10种经典软件滤波算法

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10种经典软件滤波算法
10种软件滤波方法(来自网络代码未验证)

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

    A、方法：

       根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）

       每次检测到新值时判断：

       如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效

       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

    B、优点：

       能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰

    C、缺点

       无法抑制那种周期性的干扰

       平滑度差
// eg. #define A 10 char 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、中位值滤波法

    A、方法：

       连续采样N次（N取奇数）

       把N次采样值按大小排列

       取中间值为本次有效值

    B、优点：

       能有效克服因偶然因素引起的波动干扰

       对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果

    C、缺点：

       对流量、速度等快速变化的参数不宜
// eg. /* N值可根据实际情况调整排序采用冒泡法*/ #define N 11 char filter() { char value_buf[N]; char count,i,j,temp; for (count=0;count<N;count++){ value_buf[count] = get_ad(); delay(); } for (j=0;j<=N;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; } } } return value_buf[(N-1)/2]; }
3、算术平均滤波法

    A、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，但灵敏度较低

       N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高

       N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4

    B、优点：

       适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波

       这样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

    C、缺点：

       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

       比较浪费RAM
// eg. #define N 12 char filter() { int sum = 0; for(count=0;count<N;count++){ 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）

    A、方法：

       把连续取N个采样值看成一个队列

       队列的长度固定为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,就可获得新的滤波结果

       N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4

    B、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

    C、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
#define N 12 char value_buf[N]; char i=0; char filter() { char count; int sum=0; value_buf[i++] = get_ad(); if (i == N) i = 0; for (count=0;count<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）

    A、方法：

       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

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       测量速度较慢，和算术平均滤波法一样

       比较浪费RAM
// eg. #define N 12 char filter() { char count,i,j; char value_buf[N]; int sum=0; for(count=0;count<N;count++){ value_buf[count] = get_ad(); delay(); } for (j=0;j<=N;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; } } } for(count=1;count<N-1;count++) sum += value[count]; return (char)(sum/(N-2)); }
6、限幅平均滤波法

    A、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，

       再送入队列进行递推平均滤波处理

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法

    A、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

    B、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

    C、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
// eg. /* 为加快程序处理速度假定基数为100，a=0~100 */ #define a 50 char value; char filter() { char new_value; new_value = get_ad(); return (100-a)*value + a*new_value; }
8、加权递推平均滤波法

    A、方法：

       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

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       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
// eg. /* coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/ #define N 12 char code coe[N] = {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_buf[N]; int sum=0; for (count=0,count<N;count++){ value_buf[count] = get_ad(); delay(); } for(count=0,count<N;count++) sum += value_buf[count]*coe[count]; return (char)(sum/sum_coe); }
9、消抖滤波法

    A、方法：

       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

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       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
// eg. #define N 12 char 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、限幅消抖滤波法

    A、方法：

       相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”

       先限幅,后消抖

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       对于快速变化的参数不宜

11、IIR滤波？？？
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。
// eg. int BandpassFilter4(int InputAD4) { int ReturnValue; int ii; 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); OP2=8; //FilterCoeff4[1]; MACS=InputAD4; OP2=1068; //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; // } return ReturnValue; }
10种软件滤波方法(来自网络代码未验证)

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

    A、方法：

       根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）

       每次检测到新值时判断：

       如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效

       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

    B、优点：

       能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰

    C、缺点

       无法抑制那种周期性的干扰

       平滑度差
1. // eg.
2. #define A 10
4. char value;
6. char filter()
7. {
8. char new_value;
9. new_value = get_ad();
10. if ((new_value - value > A) || (value - new_value > A))
11. return value;
12. return new_value;
13. }
2、中位值滤波法

    A、方法：

       连续采样N次（N取奇数）

       把N次采样值按大小排列

       取中间值为本次有效值

    B、优点：

       能有效克服因偶然因素引起的波动干扰

       对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果

    C、缺点：

       对流量、速度等快速变化的参数不宜
1. // eg.
2. /* N值可根据实际情况调整
3. 排序采用冒泡法*/
4. #define N 11
6. char filter()
7. {
8. char value_buf[N];
9. char count,i,j,temp;
10. for (count=0;count<N;count++){
11. value_buf[count] = get_ad();
12. delay();
13. }
14. for (j=0;j<=N;j++){
15. for (i=0;i<=N-j;i++){
16. if (value_buf > value_buf[i+1])
17. {
18. temp = value_buf;
19. value_buf = value_buf[i+1];
20. value_buf[i+1] = temp;
21. }
22. }
23. }
24. return value_buf[(N-1)/2];
25. }
3、算术平均滤波法

    A、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，但灵敏度较低

       N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高

       N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4

    B、优点：

       适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波

       这样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

    C、缺点：

       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

       比较浪费RAM
1. // eg.
2. #define N 12
4. char filter()
5. {
6. int sum = 0;
7. for(count=0;count<N;count++){
8. sum + = get_ad();
9. delay();
10. }
11. return (char)(sum/N);
12. }
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

    A、方法：

       把连续取N个采样值看成一个队列

       队列的长度固定为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,就可获得新的滤波结果

       N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4

    B、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

    C、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
1. #define N 12
3. char value_buf[N];
4. char i=0;
6. char filter()
7. {
8. char count;
9. int sum=0;
10. value_buf[i++] = get_ad();
11. if (i == N)
12. i = 0;
13. for (count=0;count<N;count++)
14. sum += value_buf[count];
15. return (char)(sum/N);
16. }
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

    A、方法：

       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

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       测量速度较慢，和算术平均滤波法一样

       比较浪费RAM
1. // eg.
2. #define N 12
4. char filter()
5. {
6. char count,i,j;
7. char value_buf[N];
8. int sum=0;
9. for(count=0;count<N;count++){
10. value_buf[count] = get_ad();
11. delay();
12. }
14. for (j=0;j<=N;j++){
15. for (i=0;i<=N-j;i++){
16. if (value_buf > value_buf[i+1])
17. {
18. temp = value_buf;
19. value_buf = value_buf[i+1];
20. value_buf[i+1] = temp;
21. }
22. }
23. }
25. for(count=1;count<N-1;count++)
26. sum += value[count];
27. return (char)(sum/(N-2));
28. }
6、限幅平均滤波法

    A、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，

       再送入队列进行递推平均滤波处理

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法

    A、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

    B、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

    C、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
1. // eg.
2. /* 为加快程序处理速度假定基数为100，a=0~100 */
4. #define a 50
6. char value;
8. char filter()
9. {
10. char new_value;
11. new_value = get_ad();
12. return (100-a)*value + a*new_value;
13. }
8、加权递推平均滤波法

    A、方法：

       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

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       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
1. // eg.
2. /* coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/
4. #define N 12
6. char code coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
7. char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;
9. char filter()
10. {
11. char count;
12. char value_buf[N];
13. int sum=0;
14. for (count=0,count<N;count++){
15. value_buf[count] = get_ad();
16. delay();
17. }
18. for(count=0,count<N;count++)
19. sum += value_buf[count]*coe[count];
20. return (char)(sum/sum_coe);
21. }
9、消抖滤波法

    A、方法：

       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

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       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
1. // eg.
2. #define N 12
4. char filter()
5. {
6. char count=0;
7. char new_value;
8. new_value = get_ad();
9. while (value !=new_value);
10. {
11. count++;
12. if (count>=N) return new_value;
13. delay();
14. new_value = get_ad();
15. }
16. return value;
17. }
10、限幅消抖滤波法

    A、方法：

       相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”

       先限幅,后消抖

    B、优点：

       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

    C、缺点：

       对于快速变化的参数不宜

11、IIR滤波？？？
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。
1. // eg.
2. int BandpassFilter4(int InputAD4)
3. {
4. int ReturnValue;
5. int ii;
6. RESLO=0;
7. RESHI=0;
8. MACS=*PdelIn;
9. OP2=1068; //FilterCoeff4[4];
10. MACS=*(PdelIn+1);
11. OP2=8; //FilterCoeff4[3];
12. MACS=*(PdelIn+2);
13. OP2=-2001;//FilterCoeff4[2];
14. MACS=*(PdelIn+3);
15. OP2=8; //FilterCoeff4[1];
16. MACS=InputAD4;
17. OP2=1068; //FilterCoeff4[0];
18. MACS=*PdelOu;
19. OP2=-7190;//FilterCoeff4[8];
20. MACS=*(PdelOu+1);
21. OP2=-1973; //FilterCoeff4[7];
22. MACS=*(PdelOu+2);
23. OP2=-19578;//FilterCoeff4[6];
24. MACS=*(PdelOu+3);
25. OP2=-3047; //FilterCoeff4[5];
26. *p=RESLO;
27. *(p+1)=RESHI;
28. mytestmul<<=2;
29. ReturnValue=*(p+1);
30. for (ii=0;ii<3;ii++)
31. {
32. DelayInput[ii]=DelayInput[ii+1];
33. DelayOutput[ii]=DelayOutput[ii+1];
34. }
35. DelayInput[3]=InputAD4;
36. DelayOutput[3]=ReturnValue;
38. // if (ReturnValue<0)
39. // {
40. // ReturnValue=-ReturnValue;
41. // }
42. return ReturnValue;
43. }
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原文地址：https://www.cnblogs.com/jiangzhaowei/p/10551119.html

10种经典软件滤波算法

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

2、中位值滤波法

3、算术平均滤波法

4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

6、限幅平均滤波法

7、一阶滞后滤波法

8、加权递推平均滤波法

9、消抖滤波法

10、限幅消抖滤波法

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

2、中位值滤波法

3、算术平均滤波法

4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

6、限幅平均滤波法

7、一阶滞后滤波法

8、加权递推平均滤波法

9、消抖滤波法

10、限幅消抖滤波法