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【数字信号处理】十大经典软件滤波算法

2019-07-13 16:30发布

摘自:https://blog.csdn.net/lg1259156776/article/details/51991585

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. #define A 10  
  3.   
  4. char value;  
  5.   
  6. char filter()  
  7. {  
  8.     char new_value;  
  9.     new_value = get_ad();  
  10.     if ((new_value - value > A) || (value - new_value > A))  
  11.         return value;  
  12.     return new_value;    
  13. }  

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. /*   N值可根据实际情况调整 
  3. 排序采用冒泡法*/  
  4. #define N   11  
  5.   
  6. char filter()  
  7. {  
  8. char value_buf[N];  
  9. char count,i,j,temp;  
  10. for (count=0;count
  11.     value_buf[count] = get_ad();  
  12.     delay();  
  13. }  
  14. for (j=0;j<=N;j++){  
  15.    for (i=0;i<=N-j;i++){  
  16.         if (value_buf > value_buf[i+1])  
  17.         {  
  18.             temp = value_buf;  
  19.             value_buf = value_buf[i+1];  
  20.             value_buf[i+1] = temp;  
  21.         }  
  22.     }  
  23. }  
  24. return value_buf[(N-1)/2];  
  25. }   

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. #define N 12  
  3.   
  4. char filter()  
  5. {  
  6.     int sum = 0;  
  7.     for(count=0;count
  8.         sum + = get_ad();  
  9.         delay();  
  10.     }  
  11.     return (char)(sum/N);  
  12. }  

       

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #define N 12  
  2.   
  3. char value_buf[N];  
  4. char i=0;  
  5.   
  6. char filter()  
  7. {  
  8.     char count;  
  9.     int sum=0;  
  10.     value_buf[i++] = get_ad();  
  11.     if (i == N)  
  12.         i = 0;  
  13.     for (count=0;count
  14.         sum += value_buf[count];  
  15.     return (char)(sum/N);  
  16. }  

      

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. #define N 12  
  3.   
  4. char filter()  
  5. {  
  6.     char count,i,j;  
  7.     char value_buf[N];  
  8.     int sum=0;  
  9.     for(count=0;count
  10.         value_buf[count] = get_ad();  
  11.         delay();  
  12.     }  
  13.   
  14.     for (j=0;j<=N;j++){  
  15.         for (i=0;i<=N-j;i++){  
  16.             if (value_buf > value_buf[i+1])  
  17.             {  
  18.                 temp = value_buf;  
  19.                 value_buf = value_buf[i+1];  
  20.                 value_buf[i+1] = temp;  
  21.             }  
  22.         }  
  23.     }  
  24.   
  25.     for(count=1;count
  26.         sum += value[count];  
  27.     return (char)(sum/(N-2));  
  28. }  

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. /* 为加快程序处理速度假定基数为100,a=0~100 */  
  3.   
  4. #define a 50  
  5.   
  6. char value;  
  7.   
  8. char filter()  
  9. {  
  10.     char new_value;  
  11.     new_value = get_ad();  
  12.     return (100-a)*value + a*new_value;  
  13. }  

      

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. /* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/  
  3.   
  4. #define N 12  
  5.   
  6. char code coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};  
  7. char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;  
  8.   
  9. char filter()  
  10. {  
  11.     char count;  
  12.     char value_buf[N];  
  13.     int sum=0;  
  14.     for (count=0,count
  15.         value_buf[count] = get_ad();  
  16.         delay();  
  17.     }  
  18.     for(count=0,count
  19.         sum += value_buf[count]*coe[count];  
  20.     return (char)(sum/sum_coe);  
  21. }  

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[cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. // eg.  
  2. #define N 12  
  3.   
  4. char filter()  
  5. {  
  6.     char count=0;  
  7.     char new_value;  
  8.     new_value = get_ad();  
  9.     while (value !=new_value);  
  10.     {  
  11.         count++;  
  12.         if (count>=N) return new_value;  
  13.         delay();  
  14.         new_value = get_ad();  
  15.     }  
  16.     return value;  
  17. }