中值滤波实战

只看该作者 · 2024-11-20 10:04

遇到一个强的干扰信号，平均之后数据是无法反应出正确的信号的，这个时候，中值滤波的优势就体现出来了。中值滤波在数据处理中的角色就是一个和事佬，把数据中的“刺头”剔除出去。如下图所示：

//阶数怎么确定后面会解释一般来说可以试出来#define ORDER 10 //阶数#define N ((ORDER) / 2) //判断中值位置的值 //这里需要判断值得有效性 //assert(pSrc); //assert(pDst); //assert(blockSize);/* 数据幅值给临时缓冲这里要先填充ORDER个数据才能滤波也可以用for*/ //for(i = 0; i < blockSize; i++) //{ //DataBuffer = pSrc; //} memcpy(DataBuffer,pSrc,sizeof(DataBuffer));/* 求每个数据点的中值为什么blocksize要减去阶数呢？因为采集够10个数据才能开始滤波，滤出来的第一个数据其实要放在10/2=5的位置才能对的上相位，同理可得数据只能过滤到倒数5个的位置，所以数据过滤后比过滤前数据其实会少阶乘个，因为前后5个都是没有足够的数据进行滤波的，实际采样可以多采集ORDER个数据就能得到想要长度的滤波数据*/for(i =0; i < blockSize-ORDER; i++){ /* 排序排序算法可以自己选择这里就不放排序代码了排序里面做的就是把DataBuffer数据copy一份后排序到SortData*/ sort(DataBuffer, SortData, ORDER); //下面这个判断应该很好理解就是判断ORDER阶数的中值位置，排序后直接取到中值 /* 奇数 */ if(N) { pDst = SortData[N]; } /* 偶数 */ else { pDst = (SortData[N] + SortData[N-1])/2; }//第二种边采集数据边处理数据/***********************************************************************************************************函数名: MidFilterRT*功能说明: 逐个数据实时滤波的中值滤波器。*形参: pSrc 源数据地址。* pDst 滤波后数据地址。* ucFlag 1表示首次滤波，后面继续滤波，需将其设置为0。* ORDER 至少3阶。* 注意：阶数不给设置2是因为我认为2的话就是平均值了，两个值取中值就只能是平均了 * 类型可以根据自己需要进行修改*返回值: 无**********************************************************************************************************/void MidFilterRT(uint16_t *pSrc, uint16_t *pDst, uint8_t ucFlag){ uint16_t i; static uint32_t Count = 0;//这里要注意溢出的时候可能会出问题 static uint16_t DataBuffer[ORDER];//数据缓冲设置成阶数大小就行了，不需要设置成数据量大小，会造成浪费 uint16_t SortData[ORDER];//排序后的数据 /* 排序排序算法可以自己选择这里就不放排序代码了排序里面做的就是把DataBuffer数据copy一份后排序到SortData*/ sort(DataBuffer, SortData, ORDER); //下面这个判断应该很好理解就是判断ORDER阶数的中值位置，排序后直接取到中值 /* 奇数 */ if(N) { pDst[0] = SortData[N]; } /* 偶数 */ else { pDst[0] = (SortData[N] + SortData[N-1])/2; }}uint16_t testdata[TEST_LENGTH_SAMPLES] = {104,104,101,103,102,104,103,102,102,104,102,104,101,103,102,101,102,102,103,104,101,103,102,104,130,132,102,105,104,103,103,102,103,101,104,103,105,104,102,102,103,101,104,104,104,101,104,101,103,105,103,105,104,104,102,102,103,104,104,104,102,104,104,103,101,101,102,103,103,102,104,101,103,80,80,102,101,104,105,102,104,104,103,103,104,104,102,103,104,102,105,104,104,103,103,105,105,102,103,105};/*******************************************************************************************函数名: MidFilterBlockTest*功能说明: 整块数据的中值滤波测试*形参: 无*返回值: 无******************************************************************************************/void MidFilterBlockTest(void){for(int i = 0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++){ printf("%d %d\r\n", testdata, DstDate);}}至此，中值滤波的应用代码就完成了，下面再解释一下编写过程存在的可能让人疑惑的点：1、上面填充数据部分是什么意思？怎么实现DataBuffer[i % ORDER] = pSrc[i+ORDER];DataBuffer[Count++ % ORDER] = pSrc[0];这两个呢就是队列的思想：先进先出，把新的数据放进来，把最老的数据踢出去，因为我们不需要保留原来的数据缓冲中的数据之间的相对位置，只是需要把他们维持在一个数组内就行，所以一直填充新的数据，一直把最老的数据踢掉，（取余操作在ORDER是2的n次方的时候可以换成&，以后会出一期解释）如图所示：

2、阶数应该怎么确定
一般来说，中值滤波主要是过滤掉脉冲噪声，主要是看你需要处理的这个脉冲噪声，理想点考虑的话：
连续两个点的话就是5个一般来说阶数可以直接试出来，就先把原始数据采集好放进excel表中，用MEDIAN（）公式求中值，多少阶就扫多少个数据（以3阶为例），试出一个满意的效果：

3、阶数的大小会影响什么？
前面有讲过，要采完滤波阶数大小的点才算开始真正的滤波，所以阶数越大，信号处理的结果延迟就越大，信号就越迟缓，同时增大排序的处理数据量，造成单个数据点的计算就越久。