml.
int id = item.getItemId();

//noinspection SimplifiableIfStatement
if (id == R.id.action_settings) {
return true;
}

return super.onOptionsItemSelected(item);
}

// アプリ終了時に再生を終了する
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
mp.release();
mp = null;
}
}

 という訳でFABについては、これくらいの実装で済まそうと思います。

 次回からは本題のカメラの実装に移ります。

Floating Action Buttonの作成 No.2

 前回のFABの続きです。

 SoundPoolを使ったサウンドを出す処理を実装しましたが、SoundPoolは短い待ち時間でサウンドを出力するものの、出力時間も短いメソッドだそうです。

 そこで、今回はMediaPlayerを使った処理に実装しなおしました。

 MainActivity.javaとicon.xmlのみ載せておきます。

 その他のXMLは前回と同様です。

 MainActivity.java

import android.content.Context;
import android.graphics.drawable.Drawable;
import android.media.AudioAttributes;
import android.media.AudioManager;
import android.media.MediaPlayer;
import android.media.SoundPool;
import android.os.Bundle;
import android.support.design.widget.FloatingActionButton;
import android.support.design.widget.Snackbar;
import android.support.v4.content.ContextCompat;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.support.v7.widget.Toolbar;
import android.view.View;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import android.widget.Toast;

import java.io.IOException;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

MediaPlayer mp = null;
// private AudioAttributes aAttributes;
// private SoundPool sPool;
// private int sound;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Toolbar toolbar = (Toolbar) findViewById(R.id.toolbar);
setSupportActionBar(toolbar);

mp = MediaPlayer.create(this, R.raw.sonata);

// SoundPool インスタンスの生成
// AudioAttributes aAttributes = new AudioAttributes.Builder()
// .setUsage(AudioAttributes.USAGE_MEDIA)
// .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC)
// .build();

// final SoundPool sPool = new SoundPool.Builder()
// .setAudioAttributes(aAttributes)
// .setMaxStreams(3)
// .build();

// sound = sPool.load(this, R.raw.sonata, 1);

// Floating Action Buttonの生成
final FloatingActionButton floatingAB = (FloatingActionButton) findViewById(R.id.fab);
floatingAB.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
if (mp.isPlaying()) {
//int strId1 = getResources().getIdentifier("ic_media_stop", "drawable", getPackageName());
//floatingAB.setImageResource(strId1);
floatingAB.setActivated(false);
mp.stop();
try {
mp.prepare();
} catch (IllegalStateException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
else {
//int strId2 = getResources().getIdentifier("ic_media_play", "drawable", getPackageName());
//floatingAB.setImageResource(strId2);
floatingAB.setActivated(true);
mp.start();
}
// sPool.play(sound, 0.5f, 0.5f, 0, 0, 1);
}
});
}

@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
// Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
getMenuInflater().inflate(R.menu.menu_main, menu);
return true;
}

@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
// Handle action bar item clicks here. The action bar will
// automatically handle clicks on the Home/Up button, so long
// as you specify a parent activity in AndroidManifest.xml.
int id = item.getItemId();

//noinspection SimplifiableIfStatement
if (id == R.id.action_settings) {
return true;
}

return super.onOptionsItemSelected(item);
}


}

 icon.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<selector xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">

<!-- 押されたときの Button -->
<item android:drawable="@android:drawable/ic_media_pause"
android:state_activated="true"/>
<!-- 通常時の Button -->
<item android:drawable="@android:drawable/ic_media_play"
android:state_activated="false"/>


</selector>

 activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.design.widget.CoordinatorLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:fitsSystemWindows="true"
tools:context="com.example.ma2ri.fabtest.MainActivity">

<android.support.design.widget.AppBarLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:theme="@style/AppTheme.AppBarOverlay">

<android.support.v7.widget.Toolbar
android:id="@+id/toolbar"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="?attr/actionBarSize"
android:background="?attr/colorPrimary"
app:popupTheme="@style/AppTheme.PopupOverlay" />

</android.support.design.widget.AppBarLayout>

<include layout="@layout/content_main" />

<!-- Floating Action Buttonの設定はここです -->
<android.support.design.widget.FloatingActionButton
android:id="@+id/fab"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="bottom|end"
android:layout_margin="@dimen/fab_margin"
android:src="@drawable/icon"/>

</android.support.design.widget.CoordinatorLayout>

 前回ではサウンドがすぐ消えてしまっていたのですが、これで最後までサウンドが流れるようになりました。

 今度は、FABに対するonClickメソッドでselectorとsetActivatedを使って、FABのアイコンを切り替えるようにしています。

 onClickメソッドのコメントアウトしている部分は、Drawableフォルダのアイコンがなぜか出力されなくて試行錯誤した挙句、getResource()というメソッドを利用して、リソースIDを指定して探そうとした軌跡です。

Floating Action Buttonの作成

 せっかくなので、自分がやっていることを記録に残した方がよいと思い、日記を始めることにしました。

 記事としては自分の学習の記録用です。

 他の初学者のためにもなると思いますし、その分野に通じている方は間違いや勉強不足等を指摘して頂けたら助かります。

 では、さっそくですけど、アンドロイドアプリを作ろうと思って、android studioをいじくっていまして。

 今日はFloating Action Buttonを少しいじってみました。

 とりあえず、コードを載せておきます。

MainActivity.java

import android.media.AudioAttributes;
import android.media.AudioManager;
import android.media.SoundPool;
import android.os.Bundle;
import android.support.design.widget.FloatingActionButton;
import android.support.design.widget.Snackbar;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.support.v7.widget.Toolbar;
import android.view.View;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import android.widget.Toast;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

private AudioAttributes aAttributes;
private SoundPool sPool;
private int sound;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.
activity_main);
Toolbar toolbar = (Toolbar) findViewById(R.id.
toolbar);
setSupportActionBar(toolbar);

// SoundPool インスタンスの生成
AudioAttributes aAttributes = new AudioAttributes.Builder()
.setUsage(AudioAttributes.
USAGE_MEDIA)
.setContentType(AudioAttributes.
CONTENT_TYPE_MUSIC)
.build();

final SoundPool sPool = new SoundPool.Builder()
.setAudioAttributes(aAttributes)
.setMaxStreams(
3)
.build();

sound = sPool.load(this, R.raw.sonata, 1);

// Floating Action Buttonの生成
FloatingActionButton fab = (FloatingActionButton) findViewById(R.id.fab);
fab.setOnClickListener(
new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
sPool.play(sound, 0.5f, 0.5f, 0, 0, 1);
}
});
}

@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
// Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
getMenuInflater().inflate(R.menu.menu_main, menu);
return true;
}

@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
// Handle action bar item clicks here. The action bar will
// automatically handle clicks on the Home/Up button, so long
// as you specify a parent activity in AndroidManifest.xml.
int id = item.getItemId();

//noinspection SimplifiableIfStatement
if (id == R.id.action_settings) {
return true;
}

return super.onOptionsItemSelected(item);
}

}

content_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:id="@+id/content_main"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
app:layout_behavior="@string/appbar_scrolling_view_behavior"
tools:context="com.example.ma2ri.fabtest.MainActivity"
tools:showIn="@layout/activity_main">

</RelativeLayout>

activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.design.widget.CoordinatorLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:fitsSystemWindows="true"
tools:context="com.example.ma2ri.fabtest.MainActivity">

<android.support.design.widget.AppBarLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:theme="@style/AppTheme.AppBarOverlay">

<android.support.v7.widget.Toolbar
android:id="@+id/toolbar"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="?attr/actionBarSize"
android:background="?attr/colorPrimary"
app:popupTheme="@style/AppTheme.PopupOverlay" />

</android.support.design.widget.AppBarLayout>

<include layout="@layout/content_main" />

<!-- Floating Action Buttonの設定はここです -->
<android.support.design.widget.FloatingActionButton
android:id="@+id/fab"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="bottom|end"
android:layout_margin="@dimen/fab_margin"
app:srcCompat="@android:drawable/ic_media_play" />

</android.support.design.widget.CoordinatorLayout>

strings.xml

<resources>
<string name="app_name">Floating Action Button Test</string>
<string name="action_settings">Settings</string>
</resources>

 まず、最初はEmpty Activityから始めたのですが、FAB(Floating Action Button)の一からの設定すらも覚束ないので途中であきらめました。

 ですので、Basic Activityを利用しましたから、デフォルトでFABは実装されています。

 今回は、FABのアイコンを変更したことと、イベント発生時に呼び出されるメソッドとして、SoundPoolを用いて音を出す処理への変更にチャレンジしてみました。

 SoundPoolを用いるには、Lollipop以降のバージョンではAudioAttributesというクラスを使用するようになっているようです。

 音源はあらかじめ、リソースのrawに格納しておきます。

 ちなみに、音源の形式はmidiだったのですが、異常なく再生されました。

 今度ももっと発展的な実装を加えていきたいと思います。