简单滤波算法
来源:互联网 发布:mac 蓝牙解锁 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 17:17
1. 限幅滤波
方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为LIMIT)每次检测到新值时判断,如果本次值与上次值的之差的绝对值大于LIMIT,则本次值无效,放弃本次值。
优点:能有效克服偶然因素引起的脉冲干扰。
缺点:无法抑制那种周期性的干扰,且平滑度差。
#define LIMIT 10u8 amlitudeLimiterFilter(u8 oldValue){ u8 newValue = getValue(); if(abs(newValue-oldValue) > LIMIT) return oldValue; else return newValue;}value = getValue(); //给oldValue赋初值while(1){ value = amlitudeLimiterFilter(value);}
2. 中位值滤波
方法:连续采样N次(N取奇数)把N次采样值按照大小排列取中间值为本次有效值。
优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰;对温度,液位等变化缓慢的被测参数有良好的效果。
缺点:对流量,速度等快速变化的参数不宜。
#define N 9u8 middleValueFiter(){ u8 value_buffer[N]; u8 i,j,k,temp; for(i=0;i<N;i++) { value_buffer[i] = getValue(); delay(); } //冒泡法排序 for(j=0;j<N;j++) { for(k=N-1;k>j;k--) { if(value_buffer[k] < value_buffer[k-1]) { temp = value_buffer[k]; value_buffer[k] = value_buffer[k-1]; value_buffer[k-1] = temp; } } } return value_buffer[N/2];}
3. 算术平均滤波
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,灵敏度较低,反之相反。
优点:适用于对一般具有随机干扰信号进行滤波,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。
缺点:对于测量速度较慢或者要求数据计算较快的实时控制不适用。
#define N 12u8 averageFiter(){ int sum = 0; int i; for(i=0;i<N;i++) { sum + = getValue(); delay(); } return sum/N;}
4. 递推/滑动平均滤波
方法:把连续取N个采样值堪称一个队列,队列的长度固定位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,就可以获得新的滤波结果。
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。
缺点:灵敏度低;对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不适用于脉冲干扰较严重的场合,比较浪费RAM。
#define N 20u8 value_buf[N];u8 moveAverageFiter(u8 newValue,u8 curNum,int sum){ u8 i; static int sum=0; if(curNum<N) { value_buf[curNum++] = newValue; sum + = newValue; return sum/curNum; } else { sum -= value_buf[0]; sum += newValue; for(i=1;i<N;i++) value_buf[i-1] = value_buf[i]; value_buf[N-1] = newValue; return sum/N; }}
5. 中位值平均滤波
方法:相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”,连续采N个数据,去掉一个最大值和一个最小值然后N-2个数据的平均值。
优点:融合了两种滤波的优点,对于偶然出现的脉冲干扰,可消除由其引起的采样值偏差,对周期干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频震荡的系统。
缺点:测量速度慢。
#define N 10u8 middleAverageFiter(){ u8 i,j,k; u8 temp,value; int sum=0; u8 value_buf[N]; for(i=0;i<N;i++) { value_buf[i] = getValue(); sum += value_buf[i]; delay(); } //冒泡法排序 for(j=0;j<N;j++) { for(k=N-1;k>j;k--) { if(value_buffer[k] < value_buffer[k-1]) { temp = value_buffer[k]; value_buffer[k] = value_buffer[k-1]; value_buffer[k-1] = temp; } } } return (sum-value_buf[0] - value_buf[N-1])/(N-2);}
6. 递推中位值平均滤波
方法:把连续取N个采样值堪称一个队列,队列的长度固定位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个数据去掉最大值和最小值后进行算术平均运算,就可以获得新的滤波结果。
优点:对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其引起的采样值偏差。对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高;试用于高频振荡的系统。
缺点:测量速度慢。
#define N 10u8 recursionMiddleAvterageFilter(u8 newValue){ static u8 curNum = 0; u8 i; static u8 max = 0; static u8 min = 0; static u8 value_buf[N]; static int sum = 0; if(curNum < N) { value_buf[curNum++] = curValue; sum + = curValue; return sum/curNum; } else { for(i=1;i<N;i++) value_buf[i-1] = value_buf[i]; value_buf[N-1] = newValue; for(i=0;i<N;i++) { if(value_buf[i] > max) max = value_buf[i]; if(value_buf[i] < min) min = value_buf[i]; sum += value_buf[i]; } return (sum-min-max)/(N-2); }}
7. 限幅平均滤波法
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平均滤波处理。
优点:对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除有其引起的采样值偏差。
缺点:比较浪费RAM。
#define LIMIT 10#define N 12u8 filter(u8 newValue){ u8 i; static u8 curNum = 0; static u8 value_buf[N]; static int sum = 0; if(curNum < N) { value_buf[curNum++] = curValue; sum + = curValue; return sum/curNum; } data[N]=GetAD(); if(abs(newValue - value_buf[N-1]) < LIMIT) { sum -= value_buf[0]; sum += curValue; for(i=1;i<N;i++) value_buf[i-1] = value_buf[i]; value_buf[N-1] = newValue; } return sum/N;}
8. 一阶滞后滤波法
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。
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。
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。
float a;u8 firstOrderFilter(u8 newValue, u8 oldValue){ return a * newValue + (1-a) * oldValue;}u8 value = getValue();while(1){ value = firstOrderFilter(getValue(),value);}
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