十大滤波算法.docx
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十大滤波算法.docx
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十大滤波算法
十大滤波算法程序大全
1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
ARDUINO代码
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:
shenhaiyu2013-11-01
14.*/
15.?
16.intFilter_Value;
17.intValue;
18.?
19.voidsetup(){
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.voidloop(){
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.intGet_AD(){
34.?
?
returnrandom(295,305);
35.}
36.?
37.//限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
38.#defineFILTER_A1
39.intFilter(){
40.?
?
intNewValue;
41.?
?
NewValue=Get_AD();
42.?
?
if(((NewValue-Value)>FILTER_A)||((Value-NewValue)>FILTER_A))
43.?
?
returnValue;
44.?
?
else
45.?
?
returnNewValue;
46.}
2、中位值滤波法
ARDUINO代码
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:
shenhaiyu2013-11-01
12.*/
13.?
14.intFilter_Value;
15.?
16.voidsetup(){
17.?
?
Serial.begin(9600);?
?
?
?
//初始化串口通信
18.?
?
randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子
19.}
20.?
21.voidloop(){
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.intGet_AD(){
29.?
?
returnrandom(295,305);
30.}
31.?
32.//中位值滤波法
33.#defineFILTER_N101
34.intFilter(){
35.?
?
intfilter_buf[FILTER_N];
36.?
?
inti,j;
37.?
?
intfilter_temp;
38.?
?
for(i=0;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 44.? ? for(i=0;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.? ? returnfilter_buf[(FILTER_N-1)/2]; 53.} 3、算术平均滤波法 ARDUINO代码 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: shenhaiyu2013-11-01 15.*/ 16.? 17.intFilter_Value; 18.? 19.voidsetup(){ 20.? ? Serial.begin(9600);? ? ? ? //初始化串口通信 21.? ? randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子 22.} 23.? 24.voidloop(){ 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.intGet_AD(){ 32.? ? returnrandom(295,305); 33.} 34.? 35.//算术平均滤波法 36.#defineFILTER_N12 37.intFilter(){ 38.? ? inti; 39.? ? intfilter_sum=0; 40.? ? for(i=0;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) ARDUINO代码 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: shenhaiyu2013-11-01 17.*/ 18.? 19.intFilter_Value; 20.? 21.voidsetup(){ 22.? ? Serial.begin(9600);? ? ? ? //初始化串口通信 23.? ? randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子 24.} 25.? 26.voidloop(){ 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.intGet_AD(){ 34.? ? returnrandom(295,305); 35.} 36.? 37.//递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法) 38.#defineFILTER_N12 39.intfilter_buf[FILTER_N+1]; 40.intFilter(){ 41.? ? inti; 42.? ? intfilter_sum=0; 43.? ? filter_buf[FILTER_N]=Get_AD(); 44.? ? for(i=0;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) ARDUINO代码 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: shenhaiyu2013-11-01 18.*/ 19.? 20.intFilter_Value; 21.? 22.voidsetup(){ 23.? ? Serial.begin(9600);? ? ? ? //初始化串口通信 24.? ? randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子 25.} 26.? 27.voidloop(){ 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.intGet_AD(){ 35.? ? returnrandom(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.#defineFILTER_N100 40.intFilter(){ 41.? ? inti,j; 42.? ? intfilter_temp,filter_sum=0; 43.? ? intfilter_buf[FILTER_N]; 44.? ? for(i=0;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 50.? ? for(i=0;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 60.? ? returnfilter_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.#defineFILTER_N100 67.intFilter(){ 68.? inti; 69.? intfilter_sum=0; 70.? intfilter_max,filter_min; 71.? intfilter_buf[FILTER_N]; 72.? for(i=0;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.? ? ? elseif(filter_buf[i] 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.? returnfilter_sum; 91.}*/ 6、限幅平均滤波法 ARDUINO代码 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: shenhaiyu2013-11-01 13.*/ 14.? 15.#defineFILTER_N12 16.intFilter_Value; 17.intfilter_buf[FILTER_N]; 18.? 19.voidsetup(){ 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.voidloop(){ 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.intGet_AD(){ 33.? ? returnrandom(295,305); 34.} 35.? 36.//限幅平均滤波法 37.#defineFILTER_A1 38.intFilter(){ 39.? ? inti; 40.? ? intfilter_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 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 ARDUINO代码 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: shenhaiyu2013-11-01 13.*/ 14.? 15.intFilter_Value; 16.intValue; 17.? 18.voidsetup(){ 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.voidloop(){ 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.intGet_AD(){ 32.? ? returnrandom(295,305); 33.} 34.? 35.//一阶滞后滤波法 36.#defineFILTER_A0.01 37.intFilter(){ 38.? ? intNewValue; 39.? ? NewValue=Get_AD(); 40.? ? Value=(int)((float)NewValue*FILTER_A+(1.0-FILTER_A)*(float)Value); 41.? ? returnValue; 42.} 8、加权递推平均滤波法 ARDUINO代码 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: shenhaiyu2013-11-01 13.*/ 14.? 15.intFilter_Value; 16.? 17.voidsetup(){ 18.? ? Serial.begin(9600);? ? ? ? //初始化串口通信 19.? ? randomSeed(analogRead(0));//产生随机种子 20.} 21.? 22.voidloop(){ 23.? ? Filter_Value=Filter();? ? ? ? //获得滤波器输出值 24.? ? Serial.println(Fi
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- 滤波 算法