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11 种滤波算法程序大全（含源码）

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1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）/*

A、名称：限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

B、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。

C、优点：

能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。

D、缺点：

无法抑制那种周期性的干扰。

平滑度差。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

int Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

Value = 300;

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Value = Filter_Value; // 最近一次有效采样的值，该变量为全局变量

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

#define FILTER_A 1

int Filter{

int NewValue;

NewValue = Get_AD;

if(((NewValue – Value) > FILTER_A) || ((Value – NewValue) > FILTER_A))

returnValue;

else

returnNewValue;

}

2、中位值滤波法/*

A、名称：中位值滤波法

B、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。

C、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。

D、缺点：

对流量、速度等快速变化的参数不宜。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 中位值滤波法

#define FILTER_N 101

int Filter{

int filter_buf[FILTER_N];

int i, j;

int filter_temp;

for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {

filter_buf[i] = Get_AD;

delay(1);

}

// 采样值从小到大排列（冒泡法）

for(j = 0; j < FILTER_N – 1; j++) {

for(i = 0; i < FILTER_N – 1 – j; i++) {

if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {

filter_temp = filter_buf[i];

filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];

filter_buf[i + 1] = filter_temp;

}

}

}

returnfilter_buf[(FILTER_N – 1) / 2];

}

3、算术平均滤波法/*

A、名称：算术平均滤波法

B、方法：

连续取N个采样值进行算术平均运算：

N值较大时：信 平滑度较高，但灵敏度较低；

N值较小时：信 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。

C、优点：

适用于对一般具有随机干扰的信 进行滤波；

这种信 的特点是有一个平均值，信 在某一数值范围附近上下波动。

D、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。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 算术平均滤波法

#define FILTER_N 12

int Filter{

int i;

int filter_sum = 0;

for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {

filter_sum += Get_AD;

delay(1);

}

return(int)(filter_sum / FILTER_N);

}

4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）/*

A、名称：递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

B、方法：

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，

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，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。

C、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。

D、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。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

#define FILTER_N 12

int filter_buf[FILTER_N + 1];

int Filter{

int i;

int filter_sum = 0;

filter_buf[FILTER_N] = Get_AD;

for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {

filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移，低位仍掉

filter_sum += filter_buf[i];

}

return(int)(filter_sum / FILTER_N);

}

5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）/*

A、名称：中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

B、方法：

采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值，

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。

C、优点：

融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。

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。

对周期干扰有良好的抑制作用。

平滑度高，适于高频振荡的系统。

D、缺点：

计算速度较慢，和算术平均滤波法一样。

比较浪费RAM。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法1）

#define FILTER_N 100

int Filter{

int i, j;

int filter_temp, filter_sum = 0;

int filter_buf[FILTER_N];

for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {

filter_buf[i] = Get_AD;

delay(1);

}

// 采样值从小到大排列（冒泡法）

for(j = 0; j < FILTER_N – 1; j++) {

for(i = 0; i < FILTER_N – 1 – j; i++) {

if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {

filter_temp = filter_buf[i];

filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];

filter_buf[i + 1] = filter_temp;

}

}

}

// 去除最大最小极值后求平均

for(i = 1; i < FILTER_N – 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];

returnfilter_sum / (FILTER_N – 2);

}

// 中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）（算法2）

/*

#define FILTER_N 100

int Filter{

int i;

int filter_sum = 0;

int filter_max, filter_min;

int filter_buf[FILTER_N];

for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {

filter_buf[i] = Get_AD;

delay(1);

}

filter_max = filter_buf[0];

filter_min = filter_buf[0];

filter_sum = filter_buf[0];

for(i = FILTER_N – 1; i > 0; i–) {

if(filter_buf[i] > filter_max)

filter_max=filter_buf[i];

elseif(filter_buf[i] < filter_min)

filter_min=filter_buf[i];

filter_sum = filter_sum + filter_buf[i];

filter_buf[i] = filter_buf[i – 1];

}

i = FILTER_N – 2;

filter_sum = filter_sum – filter_max – filter_min + i / 2; // +i/2 的目的是为了四舍五入

filter_sum = filter_sum / i;

returnfilter_sum;

}*/

6、限幅平均滤波法/*

A、名称：限幅平均滤波法

B、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。

C、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。

D、缺点：

比较浪费RAM。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

#define FILTER_N 12

int Filter_Value;

int filter_buf[FILTER_N];

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

filter_buf[FILTER_N – 2] = 300;

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 限幅平均滤波法

#define FILTER_A 1

int Filter{

int i;

int filter_sum = 0;

filter_buf[FILTER_N – 1] = Get_AD;

if(((filter_buf[FILTER_N – 1] – filter_buf[FILTER_N – 2]) > FILTER_A) || ((filter_buf[FILTER_N – 2] – filter_buf[FILTER_N – 1]) > FILTER_A))

filter_buf[FILTER_N – 1] = filter_buf[FILTER_N – 2];

for(i = 0; i < FILTER_N – 1; i++) {

filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];

filter_sum += filter_buf[i];

}

return(int)filter_sum / (FILTER_N – 1);

}

7、一阶滞后滤波法/*

A、名称：一阶滞后滤波法

B、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。

C、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。

D、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1/2的干扰信 。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

int Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

Value = 300;

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 一阶滞后滤波法

#define FILTER_A 0.01

int Filter{

int NewValue;

NewValue = Get_AD;

Value = (int)(( float)NewValue * FILTER_A + (1.0 – FILTER_A) * ( float)Value);

returnValue;

}

8、加权递推平均滤波法/*

A、名称：加权递推平均滤波法

B、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 平滑度越低。

C、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。

D、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 ；

不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 加权递推平均滤波法

#define FILTER_N 12

int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 加权系数表

int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加权系数和

int filter_buf[FILTER_N + 1];

int Filter{

int i;

int filter_sum = 0;

filter_buf[FILTER_N] = Get_AD;

for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {

filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移，低位仍掉

filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];

}

filter_sum /= sum_coe;

returnfilter_sum;

}

9、消抖滤波法

/*

A、名称：消抖滤波法

B、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。

C、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。

D、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。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

int Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

Value = 300;

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 消抖滤波法

#define FILTER_N 12

int i = 0;

int Filter{

int new_value;

new_value = Get_AD;

if(Value != new_value) {

i++;

if(i > FILTER_N) {

i = 0;

Value = new_value;

}

}

else

i = 0;

returnValue;

}

10、限幅消抖滤波法/*

A、名称：限幅消抖滤波法

B、方法：

相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”；

先限幅，后消抖。

C、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。

D、缺点：

对于快速变化的参数不宜。

E、整理：shenhaiyu 2013-11-01

*/

int Filter_Value;

int Value;

void setup{

Serial.begin(9600); // 初始化串口通信

randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子

Value = 300;

}

void loop{

Filter_Value = Filter; // 获得滤波器输出值

Serial.println(Filter_Value); // 串口输出

delay(50);

}

// 用于随机产生一个300左右的当前值

int Get_AD{

returnrandom(295, 305);

}

// 限幅消抖滤波法

#define FILTER_A 1

#define FILTER_N 5

int i = 0;

int Filter{

int NewValue;

int new_value;

NewValue = Get_AD;

if(((NewValue – Value) > FILTER_A) || ((Value – NewValue) > FILTER_A))

new_value = Value;

else

new_value = NewValue;

if(Value != new_value) {

i++;

if(i > FILTER_N) {

i = 0;

Value = new_value;

}

}

else

i = 0;

returnValue;

}

11、卡尔曼滤波（非扩展卡尔曼）#include <Wire.h> // I2C library, gyroscope

// Accelerometer ADXL345

#define ACC (0x53) //ADXL345 ACC address

#define A_TO_READ (6) //num of bytes we are going to read each time (two bytes for each axis)

// Gyroscope ITG3200

#define GYRO 0x68 // gyro address, binary = 11101000 when AD0 is connected to Vcc (see schematics of your breakout board)

#define G_SMPLRT_DIV 0x15

#define G_DLPF_FS 0x16

#define G_INT_CFG 0x17

#define G_PWR_MGM 0x3E

#define G_TO_READ 8 // 2 bytes for each axis x, y, z

// offsets are chip specific.

int a_offx = 0;

int a_offy = 0;

int a_offz = 0;

int g_offx = 0;

int g_offy = 0;

int g_offz = 0;

////////////////////////

////////////////////////

char str[512];

void initAcc{

//Turning on the ADXL345

writeTo(ACC, 0x2D, 0);

writeTo(ACC, 0x2D, 16);

writeTo(ACC, 0x2D, 8);

//by default the device is in+-2g range reading

}

void getAccelerometerData(int* result) {

int regAddress = 0x32; //first axis-acceleration-data register on the ADXL345

byte buff[A_TO_READ];

readFrom(ACC, regAddress, A_TO_READ, buff); // readthe acceleration data from the ADXL345

//each axis reading comes in10 bit resolution, ie 2 bytes. Least Significat Byte first!!

//thus we are converting both bytes into one int

result[0] = (((int)buff[1]) << 8) | buff[0] + a_offx;

result[1] = (((int)buff[3]) << 8) | buff[2] + a_offy;

result[2] = (((int)buff[5]) << 8) | buff[4] + a_offz;

}

//initializes the gyroscope

void initGyro

{

/*****************************************

* ITG 3200

* power management setto:

* clock select = internal oscillator

* no reset, no sleep mode

* no standby mode

* sample rate to = 125Hz

* parameter to +/- 2000 degrees/sec

* low pass filter = 5Hz

* no interrupt

******************************************/

writeTo(GYRO, G_PWR_MGM, 0x00);

writeTo(GYRO, G_SMPLRT_DIV, 0x07); // EB, 50, 80, 7F, DE, 23, 20, FF

writeTo(GYRO, G_DLPF_FS, 0x1E); // +/- 2000 dgrs/sec, 1KHz, 1E, 19

writeTo(GYRO, G_INT_CFG, 0x00);

}

void getGyroscopeData(int * result)

{

/**************************************

Gyro ITG-3200 I2C

registers:

temp MSB = 1B, temp LSB = 1C

x axis MSB = 1D, x axis LSB = 1E

y axis MSB = 1F, y axis LSB = 20

z axis MSB = 21, z axis LSB = 22

*************************************/

int regAddress = 0x1B;

int temp, x, y, z;

byte buff[G_TO_READ];

readFrom(GYRO, regAddress, G_TO_READ, buff); // readthe gyro data from the ITG3200

result[0] = ((buff[2] << 8) | buff[3]) + g_offx;

result[1] = ((buff[4] << 8) | buff[5]) + g_offy;

result[2] = ((buff[6] << 8) | buff[7]) + g_offz;

result[3] = (buff[0] << 8) | buff[1]; // temperature

}

floatxz=0,yx=0,yz=0;

floatp_xz=1,p_yx=1,p_yz=1;

floatq_xz=0.0025,q_yx=0.0025,q_yz=0.0025;

floatk_xz=0,k_yx=0,k_yz=0;

floatr_xz=0.25,r_yx=0.25,r_yz=0.25;

//int acc_temp[3];

// floatacc[3];

int acc[3];

int gyro[4];

floatAxz;

floatAyx;

floatAyz;

floatt=0.025;

void setup

{

Serial.begin(9600);

Wire.begin;

initAcc;

initGyro;

}

//unsigned long timer = 0;

// floato;

void loop

{

getAccelerometerData(acc);

getGyroscopeData(gyro);

//timer = millis;

sprintf(str, “%d,%d,%d,%d,%d,%d”, acc[0],acc[1],acc[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2]);

//acc[0]=acc[0];

//acc[2]=acc[2];

//acc[1]=acc[1];

//r=sqrt(acc[0]*acc[0]+acc[1]*acc[1]+acc[2]*acc[2]);

gyro[0]=gyro[0]/ 14.375;

gyro[1]=gyro[1]/ (-14.375);

gyro[2]=gyro[2]/ 14.375;

Axz=(atan2(acc[0],acc[2]))*180/PI;

Ayx=(atan2(acc[0],acc[1]))*180/PI;

/* if((acc[0]!=0)&&(acc[1]!=0))

{

Ayx=(atan2(acc[0],acc[1]))*180/PI;

}

else

{

Ayx=t*gyro[2];

}*/

Ayz=(atan2(acc[1],acc[2]))*180/PI;

//kalman filter

calculate_xz;

calculate_yx;

calculate_yz;

//sprintf(str, “%d,%d,%d”, xz_1, xy_1, x_1);

//Serial.print(xz);Serial.print( “,”);

//Serial.print(yx);Serial.print( “,”);

//Serial.print(yz);Serial.print( “,”);

//sprintf(str, “%d,%d,%d,%d,%d,%d”, acc[0],acc[1],acc[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2]);

//sprintf(str, “%d,%d,%d”,gyro[0],gyro[1],gyro[2]);

Serial.print(Axz);Serial.print( “,”);

//Serial.print(Ayx);Serial.print( “,”);

//Serial.print(Ayz);Serial.print( “,”);

//Serial.print(str);

//o=gyro[2];//w=acc[2];

//Serial.print(o);Serial.print( “,”);

//Serial.print(w);Serial.print( “,”);

Serial.print( “n”);

//delay(50);

}

void calculate_xz

{

xz=xz+t*gyro[1];

p_xz=p_xz+q_xz;

k_xz=p_xz/(p_xz+r_xz);

xz=xz+k_xz*(Axz-xz);

p_xz=(1-k_xz)*p_xz;

}

void calculate_yx

{

yx=yx+t*gyro[2];

p_yx=p_yx+q_yx;

k_yx=p_yx/(p_yx+r_yx);

yx=yx+k_yx*(Ayx-yx);

p_yx=(1-k_yx)*p_yx;

}

void calculate_yz

{

yz=yz+t*gyro[0];

p_yz=p_yz+q_yz;

k_yz=p_yz/(p_yz+r_yz);

yz=yz+k_yz*(Ayz-yz);

p_yz=(1-k_yz)*p_yz;

}

//—————- Functions

//Writes val to address register on ACC

void writeTo(int DEVICE, byte address, byte val) {

Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC

Wire.write(address); // send register address

Wire.write(val); // send value to write

Wire.endTransmission; //end transmission

}

//reads num bytes starting from address register on ACC into buff array

void readFrom(int DEVICE, byte address, int num, byte buff[]) {

Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC

Wire.write(address); //sends address to readfrom

Wire.endTransmission; //end transmission

Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC

Wire.requestFrom(DEVICE, num); // request 6 bytes from ACC

int i = 0;

while(Wire.available) //ACC may send less than requested (abnormal)

{

buff[i] = Wire.read; // receive a byte

i++;

}

Wire.endTransmission; //end transmission

}

– EOF –

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