1、完整版11种通用的滤波算法一.十一种通用滤波算法(转)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、
2、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=4B、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RAM4、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
3、N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=412;温度,N=14B、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RAM5、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:314B、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
4、: 测量速度较慢,和算术平均滤波法一样 比较浪费RAM6、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RAM7、一阶滞后滤波法A、方法: 取a=01 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
5、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:
6、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(
7、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/* A值可根据实际情况调整value为有效值,new_value为当前采样值滤波程序返回有效的实际值 */#define A 10char value;char filter()char new_value;new_value = get_ad();if ( ( n
8、ew_value - value A ) | ( value - new_value A )return value;return new_value;2、中位值滤波法/* N值可根据实际情况调整排序采用冒泡法*/#define N 11char filter()char value_bufN;char count,i,j,temp;for ( count=0;countN;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (j=0;jN-1;j+)for (i=0;ivalue_bufi+1 ) temp = value_buf; value_buf
9、= value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; return value_buf(N-1)/2;3、算术平均滤波法/*/#define N 12char filter()int sum = 0;for ( count=0;countN;count+)sum + = get_ad();delay();return (char)(sum/N);4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)/*/#define N 12char value_bufN;char i=0;char filter()char count;int sum=0;value_bufi+ = get_ad()
10、;if ( i = N ) i = 0;for ( count=0;countN,count+)sum = value_bufcount;return (char)(sum/N);5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)/*/#define N 12char filter()char count,i,j;char value_bufN;int sum=0;for (count=0;countN;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (j=0;jN-1;j+)for (i=0;ivalue_bufi+1 ) temp = value_b
11、uf; value_buf = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; for(count=1;countN-1;count+)sum += valuecount;return (char)(sum/(N-2);6、限幅平均滤波法/*/略 参考子程序1、37、一阶滞后滤波法/* 为加快程序处理速度假定基数为100,a=0100 */#define a 50char value;char filter()char new_value;new_value = get_ad();return (100-a)*value + a*new_value;8、加权递推平均滤波法
12、/* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/#define N 12char code coeN = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;char filter()char count;char value_bufN;int sum=0;for (count=0,countN;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (count=0,count=N) return new_value; delay();new_value = g
13、et_ad();return value;10、限幅消抖滤波法/*/略 参考子程序1、911、IIR滤波例子int BandpassFilter4(int InputAD4)int ReturnValue;int ii;RESLO=0;RESHI=0;MACS=*PdelIn;OP2=1068; /FilterCoeff44;MACS=*(PdelIn+1);OP2=8; /FilterCoeff43;MACS=*(PdelIn+2);OP2=-2001;/FilterCoeff42;MACS=*(PdelIn+3);OP2=8; /FilterCoeff41;MACS=InputAD4;OP
14、2=1068; /FilterCoeff40;MACS=*PdelOu;OP2=-7190;/FilterCoeff48;MACS=*(PdelOu+1);OP2=-1973; /FilterCoeff47;MACS=*(PdelOu+2);OP2=-19578;/FilterCoeff46;MACS=*(PdelOu+3);OP2=-3047; /FilterCoeff45;*p=RESLO;*(p+1)=RESHI;mytestmul=2;ReturnValue=*(p+1);for (ii=0;ii3;ii+)DelayInputii=DelayInputii+1;DelayOutput
15、ii=DelayOutputii+1;DelayInput3=InputAD4;DelayOutput3=ReturnValue;/ if (ReturnValue0)/ / ReturnValue=-ReturnValue;/ return ReturnValue;二.在图像处理中应用到的滤波算法实例:BOOL WINAPI MedianFilter(LPSTR lpDIBBits, LONG lWidth, LONG lHeight, int iFilterH, int iFilterW, int iFilterMX, int iFilterMY)/ 指向源图像的指针unsigned ch
16、ar* lpSrc;/ 指向要复制区域的指针unsigned char* lpDst;/ 指向复制图像的指针LPSTR lpNewDIBBits;HLOCAL hNewDIBBits;/ 指向滤波器数组的指针unsigned char * aValue;HLOCAL hArray;/ 循环变量LONG i;LONG j;LONG k;LONG l;/ 图像每行的字节数LONG lLineBytes;/ 计算图像每行的字节数lLineBytes = WIDTHBYTES(lWidth * 8);/ 暂时分配内存,以保存新图像hNewDIBBits = LocalAlloc(LHND, lLine
17、Bytes * lHeight);/ 判断是否内存分配失败if (hNewDIBBits = NULL)/ 分配内存失败return FALSE;/ 锁定内存lpNewDIBBits = (char * )LocalLock(hNewDIBBits);/ 初始化图像为原始图像memcpy(lpNewDIBBits, lpDIBBits, lLineBytes * lHeight);/ 暂时分配内存,以保存滤波器数组hArray = LocalAlloc(LHND, iFilterH * iFilterW);/ 判断是否内存分配失败if (hArray = NULL)/ 释放内存LocalUnl
18、ock(hNewDIBBits);LocalFree(hNewDIBBits);/ 分配内存失败return FALSE;/ 锁定内存aValue = (unsigned char * )LocalLock(hArray);/ 开始中值滤波/ 行(除去边缘几行)for(i = iFilterMY; i lHeight - iFilterH + iFilterMY + 1; i+)/ 列(除去边缘几列)for(j = iFilterMX; j lWidth - iFilterW + iFilterMX + 1; j+)/ 指向新DIB第i行,第j个象素的指针lpDst = (unsigned c
19、har*)lpNewDIBBits + lLineBytes * (lHeight - 1 - i) + j;/ 读取滤波器数组for (k = 0; k iFilterH; k+)for (l = 0; l 0&Y0) if(MidFlag=1) MyGetY = (1 - Alfa) * Y + Alfa * Yn_1; MyGetX = (1 - Alfa) * X + Alfa * Xn_1; Xn_1 = MyGetX; Yn_1 = MyGetY; else MidFlag=1; MyGetX = X; MyGetY = Y; Xn_1 = X; Yn_1 = Y; X = MyGetX;Y = MyGetY;
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1