十一種通用濾波算法

1、tdyizhen1314Easy Code(轉(zhuǎn))十一種通用濾波算法一.十一種通用濾波算法(轉(zhuǎn))1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）A、方法：   根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）   每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷：   如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效   如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值B、優(yōu)點(diǎn)：   能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾C、缺點(diǎn)   無法抑制那種周期性的干擾   平

2、滑度差2、中位值濾波法A、方法：   連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)）   把N次采樣值按大小排列   取中間值為本次有效值B、優(yōu)點(diǎn)：   能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾   對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果C、缺點(diǎn)：   對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜3、算術(shù)平均濾波法A、方法：   連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算   N值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低   N值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏

3、度較高   N值的選?。阂话懔髁浚琋=12；壓力：N=4B、優(yōu)點(diǎn)：   適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波   這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)C、缺點(diǎn)：   對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用   比較浪費(fèi)RAM   4、遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）A、方法：   把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列   隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N   每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放

4、入隊(duì)尾,并扔掉原來隊(duì)首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則)   把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,就可獲得新的濾波結(jié)果   N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=412；溫度，N=14B、優(yōu)點(diǎn)：   對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高   適用于高頻振蕩的系統(tǒng) C、缺點(diǎn)：   靈敏度低   對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差   不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差   不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合 

5、;  比較浪費(fèi)RAM   5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）A、方法：   相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”   連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值   然后計(jì)算N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值   N值的選?。?14B、優(yōu)點(diǎn)：   融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)   對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：   測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣 

6、0; 比較浪費(fèi)RAM6、限幅平均濾波法A、方法：   相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”   每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，   再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理B、優(yōu)點(diǎn)：   融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)   對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：   比較浪費(fèi)RAM7、一階滯后濾波法A、方法：   取a=01   本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果B、優(yōu)點(diǎn)： 

7、0; 對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用   適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合C、缺點(diǎn)：   相位滯后，靈敏度低   滯后程度取決于a值大小   不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號(hào)   8、加權(quán)遞推平均濾波法A、方法：   是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)   通常是，越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。   給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號(hào)平滑度越低B、優(yōu)點(diǎn)：   適用于有

8、較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象   和采樣周期較短的系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：   對(duì)于純滯后時(shí)間常數(shù)較小，采樣周期較長(zhǎng)，變化緩慢的信號(hào)   不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差9、消抖濾波法A、方法：   設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器   將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：   如果采樣值當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零   如果采樣值<>當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器+1，并判斷計(jì)數(shù)器是否>=上限N(溢出)      如果計(jì)數(shù)器溢

9、出,則將本次值替換當(dāng)前有效值,并清計(jì)數(shù)器B、優(yōu)點(diǎn)：   對(duì)于變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有較好的濾波效果,   可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng)C、缺點(diǎn)：   對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜   如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)10、限幅消抖濾波法A、方法：   相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”   先限幅,后消抖B、優(yōu)點(diǎn)：   繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)   改進(jìn)了“消抖濾

10、波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：   對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜第11種方法：IIR 數(shù)字濾波器 A. 方法：確定信號(hào)帶寬， 濾之。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. 優(yōu)點(diǎn)：高通，低通，帶通，帶阻任意。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單(用matlab）C. 缺點(diǎn)：運(yùn)算量大。/- 軟件濾波的C程序樣例10種軟件濾波方法的示例程序假定從8位AD中讀取數(shù)據(jù)（如果是更高位的AD可定義數(shù)據(jù)類型為int),子程序?yàn)間et

11、_ad();1、限副濾波/* A值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整value為有效值，new_value為當(dāng)前采樣值 濾波程序返回有效的實(shí)際值 */#define A 10char value;char filter()char new_value;new_value = get_ad();if ( ( new_value - value > A ) | ( value - new_value > A )return value;return new_value;   2、中位值濾波法/* N值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整排序采用冒泡法*/#define N 11c

12、har filter()char value_bufN;char count,i,j,temp;for ( count=0;count<N;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (j=0;j<N-1;j+)for (i=0;i<N-j;i+)   if ( value_buf>value_bufi+1 )         temp = value_buf;      value_buf = value

13、_bufi+1;          value_bufi+1 = temp;   return value_buf(N-1)/2; 3、算術(shù)平均濾波法/*/#define N 12char filter()int sum = 0;for ( count=0;count<N;count+)sum + = get_ad();delay();return (char)(sum/N);4、遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）/*/#define N 12 char value_bufN;

14、char i=0;char filter()char count;int sum=0;value_bufi+ = get_ad();if ( i = N ) i = 0;for ( count=0;count<N,count+)sum = value_bufcount;return (char)(sum/N);5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）/*/#define N 12char filter()char count,i,j;char value_bufN;int sum=0;for (count=0;count<N;count+)value_bufcount =

15、get_ad();delay();for (j=0;j<N-1;j+)for (i=0;i<N-j;i+)   if ( value_buf>value_bufi+1 )         temp = value_buf;      value_buf = value_bufi+1;          value_bufi+1 = temp;   for(count=1

16、;count<N-1;count+)sum += valuecount;return (char)(sum/(N-2);6、限幅平均濾波法/*/ 略 參考子程序1、37、一階滯后濾波法/* 為加快程序處理速度假定基數(shù)為100，a=0100 */#define a 50char value;char filter()char new_value;new_value = get_ad();return (100-a)*value + a*new_value; 8、加權(quán)遞推平均濾波法/* coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表，存在程序存儲(chǔ)區(qū)。*/#define N 12char code

17、 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,count<N;count+)value_bufcount = get_ad();delay();for (count=0,count<N;count+)sum += value_bufcount*coecount;return (char)(sum/sum_coe);9、消抖濾波法#define

18、 N 12char filter()char count=0;char new_value;new_value = get_ad();while (value !=new_value);count+;if (count>=N) return new_value;   delay();new_value = get_ad();return value; 10、限幅消抖濾波法/*/略 參考子程序1、911、IIR濾波例子int BandpassFilter4(int InputAD4)int ReturnValue; int ii;RESLO=0;RE

19、SHI=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;OP2=1068; /FilterCoeff40;MACS=*PdelOu;OP2=-7190;/FilterCoeff48;MACS=*(PdelOu+1);OP2=-1973; /FilterCoeff47;MACS=*(PdelOu+2)

20、;OP2=-19578;/FilterCoeff46;MACS=*(PdelOu+3);OP2=-3047; /FilterCoeff45;*p=RESLO;*(p+1)=RESHI;mytestmul<<=2;ReturnValue=*(p+1);for (ii=0;ii<3;ii+)DelayInputii=DelayInputii+1;DelayOutputii=DelayOutputii+1; DelayInput3=InputAD4;DelayOutput3=ReturnValue;/ if (ReturnValue<0)/ / ReturnValu

21、e=-ReturnValue;/ return ReturnValue; 二.在圖像處理中應(yīng)用到的濾波算法實(shí)例：BOOL   WINAPI   MedianFilter(LPSTR   lpDIBBits,   LONG   lWidth,   LONG   lHeight,         int   iFilterH,  

22、int   iFilterW,         int   iFilterMX,   int   iFilterMY)          /   指向源圖像的指針   unsigned   char* lpSrc;    

23、0;  /   指向要復(fù)制區(qū)域的指針   unsigned   char* lpDst;       /   指向復(fù)制圖像的指針   LPSTR lpNewDIBBits;   HLOCAL hNewDIBBits;       /   指向?yàn)V波器數(shù)組的指針 

24、  unsigned   char *   aValue;   HLOCAL hArray;       /   循環(huán)變量   LONG i;   LONG j;   LONG k;   LONG l;       / 

25、  圖像每行的字節(jié)數(shù)   LONG lLineBytes;       /   計(jì)算圖像每行的字節(jié)數(shù)   lLineBytes   =   WIDTHBYTES(lWidth   *   8);       /   暫時(shí)分配內(nèi)存，以保存新圖像  &#

26、160;hNewDIBBits   =   LocalAlloc(LHND,   lLineBytes   *   lHeight);       /   判斷是否內(nèi)存分配失敗   if   (hNewDIBBits   =   NULL)      /

27、60;  分配內(nèi)存失敗   return   FALSE;          /   鎖定內(nèi)存   lpNewDIBBits   =   (char   *   )LocalLock(hNewDIBBits);       / &

28、#160; 初始化圖像為原始圖像   memcpy(lpNewDIBBits,   lpDIBBits,   lLineBytes   *   lHeight);       /   暫時(shí)分配內(nèi)存，以保存濾波器數(shù)組   hArray   =   LocalAlloc(LHND,   iFilterH 

29、;  *   iFilterW);       /   判斷是否內(nèi)存分配失敗   if   (hArray   =   NULL)      /   釋放內(nèi)存   LocalUnlock(hNewDIBBits);   LocalFree(hNewD

30、IBBits);       /   分配內(nèi)存失敗   return   FALSE;          /   鎖定內(nèi)存   aValue   =   (unsigned   char   *   )Loca

31、lLock(hArray);       /   開始中值濾波   /   行(除去邊緣幾行)   for(i   =   iFilterMY;   i   <   lHeight   -   iFilterH   +   iFilterMY&

32、#160;  +   1;   i+)      /   列(除去邊緣幾列)   for(j   =   iFilterMX;   j   <   lWidth   -   iFilterW   +   iFilterMX   +&#

33、160;  1;   j+)      /   指向新DIB第i行，第j個(gè)象素的指針   lpDst   =   (unsigned   char*)lpNewDIBBits   +   lLineBytes   *   (lHeight   -   1  

34、-   i)   +   j;       /   讀取濾波器數(shù)組   for   (k   =   0;   k   <   iFilterH;   k+)      for   (l

35、0;  =   0;   l   <   iFilterW;   l+)      /   指向DIB第i   -   iFilterMY   +   k行，第j   -   iFilterMX   +   l個(gè)象素的指針  

36、; lpSrc   =   (unsigned   char*)lpDIBBits   +   lLineBytes   *   (lHeight   -   1   -   i   +   iFilterMY   -   k)   +   j

37、60;  -   iFilterMX   +   l;       /   保存象素值   aValuek   *   iFilterW   +   l   =   *lpSrc;         &

38、#160;   /   獲取中值   *   lpDst   =   GetMedianNum(aValue,   iFilterH   *   iFilterW);             /   復(fù)制變換后的圖像   

39、;memcpy(lpDIBBits,   lpNewDIBBits,   lLineBytes   *   lHeight);       /   釋放內(nèi)存   LocalUnlock(hNewDIBBits);   LocalFree(hNewDIBBits);   LocalUnlock(hArray);   LocalFree(hArray);       /   返回   return   TRUE;      三.RC濾波的一種實(shí)現(xiàn).RcDigital(double & X, double & Y)static int MidFlag;static double Yn_1,Xn_1;d