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lql990832的博客

枫生于岭格外红.......

 
 
 

日志

 
 

十大滤波算法程序  

2017-03-13 21:44:34|  分类: 计算机技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)

[cpp] view plain copy
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* 
  2. A、名称:限幅滤波法(又称程序判断滤波法) 
  3. B、方法: 
  4.     根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A), 
  5.     每次检测到新值时判断: 
  6.     如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效, 
  7.     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。 
  8. C、优点: 
  9.     能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。 
  10. D、缺点: 
  11.     无法抑制那种周期性的干扰。 
  12.     平滑度差。 
  13. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  14. */  
  15.    
  16. int Filter_Value;  
  17. int Value;  
  18.    
  19. void setup() {  
  20.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  21.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  22.   Value = 300;  
  23. }  
  24.    
  25. void loop() {  
  26.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  27.   Value = Filter_Value;          // 最近一次有效采样的值,该变量为全局变量  
  28.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  29.   delay(50);  
  30. }  
  31.    
  32. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  33. int Get_AD() {  
  34.   return random(295, 305);  
  35. }  
  36.    
  37. // 限幅滤波法(又称程序判断滤波法)  
  38. #define FILTER_A 1  
  39. int Filter() {  
  40.   int NewValue;  
  41.   NewValue = Get_AD();  
  42.   if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))  
  43.     return Value;  
  44.   else  
  45.     return NewValue;  
  46. }  


2、中位值滤波法

[cpp] view plain copy
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  1. /* 
  2. A、名称:中位值滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列, 
  5.     取中间值为本次有效值。 
  6. C、优点: 
  7.     能有效克服因偶然因素引起的波动干扰; 
  8.     对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。 
  9. D、缺点: 
  10.     对流量、速度等快速变化的参数不宜。 
  11. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  12. */  
  13.    
  14. int Filter_Value;  
  15.    
  16. void setup() {  
  17.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  18.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  19. }  
  20.    
  21. void loop() {  
  22.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  23.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  24.   delay(50);  
  25. }  
  26.    
  27. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  28. int Get_AD() {  
  29.   return random(295, 305);  
  30. }  
  31.    
  32. // 中位值滤波法  
  33. #define FILTER_N 101  
  34. int Filter() {  
  35.   int filter_buf[FILTER_N];  
  36.   int i, j;  
  37.   int filter_temp;  
  38.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {  
  39.     filter_buf[i] = Get_AD();  
  40.     delay(1);  
  41.   }  
  42.   // 采样值从小到大排列(冒泡法)  
  43.   for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) {  
  44.     for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) {  
  45.       if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {  
  46.         filter_temp = filter_buf[i];  
  47.         filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];  
  48.         filter_buf[i + 1] = filter_temp;  
  49.       }  
  50.     }  
  51.   }  
  52.   return filter_buf[(FILTER_N - 1) / 2];  
  53. }  


3、算术平均滤波法

[cpp] view plain copy
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  1. /* 
  2. A、名称:算术平均滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     连续取N个采样值进行算术平均运算: 
  5.     N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低; 
  6.     N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高; 
  7.     N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4。 
  8. C、优点: 
  9.     适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波; 
  10.     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。 
  11. D、缺点: 
  12.     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; 
  13.     比较浪费RAM。 
  14. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  15. */  
  16.    
  17. int Filter_Value;  
  18.    
  19. void setup() {  
  20.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  21.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  22. }  
  23.    
  24. void loop() {  
  25.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  26.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  27.   delay(50);  
  28. }  
  29.    
  30. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  31. int Get_AD() {  
  32.   return random(295, 305);  
  33. }  
  34.    
  35. // 算术平均滤波法  
  36. #define FILTER_N 12  
  37. int Filter() {  
  38.   int i;  
  39.   int filter_sum = 0;  
  40.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {  
  41.     filter_sum += Get_AD();  
  42.     delay(1);  
  43.   }  
  44.   return (int)(filter_sum / FILTER_N);  
  45. }  


4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)

[cpp] view plain copy
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  1. /* 
  2. A、名称:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法) 
  3. B、方法: 
  4.     把连续取得的N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N, 
  5.     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), 
  6.     把队列中的N个数据进行算术平均运算,获得新的滤波结果。 
  7.     N值的选取:流量,N=12;压力,N=4;液面,N=4-12;温度,N=1-4。 
  8. C、优点: 
  9.     对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高; 
  10.     适用于高频振荡的系统。 
  11. D、缺点: 
  12.     灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差; 
  13.     不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差; 
  14.     不适用于脉冲干扰比较严重的场合; 
  15.     比较浪费RAM。 
  16. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  17. */  
  18.    
  19. int Filter_Value;  
  20.    
  21. void setup() {  
  22.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  23.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  24. }  
  25.    
  26. void loop() {  
  27.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  28.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  29.   delay(50);  
  30. }  
  31.    
  32. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  33. int Get_AD() {  
  34.   return random(295, 305);  
  35. }  
  36.    
  37. // 递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)  
  38. #define FILTER_N 12  
  39. int filter_buf[FILTER_N + 1];  
  40. int Filter() {  
  41.   int i;  
  42.   int filter_sum = 0;  
  43.   filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();  
  44.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {  
  45.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移,低位仍掉  
  46.     filter_sum += filter_buf[i];  
  47.   }  
  48.   return (int)(filter_sum / FILTER_N);  
  49. }  


5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)

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  1. /* 
  2. A、名称:中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法) 
  3. B、方法: 
  4.     采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值, 
  5.     相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。 
  6.     连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值, 
  7.     然后计算N-2个数据的算术平均值。 
  8.     N值的选取:3-14。 
  9. C、优点: 
  10.     融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。 
  11.     对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其所引起的采样值偏差。 
  12.     对周期干扰有良好的抑制作用。 
  13.     平滑度高,适于高频振荡的系统。 
  14. D、缺点: 
  15.     计算速度较慢,和算术平均滤波法一样。 
  16.     比较浪费RAM。 
  17. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  18. */  
  19.    
  20. int Filter_Value;  
  21.    
  22. void setup() {  
  23.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  24.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  25. }  
  26.    
  27. void loop() {  
  28.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  29.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  30.   delay(50);  
  31. }  
  32.    
  33. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  34. int Get_AD() {  
  35.   return random(295, 305);  
  36. }  
  37.    
  38. // 中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)(算法1)  
  39. #define FILTER_N 100  
  40. int Filter() {  
  41.   int i, j;  
  42.   int filter_temp, filter_sum = 0;  
  43.   int filter_buf[FILTER_N];  
  44.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {  
  45.     filter_buf[i] = Get_AD();  
  46.     delay(1);  
  47.   }  
  48.   // 采样值从小到大排列(冒泡法)  
  49.   for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) {  
  50.     for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) {  
  51.       if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {  
  52.         filter_temp = filter_buf[i];  
  53.         filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];  
  54.         filter_buf[i + 1] = filter_temp;  
  55.       }  
  56.     }  
  57.   }  
  58.   // 去除最大最小极值后求平均  
  59.   for(i = 1; i < FILTER_N - 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];  
  60.   return filter_sum / (FILTER_N - 2);  
  61. }  
  62.    
  63.    
  64. //  中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)(算法2)  
  65. /* 
  66. #define FILTER_N 100 
  67. int Filter() { 
  68.   int i; 
  69.   int filter_sum = 0; 
  70.   int filter_max, filter_min; 
  71.   int filter_buf[FILTER_N]; 
  72.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) { 
  73.     filter_buf[i] = Get_AD(); 
  74.     delay(1); 
  75.   } 
  76.   filter_max = filter_buf[0]; 
  77.   filter_min = filter_buf[0]; 
  78.   filter_sum = filter_buf[0]; 
  79.   for(i = FILTER_N - 1; i > 0; i--) { 
  80.     if(filter_buf[i] > filter_max) 
  81.       filter_max=filter_buf[i]; 
  82.     else if(filter_buf[i] < filter_min) 
  83.       filter_min=filter_buf[i]; 
  84.     filter_sum = filter_sum + filter_buf[i]; 
  85.     filter_buf[i] = filter_buf[i - 1]; 
  86.   } 
  87.   i = FILTER_N - 2; 
  88.   filter_sum = filter_sum - filter_max - filter_min + i / 2; // +i/2 的目的是为了四舍五入 
  89.   filter_sum = filter_sum / i; 
  90.   return filter_sum; 
  91. }*/  

6、限幅平均滤波法

[cpp] view plain copy
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* 
  2. A、名称:限幅平均滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”; 
  5.     每次采样到的新数据先进行限幅处理, 
  6.     再送入队列进行递推平均滤波处理。 
  7. C、优点: 
  8.     融合了两种滤波法的优点; 
  9.     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。 
  10. D、缺点: 
  11.     比较浪费RAM。 
  12. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  13. */  
  14.    
  15. #define FILTER_N 12  
  16. int Filter_Value;  
  17. int filter_buf[FILTER_N];  
  18.    
  19. void setup() {  
  20.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  21.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  22.   filter_buf[FILTER_N - 2] = 300;  
  23. }  
  24.    
  25. void loop() {  
  26.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  27.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  28.   delay(50);  
  29. }  
  30.    
  31. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  32. int Get_AD() {  
  33.   return random(295, 305);  
  34. }  
  35.    
  36. // 限幅平均滤波法  
  37. #define FILTER_A 1  
  38. int Filter() {  
  39.   int i;  
  40.   int filter_sum = 0;  
  41.   filter_buf[FILTER_N - 1] = Get_AD();  
  42.   if(((filter_buf[FILTER_N - 1] - filter_buf[FILTER_N - 2]) > FILTER_A) || ((filter_buf[FILTER_N - 2] - filter_buf[FILTER_N - 1]) > FILTER_A))  
  43.     filter_buf[FILTER_N - 1] = filter_buf[FILTER_N - 2];  
  44.   for(i = 0; i < FILTER_N - 1; i++) {  
  45.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];  
  46.     filter_sum += filter_buf[i];  
  47.   }  
  48.   return (int)filter_sum / (FILTER_N - 1);  
  49. }  

7、一阶滞后滤波法

[cpp] view plain copy
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* 
  2. A、名称:一阶滞后滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     取a=0-1,本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。 
  5. C、优点: 
  6.     对周期性干扰具有良好的抑制作用; 
  7.     适用于波动频率较高的场合。 
  8. D、缺点: 
  9.     相位滞后,灵敏度低; 
  10.     滞后程度取决于a值大小; 
  11.     不能消除滤波频率高于采样频率1/2的干扰信号。 
  12. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  13. */  
  14.    
  15. int Filter_Value;  
  16. int Value;  
  17.    
  18. void setup() {  
  19.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  20.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  21.   Value = 300;  
  22. }  
  23.    
  24. void loop() {  
  25.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  26.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  27.   delay(50);  
  28. }  
  29.    
  30. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  31. int Get_AD() {  
  32.   return random(295, 305);  
  33. }  
  34.    
  35. // 一阶滞后滤波法  
  36. #define FILTER_A 0.01  
  37. int Filter() {  
  38.   int NewValue;  
  39.   NewValue = Get_AD();  
  40.   Value = (int)((float)NewValue * FILTER_A + (1.0 - FILTER_A) * (float)Value);  
  41.   return Value;  
  42. }  

8、加权递推平均滤波法

[cpp] view plain copy
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* 
  2. A、名称:加权递推平均滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     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; 
  5.     通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。 
  6.     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。 
  7. C、优点: 
  8.     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。 
  9. D、缺点: 
  10.     对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号; 
  11.     不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。 
  12. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  13. */  
  14.    
  15. int Filter_Value;  
  16.    
  17. void setup() {  
  18.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  19.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  20. }  
  21.    
  22. void loop() {  
  23.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  24.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  25.   delay(50);  
  26. }  
  27.    
  28. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  29. int Get_AD() {  
  30.   return random(295, 305);  
  31. }  
  32.    
  33. // 加权递推平均滤波法  
  34. #define FILTER_N 12  
  35. int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};    // 加权系数表  
  36. int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加权系数和  
  37. int filter_buf[FILTER_N + 1];  
  38. int Filter() {  
  39.   int i;  
  40.   int filter_sum = 0;  
  41.   filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();  
  42.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {  
  43.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移,低位仍掉  
  44.     filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];  
  45.   }  
  46.   filter_sum /= sum_coe;  
  47.   return filter_sum;  
  48. }  

9、消抖滤波法

[cpp] view plain copy
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* 
  2. A、名称:消抖滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     设置一个滤波计数器,将每次采样值与当前有效值比较: 
  5.     如果采样值=当前有效值,则计数器清零; 
  6.     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); 
  7.     如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器。 
  8. C、优点: 
  9.     对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果; 
  10.     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。 
  11. D、缺点: 
  12.     对于快速变化的参数不宜; 
  13.     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。 
  14. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  15. */  
  16.    
  17. int Filter_Value;  
  18. int Value;  
  19.    
  20. void setup() {  
  21.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  22.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  23.   Value = 300;  
  24. }  
  25.    
  26. void loop() {  
  27.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  28.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  29.   delay(50);  
  30. }  
  31.    
  32. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  33. int Get_AD() {  
  34.   return random(295, 305);  
  35. }  
  36.    
  37. // 消抖滤波法  
  38. #define FILTER_N 12  
  39. int i = 0;  
  40. int Filter() {  
  41.   int new_value;  
  42.   new_value = Get_AD();  
  43.   if(Value != new_value) {  
  44.     i++;  
  45.     if(i > FILTER_N) {  
  46.       i = 0;  
  47.       Value = new_value;  
  48.     }  
  49.   }  
  50.   else  
  51.     i = 0;  
  52.   return Value;  
  53. }  


10、限幅消抖滤波法

[cpp] view plain copy
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. /* 
  2. A、名称:限幅消抖滤波法 
  3. B、方法: 
  4.     相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”; 
  5.     先限幅,后消抖。 
  6. C、优点: 
  7.     继承了“限幅”和“消抖”的优点; 
  8.     改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统。 
  9. D、缺点: 
  10.     对于快速变化的参数不宜。 
  11. E、整理:shenhaiyu 2013-11-01 
  12. */  
  13.    
  14. int Filter_Value;  
  15. int Value;  
  16.    
  17. void setup() {  
  18.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  
  19.   randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子  
  20.   Value = 300;  
  21. }  
  22.    
  23. void loop() {  
  24.   Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值  
  25.   Serial.println(Filter_Value); // 串口输出  
  26.   delay(50);  
  27. }  
  28.    
  29. // 用于随机产生一个300左右的当前值  
  30. int Get_AD() {  
  31.   return random(295, 305);  
  32. }  
  33.    
  34. // 限幅消抖滤波法  
  35. #define FILTER_A 1  
  36. #define FILTER_N 5  
  37. int i = 0;  
  38. int Filter() {  
  39.   int NewValue;  
  40.   int new_value;  
  41.   NewValue = Get_AD();  
  42.   if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))  
  43.     new_value = Value;  
  44.   else  
  45.     new_value = NewValue;  
  46.   if(Value != new_value) {  
  47.     i++;  
  48.     if(i > FILTER_N) {  
  49.       i = 0;  
  50.       Value = new_value;  
  51.     }  
  52.   }  
  53.   else  
  54.     i = 0;  
  55.   return Value;  
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