十大滤波算法.docx
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十大滤波算法
十大滤波算法程序大全
1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
3.B、方法：
4.?
?
?
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A），
5.?
?
?
每次检测到新值时判断：
6.?
?
?
如果本次值与上次值之差<=A，则本次值有效，
7.?
?
?
如果本次值与上次值之差>A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。
8.C、优点：
9.?
?
?
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
10.D、缺点：
11.?
?
?
无法抑制那种周期性的干扰。
12.?
?
?
平滑度差。
13.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
14.*/
15.?
16.intFilter_Value;
17.intValue;
18.?
19.voidsetup（）{
20.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
21.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
22.?
?
Value=300;
23.}
24.?
25.voidloop（）{
26.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
27.?
?
Value=Filter_Value;?
?
?
?
?
?
//最近一次有效采样的值，该变量为全局变量
28.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
29.?
?
delay（50）;
30.}
31.?
32.//用于随机产生一个300左右的当前值
33.intGet_AD（）{
34.?
?
returnrandom（295,305）;
35.}
36.?
37.//限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
38.#defineFILTER_A1
39.intFilter（）{
40.?
?
intNewValue;
41.?
?
NewValue=Get_AD（）;
42.?
?
if（（（NewValue-Value）>FILTER_A）||（（Value-NewValue）>FILTER_A））
43.?
?
returnValue;
44.?
?
else
45.?
?
returnNewValue;
46.}
2、中位值滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
中位值滤波法
3.B、方法：
4.?
?
?
连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列，
5.?
?
?
取中间值为本次有效值。
6.C、优点：
7.?
?
?
能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；
8.?
?
?
对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。
9.D、缺点：
10.?
?
?
对流量、速度等快速变化的参数不宜。
11.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
12.*/
13.?
14.intFilter_Value;
15.?
16.voidsetup（）{
17.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
18.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
19.}
20.?
21.voidloop（）{
22.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
23.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
24.?
?
delay（50）;
25.}
26.?
27.//用于随机产生一个300左右的当前值
28.intGet_AD（）{
29.?
?
returnrandom（295,305）;
30.}
31.?
32.//中位值滤波法
33.#defineFILTER_N101
34.intFilter（）{
35.?
?
intfilter_buf[FILTER_N];
36.?
?
inti,j;
37.?
?
intfilter_temp;
38.?
?
for（i=0;i39.?
?
filter_buf[i]=Get_AD（）;
40.?
?
delay
（1）;
41.?
?
}
42.?
?
//采样值从小到大排列（冒泡法）
43.?
?
for（j=0;j44.?
?
for（i=0;i45.?
?
?
?
if（filter_buf[i]>filter_buf[i+1]）{
46.?
?
?
?
?
?
filter_temp=filter_buf[i];
47.?
?
?
?
?
?
filter_buf[i]=filter_buf[i+1];
48.?
?
?
?
?
?
filter_buf[i+1]=filter_temp;
49.?
?
?
?
}
50.?
?
}
51.?
?
}
52.?
?
returnfilter_buf[（FILTER_N-1）/2];
53.}
3、算术平均滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
算术平均滤波法
3.B、方法：
4.?
?
?
连续取N个采样值进行算术平均运算：
5.?
?
?
N值较大时：
信号平滑度较高，但灵敏度较低；
6.?
?
?
N值较小时：
信号平滑度较低，但灵敏度较高；
7.?
?
?
N值的选取：
一般流量，N=12；压力：
N=4。
8.C、优点：
9.?
?
?
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波；
10.?
?
?
这种信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。
11.D、缺点：
12.?
?
?
对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用；
13.?
?
?
比较浪费RAM。
14.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
15.*/
16.?
17.intFilter_Value;
18.?
19.voidsetup（）{
20.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
21.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
22.}
23.?
24.voidloop（）{
25.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
26.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
27.?
?
delay（50）;
28.}
29.?
30.//用于随机产生一个300左右的当前值
31.intGet_AD（）{
32.?
?
returnrandom（295,305）;
33.}
34.?
35.//算术平均滤波法
36.#defineFILTER_N12
37.intFilter（）{
38.?
?
inti;
39.?
?
intfilter_sum=0;
40.?
?
for（i=0;i41.?
?
filter_sum+=Get_AD（）;
42.?
?
delay
（1）;
43.?
?
}
44.?
?
return（int）（filter_sum/FILTER_N）;
45.}
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
3.B、方法：
4.?
?
?
把连续取得的N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，
5.?
?
?
每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据（先进先出原则），
6.?
?
?
把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得新的滤波结果。
7.?
?
?
N值的选取：
流量，N=12；压力，N=4；液面，N=4-12；温度，N=1-4。
8.C、优点：
9.?
?
?
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高；
10.?
?
?
适用于高频振荡的系统。
11.D、缺点：
12.?
?
?
灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差；
13.?
?
?
不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差；
14.?
?
?
不适用于脉冲干扰比较严重的场合；
15.?
?
?
比较浪费RAM。
16.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
17.*/
18.?
19.intFilter_Value;
20.?
21.voidsetup（）{
22.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
23.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
24.}
25.?
26.voidloop（）{
27.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
28.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
29.?
?
delay（50）;
30.}
31.?
32.//用于随机产生一个300左右的当前值
33.intGet_AD（）{
34.?
?
returnrandom（295,305）;
35.}
36.?
37.//递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
38.#defineFILTER_N12
39.intfilter_buf[FILTER_N+1];
40.intFilter（）{
41.?
?
inti;
42.?
?
intfilter_sum=0;
43.?
?
filter_buf[FILTER_N]=Get_AD（）;
44.?
?
for（i=0;i45.?
?
filter_buf[i]=filter_buf[i+1];//所有数据左移，低位仍掉
46.?
?
filter_sum+=filter_buf[i];
47.?
?
}
48.?
?
return（int）（filter_sum/FILTER_N）;
49.}
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
3.B、方法：
4.?
?
?
采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值，
5.?
?
?
相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。
6.?
?
?
连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，
7.?
?
?
然后计算N-2个数据的算术平均值。
8.?
?
?
N值的选取：
3-14。
9.C、优点：
10.?
?
?
融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。
11.?
?
?
对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由其所引起的采样值偏差。
12.?
?
?
对周期干扰有良好的抑制作用。
13.?
?
?
平滑度高，适于高频振荡的系统。
14.D、缺点：
15.?
?
?
计算速度较慢，和算术平均滤波法一样。
16.?
?
?
比较浪费RAM。
17.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
18.*/
19.?
20.intFilter_Value;
21.?
22.voidsetup（）{
23.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
24.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
25.}
26.?
27.voidloop（）{
28.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
29.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
30.?
?
delay（50）;
31.}
32.?
33.//用于随机产生一个300左右的当前值
34.intGet_AD（）{
35.?
?
returnrandom（295,305）;
36.}
37.?
38.//中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法1）
39.#defineFILTER_N100
40.intFilter（）{
41.?
?
inti,j;
42.?
?
intfilter_temp,filter_sum=0;
43.?
?
intfilter_buf[FILTER_N];
44.?
?
for（i=0;i45.?
?
filter_buf[i]=Get_AD（）;
46.?
?
delay
（1）;
47.?
?
}
48.?
?
//采样值从小到大排列（冒泡法）
49.?
?
for（j=0;j50.?
?
for（i=0;i51.?
?
?
?
if（filter_buf[i]>filter_buf[i+1]）{
52.?
?
?
?
?
?
filter_temp=filter_buf[i];
53.?
?
?
?
?
?
filter_buf[i]=filter_buf[i+1];
54.?
?
?
?
?
?
filter_buf[i+1]=filter_temp;
55.?
?
?
?
}
56.?
?
}
57.?
?
}
58.?
?
//去除最大最小极值后求平均
59.?
?
for（i=1;i60.?
?
returnfilter_sum/（FILTER_N-2）;
61.}
62.?
63.?
64.//?
?
中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法2）
65./*
66.#defineFILTER_N100
67.intFilter（）{
68.?
inti;
69.?
intfilter_sum=0;
70.?
intfilter_max,filter_min;
71.?
intfilter_buf[FILTER_N];
72.?
for（i=0;i73.?
?
?
filter_buf[i]=Get_AD（）;
74.?
?
?
delay
（1）;
75.?
}
76.?
filter_max=filter_buf[0];
77.?
filter_min=filter_buf[0];
78.?
filter_sum=filter_buf[0];
79.?
for（i=FILTER_N-1;i>0;i--）{
80.?
?
?
if（filter_buf[i]>filter_max）
81.?
?
?
?
?
filter_max=filter_buf[i];
82.?
?
?
elseif（filter_buf[i]83.?
?
?
?
?
filter_min=filter_buf[i];
84.?
?
?
filter_sum=filter_sum+filter_buf[i];
85.?
?
?
filter_buf[i]=filter_buf[i-1];
86.?
}
87.?
i=FILTER_N-2;
88.?
filter_sum=filter_sum-filter_max-filter_min+i/2;//+i/2的目的是为了四舍五入
89.?
filter_sum=filter_sum/i;
90.?
returnfilter_sum;
91.}*/
6、限幅平均滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
限幅平均滤波法
3.B、方法：
4.?
?
?
相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”；
5.?
?
?
每次采样到的新数据先进行限幅处理，
6.?
?
?
再送入队列进行递推平均滤波处理。
7.C、优点：
8.?
?
?
融合了两种滤波法的优点；
9.?
?
?
对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。
10.D、缺点：
11.?
?
?
比较浪费RAM。
12.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
13.*/
14.?
15.#defineFILTER_N12
16.intFilter_Value;
17.intfilter_buf[FILTER_N];
18.?
19.voidsetup（）{
20.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
21.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
22.?
?
filter_buf[FILTER_N-2]=300;
23.}
24.?
25.voidloop（）{
26.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
27.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
28.?
?
delay（50）;
29.}
30.?
31.//用于随机产生一个300左右的当前值
32.intGet_AD（）{
33.?
?
returnrandom（295,305）;
34.}
35.?
36.//限幅平均滤波法
37.#defineFILTER_A1
38.intFilter（）{
39.?
?
inti;
40.?
?
intfilter_sum=0;
41.?
?
filter_buf[FILTER_N-1]=Get_AD（）;
42.?
?
if（（（filter_buf[FILTER_N-1]-filter_buf[FILTER_N-2]）>FILTER_A）||（（filter_buf[FILTER_N-2]-filter_buf[FILTER_N-1]）>FILTER_A））
43.?
?
filter_buf[FILTER_N-1]=filter_buf[FILTER_N-2];
44.?
?
for（i=0;i45.?
?
filter_buf[i]=filter_buf[i+1];
46.?
?
filter_sum+=filter_buf[i];
47.?
?
}
48.?
?
return（int）filter_sum/（FILTER_N-1）;
49.}
7、一阶滞后滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
一阶滞后滤波法
3.B、方法：
4.?
?
?
取a=0-1，本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果。
5.C、优点：
6.?
?
?
对周期性干扰具有良好的抑制作用；
7.?
?
?
适用于波动频率较高的场合。
8.D、缺点：
9.?
?
?
相位滞后，灵敏度低；
10.?
?
?
滞后程度取决于a值大小；
11.?
?
?
不能消除滤波频率高于采样频率1/2的干扰信号。
12.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
13.*/
14.?
15.intFilter_Value;
16.intValue;
17.?
18.voidsetup（）{
19.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
20.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
21.?
?
Value=300;
22.}
23.?
24.voidloop（）{
25.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
26.?
?
Serial.println（Filter_Value）;//串口输出
27.?
?
delay（50）;
28.}
29.?
30.//用于随机产生一个300左右的当前值
31.intGet_AD（）{
32.?
?
returnrandom（295,305）;
33.}
34.?
35.//一阶滞后滤波法
36.#defineFILTER_A0.01
37.intFilter（）{
38.?
?
intNewValue;
39.?
?
NewValue=Get_AD（）;
40.?
?
Value=（int）（（float）NewValue*FILTER_A+（1.0-FILTER_A）*（float）Value）;
41.?
?
returnValue;
42.}
8、加权递推平均滤波法
ARDUINO代码
1./*
2.A、名称：
加权递推平均滤波法
3.B、方法：
4.?
?
?
是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权；
5.?
?
?
通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
6.?
?
?
给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。
7.C、优点：
8.?
?
?
适用于有较大纯滞后时间常数的对象，和采样周期较短的系统。
9.D、缺点：
10.?
?
?
对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号；
11.?
?
?
不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。
12.E、整理：
shenhaiyu2013-11-01
13.*/
14.?
15.intFilter_Value;
16.?
17.voidsetup（）{
18.?
?
Serial.begin（9600）;?
?
?
?
//初始化串口通信
19.?
?
randomSeed（analogRead（0））;//产生随机种子
20.}
21.?
22.voidloop（）{
23.?
?
Filter_Value=Filter（）;?
?
?
?
//获得滤波器输出值
24.?
?
Serial.println（Fi
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