十一种滤波方法及C语言程序Word格式.docx
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十一种滤波方法及C语言程序Word格式.docx
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流量,N=12;
N=4;
液面,N=4〜12;
温度,N=1〜4B、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
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
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
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
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
测量速度较慢,和算术平均滤波法一样
6、限幅平均滤波法
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
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
7、一阶滞后滤波法
取a=0〜1
本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果
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
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
8、加权递推平均滤波法
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
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
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
9、消抖滤波法
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
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
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
10、限幅消抖滤波法
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”先限幅,后消抖
继承了“限幅”和“消抖”的优点改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统
对于快速变化的参数不宜
第11种方法:
IIR数字滤波器
A.方法:
确定信号带宽,滤之。
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.优点:
高通,低通,带通,带阻任意。
设计简单(用matlab)
C.缺点:
运算量大。
//
软件滤波的C程序样例
10种软件滤波方法的示例程序
假定从8位AD中读取数据(如果是更高位的AD可定义数据类型为int),子程序为get_ad();
1、限副滤波
/*A值可根据实际情况调整
value为有效值,new_value为当前采样值滤波程序返回有效的实际值*/
#defineA10charvalue;
charfilter()
{
charnew_value;
new_value=get_ad();
if((new_value-value>
A)||(value-new_value>
A)returnvalue;
returnnew_value;
}
2、中位值滤波法
/*N值可根据实际情况调整
排序采用冒泡法*/
#defineN11charfilter()
charvalue_buf[N];
charcount,i,j,temp;
for(count=0;
count<
N;
count++)
value_buf[count]=get_ad();
delay();
for(j=0;
j<
N-1;
j++)
for(i=0;
i<
N-j;
i++)
if(value_buf>
value_buf[i+1])
temp=value_buf;
value_buf=value_buf[i+1];
value_buf[i+1]=temp;
}
returnvalue_buf[(N-1)/2];
3、算术平均滤波法
/*
*/
#defineN12charfilter()
intsum=0;
sum+=get_ad();
delay();
return(char)(sum/N);
4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)/*
*/#defineN12charvalue_buf[N];
chari=0;
charcount;
intsum=0;
value_buf[i++]=get_ad();
if(i==N)i=0;
N,count++)sum=value_buf[count];
return(char)(sum/N);
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)/*
#defineN12
charcount,i,j;
for(count=0;
{value_buf[count]=get_ad();
}for(count=1;
count++)sum+=value[count];
return(char)(sum/(N-2));
6、限幅平均滤波法/*
略参考子程序1、3
7、一阶滞后滤波法
/*为加快程序处理速度假定基数为100,a=0~100*/#definea50
charvalue;
return(100-a)*value+a*new_value;
/*coe数组为加权系数表,存在程序存储区。
*/
charcodecoe[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
charcodesum_coe=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;
for(count=0,count<
count++)sum+=value_buf[count]*coe[count];
return(char)(sum/sum_coe);
9、消抖滤波法#defineN12charfilter()
charcount=0;
new_value=get_ad();
while(value!
=new_value);
count++;
if(count>
=N)returnnew_value;
returnvalue;
10、限幅消抖滤波法
略参考子程序1、9
11、IIR滤波例子
intBandpassFilter4(intInputAD4)
intReturnValue;
intii;
RESLO=0;
RESHI=0;
MACS=*PdelIn;
OP2=1068;
//FilterCoeff4[4];
MACS=*(PdelIn+1);
OP2=8;
//FilterCoeff4[3];
MACS=*(PdelIn+2);
OP2=-2001;
//FilterCoeff4[2];
MACS=*(PdelIn+3);
//FilterCoeff4[1];
MACS=InputAD4;
//FilterCoeff4[0];
MACS=*PdelOu;
OP2=-7190;
//FilterCoeff4[8];
MACS=*(PdelOu+1);
OP2=-1973;
//FilterCoeff4[7];
MACS=*(PdelOu+2);
OP2=-19578;
//FilterCoeff4[6];
MACS=*(PdelOu+3);
OP2=-3047;
//FilterCoeff4[5];
*p=RESLO;
*(p+1)=RESHI;
mytestmul<
<
=2;
ReturnValue=*(p+1);
for(ii=0;
ii<
3;
ii++)
DelayInput[ii]=DelayInput[ii+1];
DelayOutput[ii]=DelayOutput[ii+1];
DelayInput[3]=InputAD4;
DelayOutput[3]=ReturnValue;
//if(ReturnValue<
0)
//{
//ReturnValue=-ReturnValue;
//}
returnReturnValue;
二.在图像处理中应用到的滤波算法实例:
BOOL
WINAPIMedianFilter(LPSTR
lpDIBBits,
idth,
LONGlHeight,
intiFilterH,
int
iFilterW,
intiFilterMX,
iFilterMY)
LONGlW
//指向源图像的指针
unsignedchar*lpSrc;
//指向要复制区域的指针
unsignedchar*lpDst;
//指向复制图像的指针
LPSTRlpNewDIBBits;
HLOCALhNewDIBBits;
//指向滤波器数组的指针unsignedchar*aValue;
HLOCALhArray;
//
循环变量
LONGi;
LONGj;
LONGk;
LONGl;
//图像每行的字节数
LONGlLineBytes;
//计算图像每行的字节数
lLineBytes=WIDTHBYTES(lWidth*8);
//暂时分配内存,以保存新图像
hNewDIBBits=LocalAlloc(LHND,lLineBytes*lHeight);
//判断是否内存分配失败
if(hNewDIBBits==NULL)
//分配内存失败
returnFALSE;
//锁定内存
lpNewDIBBits=(char*)LocalLock(hNewDIBBits);
//初始化图像为原始图像
memcpy(lpNewDIBBits,lpDIBBits,lLineBytes*lHeight)
iFilterW);
//暂时分配内存,以保存滤波器数组hArray=LocalAlloc(LHND,iFilterH//判断是否内存分配失败
if(hArray==NULL)
//释放内存
LocalUnlock(hNewDIBBits);
LocalFree(hNewDIBBits);
//分配内存失败returnFALSE;
//开始中值滤波
//行(除去边缘几行)
for(i=iFilterMY;
i<
lHeight-iFilterH+iFilterMY+1;
i++)
//列(除去边缘几列)
for(j=iFilterMX;
j<
lWidth-iFilterW+iFilterMX+1;
j++)
//指向新DIB第i行,第j个象素的指针
lpDst=(unsignedchar*)lpNewDIBBits+lLineBytes*(lHeight-1-i)+j;
//读取滤波器数组
for(k=0;
k<
iFilterH;
k++)
for(l=0;
l<
iFilterW;
l++)
//指向DIB第i-iFilterMY+k行,第
j-iFilterMX+l个象素的指针
lpSrc=(unsignedchar*)lpDIBBits+lLineBytes
*(lHeight-1-i+iFilterMY
k)+j-iFilterMX+l;
//保存象素值
aValue[k*iFilterW+l]=*lpSrc;
//获取中值
*lpDst=GetMedianNum(aValue,iFilterH*iFi
lterW);
//复制变换后的图像
memcpy(lpDIBBits,lpNewDIBBits,lLineBytes*lHeight)//释放内存
LocalFree(hNewDIBBits);
LocalUnlock(hArray);
LocalFree(hArray);
//return
返回
TRUE;
三.RC滤波的一种实现.
RcDigital(double&
X,double&
Y)
staticintMidFlag;
staticdoubleYn_1,Xn_1;
doubleMyGetX=0,MyGetY=0;
doubleAlfa;
Alfa=0.7;
if(X==0||Y==0){
MidFlag=0;
Xn_1=0;
Yn_1=0;
MyGetX=0;
MyGetY=0;
}if(X>
0&
&
Y>
{if(MidFlag==1){
MyGetY=(1-Alfa)*Y+Alfa*Yn_1;
MyGetX=(1-Alfa)*X+Alfa*Xn_1;
Xn_1=MyGetX;
Yn_1=MyGetY;
else
{MidFlag=1;
MyGetX=X;
MyGetY=Y;
Xn_1=X;
Yn_1=Y;
X=MyGetX;
Y=MyGetY;
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