十大滤波算法的实现.docx

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）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 2013-11-0114. */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 139. int Filter() 40. int NewValue;41. NewValue = Get_AD();42. if(NewValue - Value) FILTER_A) | (Value - NewValue) FILTER_A)43. return Value;44. else45. return NewValue;46. 1. /*2. 3. A、名称：限幅滤波法（又称程序判断滤波法）4. 5. B、方法：6. 7. 根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A），8. 9. 每次检测到新值时判断：10. 11. 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。14. 15. C、优点：16. 17. 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。18. 19. D、缺点：20. 21. 无法抑制那种周期性的干扰。22. 23. 平滑度差。24. 25. E、整理：shenhaiyu 2013-11-0126. 27. */28. 29. 30. 31. int Filter_Value;32. 33. int Value;34. 35. 36. 37. void setup() 38. 39. Serial.begin(9600); / 初始化串口通信40. 41. randomSeed(analogRead(0); / 产生随机种子42. 43. Value = 300;44. 45. 46. 47. 48. 49. void loop() 50. 51. Filter_Value = Filter(); / 获得滤波器输出值52. 53. Value = Filter_Value; / 最近一次有效采样的值，该变量为全局变量54. 55. Serial.println(Filter_Value); / 串口输出56. 57. delay(50);58. 59. 60. 61. 62. 63. / 用于随机产生一个300左右的当前值64. 65. int Get_AD() 66. 67. return random(295, 305);68. 69. 70. 71. 72. 73. / 限幅滤波法（又称程序判断滤波法）74. 75. #define FILTER_A 176. 77. int Filter() 78. 79. int NewValue;80. 81. NewValue = Get_AD();82. 83. if(NewValue - Value) FILTER_A) | (Value - NewValue) FILTER_A)84. 85. return Value;86. 87. else88. 89. return NewValue;90. 91. 92. 2、中位值滤波法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 2013-11-0112. */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 10134. int Filter() 35. int filter_bufFILTER_N;36. int i, j;37. int filter_temp;38. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 39. filter_bufi = 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_bufi + 1) 46. filter_temp = filter_bufi;47. filter_bufi = filter_bufi + 1;48. filter_bufi + 1 = filter_temp;49. 50. 51. 52. return filter_buf(FILTER_N - 1) / 2;53. 1. /*2. 3. A、名称：中位值滤波法4. 5. B、方法：6. 7. 连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列，8. 9. 取中间值为本次有效值。10. 11. C、优点：12. 13. 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；14. 15. 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。16. 17. D、缺点：18. 19. 对流量、速度等快速变化的参数不宜。20. 21. E、整理：shenhaiyu 2013-11-0122. 23. */24. 25. 26. 27. int Filter_Value;28. 29. 30. 31. void setup() 32. 33. Serial.begin(9600); / 初始化串口通信34. 35. randomSeed(analogRead(0); / 产生随机种子36. 37. 38. 39. 40. 41. void loop() 42. 43. Filter_Value = Filter(); / 获得滤波器输出值44. 45. Serial.println(Filter_Value); / 串口输出46. 47. delay(50);48. 49. 50. 51. 52. 53. / 用于随机产生一个300左右的当前值54. 55. int Get_AD() 56. 57. return random(295, 305);58. 59. 60. 61. 62. 63. / 中位值滤波法64. 65. #define FILTER_N 10166. 67. int Filter() 68. 69. int filter_bufFILTER_N;70. 71. int i, j;72. 73. int filter_temp;74. 75. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 76. 77. filter_bufi = Get_AD();78. 79. delay(1);80. 81. 82. 83. / 采样值从小到大排列（冒泡法）84. 85. for(j = 0; j FILTER_N - 1; j+) 86. 87. for(i = 0; i filter_bufi + 1) 90. 91. filter_temp = filter_bufi;92. 93. filter_bufi = filter_bufi + 1;94. 95. filter_bufi + 1 = filter_temp;96. 97. 98. 99. 100. 101. 102. 103. return filter_buf(FILTER_N - 1) / 2;104. 105. 106. 3、算术平均滤波法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 2013-11-0115. */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 1237. 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. 1. /*2. 3. A、名称：算术平均滤波法4. 5. B、方法：6. 7. 连续取N个采样值进行算术平均运算：8. 9. N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低；10. 11. N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高；12. 13. N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4。14. 15. C、优点：16. 17. 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波；18. 19. 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。20. 21. D、缺点：22. 23. 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；24. 25. 比较浪费RAM。26. 27. E、整理：shenhaiyu 2013-11-0128. 29. */30. 31. 32. 33. int Filter_Value;34. 35. 36. 37. void setup() 38. 39. Serial.begin(9600); / 初始化串口通信40. 41. randomSeed(analogRead(0); / 产生随机种子42. 43. 44. 45. 46. 47. void loop() 48. 49. Filter_Value = Filter(); / 获得滤波器输出值50. 51. Serial.println(Filter_Value); / 串口输出52. 53. delay(50);54. 55. 56. 57. 58. 59. / 用于随机产生一个300左右的当前值60. 61. int Get_AD() 62. 63. return random(295, 305);64. 65. 66. 67. 68. 69. / 算术平均滤波法70. 71. #define FILTER_N 1272. 73. int Filter() 74. 75. int i;76. 77. int filter_sum = 0;78. 79. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 80. 81. filter_sum += Get_AD();82. 83. delay(1);84. 85. 86. 87. return (int)(filter_sum / FILTER_N);88. 89. 90. 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）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 2013-11-0117. */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 1239. int filter_bufFILTER_N + 1;40. int Filter() 41. int i;42. int filter_sum = 0;43. filter_bufFILTER_N = Get_AD();44. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 45. filter_bufi = filter_bufi + 1; / 所有数据左移，低位仍掉46. filter_sum += filter_bufi;47. 48. return (int)(filter_sum / FILTER_N);49. 1. /*2. 3. A、名称：递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）4. 5. B、方法：6. 7. 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，8. 9. 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），10. 11. 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。12. 13. N值的选取：流量，N=12；压力，N=4；液面，N=4-12；温度，N=1-4。14. 15. C、优点：16. 17. 对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高；18. 19. 适用于高频振荡的系统。20. 21. D、缺点：22. 23. 灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差；24. 25. 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差；26. 27. 不适用于脉冲干扰比较严重的场合；28. 29. 比较浪费RAM。30. 31. E、整理：shenhaiyu 2013-11-0132. 33. */34. 35. 36. 37. int Filter_Value;38. 39. 40. 41. void setup() 42. 43. Serial.begin(9600); / 初始化串口通信44. 45. randomSeed(analogRead(0); / 产生随机种子46. 47. 48. 49. 50. 51. void loop() 52. 53. Filter_Value = Filter(); / 获得滤波器输出值54. 55. Serial.println(Filter_Value); / 串口输出56. 57. delay(50);58. 59. 60. 61. 62. 63. / 用于随机产生一个300左右的当前值64. 65. int Get_AD() 66. 67. return random(295, 305);68. 69. 70. 71. 72. 73. / 递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）74. 75. #define FILTER_N 1276. 77. int filter_bufFILTER_N + 1;78. 79. int Filter() 80. 81. int i;82. 83. int filter_sum = 0;84. 85. filter_bufFILTER_N = Get_AD();86. 87. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 88. 89. filter_bufi = filter_bufi + 1; / 所有数据左移，低位仍掉90. 91. filter_sum += filter_bufi;92. 93. 94. 95. return (int)(filter_sum / FILTER_N);96. 97. 98. 5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）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 2013-11-0118. */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 10040. int Filter() 41. int i, j;42. int filter_temp, filter_sum = 0;43. int filter_bufFILTER_N;44. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 45. filter_bufi = 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_bufi + 1) 52. filter_temp = filter_bufi;53. filter_bufi = filter_bufi + 1;54. filter_bufi + 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_bufi;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 10067. int Filter() 68. int i;69. int filter_sum = 0;70. int filter_max, filter_min;71. int filter_bufFILTER_N;72. for(i = 0; i 0; i-) 80. if(filter_bufi filter_max)81. filter_max=filter_bufi;82. else if(filter_bufi filter_min)83. filter_min=filter_bufi;84. filter_sum = filter_sum + filter_bufi;85. filter_bufi = filter_bufi - 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. */1. /*2. 3. A、名称：中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）4. 5. B、方法：6. 7. 采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值，8. 9. 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。10. 11. 连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，12. 13. 然后计算N-2个数据的算术平均值。14. 15. N值的选取：3-14。16. 17. C、优点：18. 19. 融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。20. 21. 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。22. 23. 对周期干扰有良好的抑制作用。24. 25. 平滑度高，适于高频振荡的系统。26. 27. D、缺点：28. 29. 计算速度较慢，和算术平均滤波法一样。30. 31. 比较浪费RAM。32. 33. E、整理：shenhaiyu 2013-11-0134. 35. */36. 37. 38. 39. int Filter_Value;40. 41. 42. 43. void setup() 44. 45. Serial.begin(9600); / 初始化串口通信46. 47. randomSeed(analogRead(0); / 产生随机种子48. 49. 50. 51. 52. 53. void loop() 54. 55. Filter_Value = Filter(); / 获得滤波器输出值56. 57. Serial.println(Filter_Value); / 串口输出58. 59. delay(50);60. 61. 62. 63. 64. 65. / 用于随机产生一个300左右的当前值66. 67. int Get_AD() 68. 69. return random(295, 305);70. 71. 72. 73. 74. 75. / 中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法1）76. 77. #define FILTER_N 10078. 79. int Filter() 80. 81. int i, j;82. 83. int filter_temp, filter_sum = 0;84. 85. int filter_bufFILTER_N;86. 87. for(i = 0; i FILTER_N; i+) 88. 89. filter_bufi = Get_AD();90. 91. delay(1);92. 93. 94. 95. / 采样值从小到大排列（冒泡法）96. 97. for(j = 0; j FILTER_N - 1; j+) 98. 99. for(i = 0; i filter_bufi + 1) 102. 103. filter_temp = filter_bufi;104. 105. filter_bufi = filter_bufi + 1;106. 107. filter_bufi + 1 = filter_temp;108. 109. 110. 111. 112. 113. 114. 115. / 去