11种滤波方法+范例代码12页精选文档.docx
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11种滤波方法+范例代码12页精选文档
软件滤波算法（转载）
“师”之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生”而来。
其中“师傅”更早则意指春秋时国君的老师。
《说文解字》中有注曰：
“师教人以道者之称也”。
“师”之含义，现在泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。
“老师”的原意并非由“老”而形容“师”。
“老”在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。
“老”“师”连用最初见于《史记》，有“荀卿最为老师”之说法。
慢慢“老师”之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。
只是司马迁笔下的“老师”当然不是今日意义上的“教师”，其只是“老”和“师”的复合构词，所表达的含义多指对知识渊博者的一种尊称，虽能从其身上学以“道”，但其不一定是知识的传播者。
今天看来，“教师”的必要条件不光是拥有知识，更重于传播知识。
这几天做一个流量检测的东西，其中用到了对数据的处理部分，试了很多种方法，从网上找到这些个滤波算法，贴出来记下
需要注意的是如果用到求平均值的话，注意总和变量是否有溢出，程序没必要照搬，主要学习这些方法，相信做东西的时候都能用得上
1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
A、方法：
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）
每次检测到新值时判断：
如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效
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
B、优点：
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
C、缺点
无法抑制那种周期性的干扰
平滑度差
2、中位值滤波法
A、方法：
连续采样N次（N取奇数）
把N次采样值按大小排列
取中间值为本次有效值
B、优点：
能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
C、缺点：
对流量、速度等快速变化的参数不宜
3、算术平均滤波法
A、方法：
连续取N个采样值进行算术平均运算
N值较大时：
信号平滑度较高，但灵敏度较低
N值较小时：
信号平滑度较低，但灵敏度较高
N值的选取：
一般流量，N=12；压力：
N=4
B、优点：
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
这样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
C、缺点：
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
比较浪费RAM
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
A、方法：
把连续取N个采样值看成一个队列
队列的长度固定为N
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）
把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果
N值的选取：
流量，N=12；压力：
N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
B、优点：
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
适用于高频振荡的系统
C、缺点：
灵敏度低
对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
不适用于脉冲干扰比较严重的场合
比较浪费RAM
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
A、方法：
相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值
然后计算N-2个数据的算术平均值
N值的选取：
3~14
B、优点：
融合了两种滤波法的优点
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
C、缺点：
测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
比较浪费RAM
6、限幅平均滤波法
A、方法：
相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
每次采样到的新数据先进行限幅处理，
再送入队列进行递推平均滤波处理
B、优点：
融合了两种滤波法的优点
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
C、缺点：
比较浪费RAM
7、一阶滞后滤波法
A、方法：
取a=0~1
本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
B、优点：
对周期性干扰具有良好的抑制作用
适用于波动频率较高的场合
C、缺点：
相位滞后，灵敏度低
滞后程度取决于a值大小
不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
8、加权递推平均滤波法
A、方法：
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
通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
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
B、优点：
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
C、缺点：
对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号
不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差
9、消抖滤波法
A、方法：
设置一个滤波计数器
将每次采样值与当前有效值比较：
如果采样值＝当前有效值，则计数器清零
如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N（溢出）
如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
B、优点：
对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,
可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动
C、缺点：
对于快速变化的参数不宜
如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统
10、限幅消抖滤波法
A、方法：
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
先限幅,后消抖
B、优点：
继承了“限幅”和“消抖”的优点
改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统
C、缺点：
对于快速变化的参数不宜
第11种方法：
IIR数字滤波器
A.方法：
确定信号带宽，滤之。
Y（n）=a1*Y（n-1）+a2*Y（n-2）+...+ak*Y（n-k）+b0*X（n）+b1*X（n-1）+b2*X（n-2）+...+bk*X（n-k）
B.优点：
高通，低通，带通，带阻任意。
设计简单（用matlab）
C.缺点：
运算量大。
//---------------------------------------------------------------------
软件滤波的C程序样例
10种软件滤波方法的示例程序
假定从8位AD中读取数据（如果是更高位的AD可定义数据类型为int）,子程序为get_ad（）;
1、限副滤波
1./* A值可根据实际情况调整
2. value为有效值，new_value为当前采样值
3. 滤波程序返回有效的实际值 */
4.#defineA10
5.
6.charvalue;
7.
8.charfilter（）
9.{
10. char new_value;
11. new_value=get_ad（）;
12. if（（new_value-value>A）||（value-new_value>A）
13. returnvalue;
14. returnnew_value;
15.
16.}
2、中位值滤波法
1./* N值可根据实际情况调整
2. 排序采用冒泡法*/
3.#defineN 11
4.
5.charfilter（）
6.{
7. charvalue_buf[N];
8. charcount,i,j,temp;
9. for（count=0;count10. {
11. value_buf[count]=get_ad（）;
12. delay（）;
13. }
14. for（j=0;j15. {
16. for（i=0;i17. {
18. if（value_buf>value_buf[i+1]）
19. {
20. temp=value_buf;
21. value_buf=value_buf[i+1];
22. value_buf[i+1]=temp;
23. }
24. }
25. }
26. returnvalue_buf[（N-1）/2];
27.}
3、算术平均滤波法
1./*
2.*/
3.
4.#defineN12
5.
6.charfilter（）
7.{
8. int sum=0;
9. for（count=0;count10. {
11. sum+=get_ad（）;
12. delay（）;
13. }
14. return（char）（sum/N）;
15.}
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
1./*
2.*/
3.#defineN12
4.
5.charvalue_buf[N];
6.chari=0;
7.
8.charfilter（）
9.{
10. charcount;
11. int sum=0;
12. value_buf[i++]=get_ad（）;
13. if（i==N） i=0;
14. for（count=0;count15. sum=value_buf[count];
16. return（char）（sum/N）;
17.}
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
1./*
2.*/
3.#defineN12
4.
5.charfilter（）
6.{
7. charcount,i,j;
8. charvalue_buf[N];
9. int sum=0;
10. for （count=0;count11. {
12. value_buf[count]=get_ad（）;
13. delay（）;
14. }
15. for（j=0;j16. {
17. for（i=0;i18. {
19. if（value_buf>value_buf[i+1]）
20. {
21. temp=value_buf;
22. value_buf=value_buf[i+1];
23. value_buf[i+1]=temp;
24. }
25. }
26. }
27. for（count=1;count28. sum+=value[count];
29. return（char）（sum/（N-2））;
30.}
6、限幅平均滤波法
1./*
2.*/
3.略参考子程序1、3
7、一阶滞后滤波法
1./*为加快程序处理速度假定基数为100，a=0~100*/
2.
3.#definea50
4.
5.charvalue;
6.
7.charfilter（）
8.{
9. char new_value;
10. new_value=get_ad（）;
11. return（100-a）*value+a*new_value;
12.}
8、加权递推平均滤波法
1./*coe数组为加权系数表，存在程序存储区。
*/
2.
3.#defineN12
4.
5.charcodecoe[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
6.charcodesum_coe=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;
7.
8.charfilter（）
9.{
10. charcount;
11. charvalue_buf[N];
12. int sum=0;
13. for（count=0,count14. {
15. value_buf[count]=get_ad（）;
16. delay（）;
17. }
18. for（count=0,count19. sum+=value_buf[count]*coe[count];
20. return（char）（sum/sum_coe）;
21.}
9、消抖滤波法
1.#defineN12
2.
3.charfilter（）
4.{
5. charcount=0;
6. charnew_value;
7. new_value=get_ad（）;
8. while（value!
=new_value）;
9. {
10. count++;
11. if（count>=N） returnnew_value;
12. delay（）;
13. new_value=get_ad（）;
14. }
15. returnvalue;
16.}
10、限幅消抖滤波法
1./*
2.*/
3.略参考子程序1、9
11、IIR滤波例子
1.int BandpassFilter4（intInputAD4）
2.{
3. int ReturnValue;
4. int ii;
5. RESLO=0;
6. RESHI=0;
7. MACS=*PdelIn;
8. OP2=1068;//FilterCoeff4[4];
9. MACS=*（PdelIn+1）;
10. OP2=8; //FilterCoeff4[3];
11. MACS=*（PdelIn+2）;
12. OP2=-2019;//FilterCoeff4[2];
13. MACS=*（PdelIn+3）;
14. OP2=8; //FilterCoeff4[1];
15. MACS=InputAD4;
16. OP2=1068;//FilterCoeff4[0];
17. MACS=*PdelOu;
18. OP2=-7190;//FilterCoeff4[8];
19. MACS=*（PdelOu+1）;
20. OP2=-1973;//FilterCoeff4[7];
21. MACS=*（PdelOu+2）;
22. OP2=-19578;//FilterCoeff4[6];
23. MACS=*（PdelOu+3）;
24. OP2=-3047;//FilterCoeff4[5];
25. *p=RESLO;
26. *（p+1）=RESHI;
27. mytestmul<<=2;
28. ReturnValue=*（p+1）;
29. for （ii=0;ii<3;ii++）
30. {
31. DelayInput[ii]=DelayInput[ii+1];
32. DelayOutput[ii]=DelayOutput[ii+1];
33. }
34. DelayInput[3]=InputAD4;
35. DelayOutput[3]=ReturnValue;
36.
37. // if（ReturnValue<0）
38. // {
39. // ReturnValue=-ReturnValue;
40. // }
41. returnReturnValue;
42.}
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