1. 「低通濾波器」是什麼意思
低通濾波(Low-pass filter) 是一種過濾方式,規則為低頻信號能正常通過,而超過設定臨界值的高頻信號則被阻隔、減弱。但是阻隔、減弱的幅度則會依據不同的頻率以及不同的濾波程序(目的)而改變。它有的時候也被叫做高頻去除過濾(high-cut filter)或者最高去除過濾(treble-cut filter)。低通過濾是高通過濾的對立。
低通濾波可以簡單的認為:設定一個頻率點,當信號頻率高於這個頻率時不能通過,在數字信號中,這個頻率點也就是截止頻率,當頻域高於這個截止頻率時,則全部賦值為0。因為在這一處理過程中,讓低頻信號全部通過,所以稱為低通濾波。
低通過濾的概念存在於各種不同的領域,諸如電子電路,數據平滑,聲學阻擋,圖像模糊等領域經常會用到。
在數字圖像處理領域,從頻域看,低通濾波可以對圖像進行平滑去噪處理。
2. 如何進行軟體濾波
1、限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)
A、方法:
根據經驗判斷,確定兩次采樣允許的最大偏差值(設為A),每次檢測到新值時判斷:
如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效
如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值
B、優點:
能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
C、缺點
無法抑制那種周期性的干擾
平滑度差
2、中位值濾波法
A、方法:
連續采樣N次(N取奇數)
把N次采樣值按大小排列
取中間值為本次有效值
B、優點:
能有效克服因偶然因素引起的波動干擾
對溫度、液位變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果
C、缺點:
對流量、速度等快速變化的參數不宜
3、算術平均濾波法
A、方法:
連續取N個采樣值進行算術平均運算
N值較大時:信號平滑度較高,但靈敏度較低
N值較小時:信號平滑度較低,但靈敏度較高
N值的選取:一般流量,N=12;壓力:N=4
B、優點:
適用於對一般具有隨機干擾的信號進行濾波
這樣信號的特點是有一個平均值,信號在某一數值范圍附近上下波動
C、缺點:
對於測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用
比較浪費RAM
4、遞推平均濾波法(又稱滑動平均濾波法)
A、方法:
把連續取得的N個采樣值看成一個隊列
隊列的長度固定為N
每次采樣到一個新數據放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)
把隊列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果
N值的選取:流量,N=12;壓力:N=4;液面,N=4~12;溫度,N=1~4
B、優點:
對周期性干擾有良好的抑製作用,平滑度高
適用於高頻振盪的系統
C、缺點:
靈敏度低
對偶然出現的脈沖性干擾的抑製作用較差
不易消除由於脈沖干擾所引起的采樣值偏差
不適用於脈沖干擾比較嚴重的場合
比較浪費RAM
5、中位值平均濾波法(又稱防脈沖干擾平均濾波法)
A、方法:
相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」
連續采樣N個數據,去掉一個最大值和一個最小值
然後計算N-2個數據的算術平均值
N值的選取:3~14
B、優點:
融合了兩種濾波法的優點
對於偶然出現的脈沖性干擾,可消除由於脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點:
測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣
比較浪費RAM