十大滤波算法程序大全（Arduino精编无错版）

2024-05-05 07:32
文章标签 算法 程序 大全 十大 arduino 滤波 精编 无错版

本文主要是介绍十大滤波算法程序大全（Arduino精编无错版），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

最近用Arduino做电子秤，为了解决数据的跳变研究了不少滤波算法。网上能找到大把的十大滤波算法帖子，每一篇都不太一样，都号称精编啊，除错啊什么的，可是放到板子里却没一个能正常跑起来的。于是决定自己整理一下这些程序，完美移植到Arduino中。

所以大家看到这个帖子的时候，不要怀疑我重复发帖。我的代码都是经过反复试验，复制到Arduino中就能开跑的成品代码，移植到自己的程序中非常方便。而且都仔细研究了各个算法，把错误都修正了的（别的程序连冒泡算法都是溢出的，不信自己找来细看看），所以也算个小原创吧，在别人基础上的原创。

转载请注明出处：极客工坊   http://www.geek-workshop.com/thread-7694-1-1.html

By shenhaiyu 2013-11-01



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
11、新增加 卡尔曼滤波（非扩展卡尔曼），代码在17楼（ 点击这里 ）感谢zhangzhe0617分享

程序默认对int类型数据进行滤波，如需要对其他类型进行滤波，只需要把程序中所有int替换成long、float或者double即可。



1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  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，则本次值有效，
  7.     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 2013-11-01
  14. */
  16. int Filter_Value;
  17. int Value;
  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. }
  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. }
  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. }
  37. // 限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
  38. #define FILTER_A 1
  39. int Filter() {
  40. int NewValue;
  41. NewValue = Get_AD();
  42. if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))
  43. return Value;
  44. else
  45. return NewValue;
  46. }





2、中位值滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  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 2013-11-01
  12. */
  14. int Filter_Value;
  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. }
  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. }
  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. }
  32. // 中位值滤波法
  33. #define FILTER_N 101
  34. int Filter() {
  35. int filter_buf[FILTER_N];
  36. int i, j;
  37. int filter_temp;
  38. for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  39. filter_buf[i] = 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_N - 1 - j; i++) {
  45. if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {
  46. filter_temp = filter_buf[i];
  47. filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  48. filter_buf[i + 1] = filter_temp;
  49. }
  50. }
  51. }
  52. return filter_buf[(FILTER_N - 1) / 2];
  53. }





3、算术平均滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  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 2013-11-01
  15. */
  17. int Filter_Value;
  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. }
  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. }
  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. }
  35. // 算术平均滤波法
  36. #define FILTER_N 12
  37. 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. }





4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  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 2013-11-01
  17. */
  19. int Filter_Value;
  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. }
  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. }
  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. }
  37. // 递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
  38. #define FILTER_N 12
  39. int filter_buf[FILTER_N + 1];
  40. int Filter() {
  41. int i;
  42. int filter_sum = 0;
  43. filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();
  44. for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  45. filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移，低位仍掉
  46. filter_sum += filter_buf[i];
  47. }
  48. return (int)(filter_sum / FILTER_N);
  49. }





5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  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 2013-11-01
  18. */
  20. int Filter_Value;
  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. }
  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. }
  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. }
  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 100
  40. int Filter() {
  41. int i, j;
  42. int filter_temp, filter_sum = 0;
  43. int filter_buf[FILTER_N];
  44. for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  45. filter_buf[i] = 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_N - 1 - j; i++) {
  51. if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {
  52. filter_temp = filter_buf[i];
  53. filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  54. filter_buf[i + 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_buf[i];
  60. return filter_sum / (FILTER_N - 2);
  61. }
  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 100
  67. int Filter() {
  68.   int i;
  69.   int filter_sum = 0;
  70.   int filter_max, filter_min;
  71.   int filter_buf[FILTER_N];
  72.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  73.     filter_buf[i] = Get_AD();
  74.     delay(1);
  75.   }
  76.   filter_max = filter_buf[0];
  77.   filter_min = filter_buf[0];
  78.   filter_sum = filter_buf[0];
  79.   for(i = FILTER_N - 1; i > 0; i--) {
  80.     if(filter_buf[i] > filter_max)
  81.       filter_max=filter_buf[i];
  82.     else if(filter_buf[i] < filter_min)
  83.       filter_min=filter_buf[i];
  84.     filter_sum = filter_sum + filter_buf[i];
  85.     filter_buf[i] = filter_buf[i - 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. }*/





6、限幅平均滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  1. /*
  2. A、名称：限幅平均滤波法
  3. B、方法：
  4.     相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”；
  5.     每次采样到的新数据先进行限幅处理，
  6.     再送入队列进行递推平均滤波处理。
  7. C、优点：
  8.     融合了两种滤波法的优点；
  9.     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。
  10. D、缺点：
  11.     比较浪费RAM。
  12. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  13. */
  15. #define FILTER_N 12
  16. int Filter_Value;
  17. int filter_buf[FILTER_N];
  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. filter_buf[FILTER_N - 2] = 300;
  23. }
  25. void loop() {
  26. Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值
  27. Serial.println(Filter_Value); // 串口输出
  28. delay(50);
  29. }
  31. // 用于随机产生一个300左右的当前值
  32. int Get_AD() {
  33. return random(295, 305);
  34. }
  36. // 限幅平均滤波法
  37. #define FILTER_A 1
  38. int Filter() {
  39. int i;
  40. int filter_sum = 0;
  41. filter_buf[FILTER_N - 1] = Get_AD();
  42. 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))
  43. filter_buf[FILTER_N - 1] = filter_buf[FILTER_N - 2];
  44. for(i = 0; i < FILTER_N - 1; i++) {
  45. filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  46. filter_sum += filter_buf[i];
  47. }
  48. return (int)filter_sum / (FILTER_N - 1);
  49. }





7、一阶滞后滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  1. /*
  2. A、名称：一阶滞后滤波法
  3. B、方法：
  4.     取a=0-1，本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。
  5. C、优点：
  6.     对周期性干扰具有良好的抑制作用；
  7.     适用于波动频率较高的场合。
  8. D、缺点：
  9.     相位滞后，灵敏度低；
  10.     滞后程度取决于a值大小；
  11.     不能消除滤波频率高于采样频率1/2的干扰信号。
  12. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  13. */
  15. int Filter_Value;
  16. int Value;
  18. void setup() {
  19. Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  20. randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子
  21. Value = 300;
  22. }
  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. }
  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. }
  35. // 一阶滞后滤波法
  36. #define FILTER_A 0.01
  37. int Filter() {
  38. int NewValue;
  39. NewValue = Get_AD();
  40. Value = (int)((float)NewValue * FILTER_A + (1.0 - FILTER_A) * (float)Value);
  41. return Value;
  42. }





8、加权递推平均滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  1. /*
  2. A、名称：加权递推平均滤波法
  3. B、方法：
  4.     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；
  5.     通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
  6.     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。
  7. C、优点：
  8.     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。
  9. D、缺点：
  10.     对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号；
  11.     不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。
  12. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  13. */
  15. int Filter_Value;
  17. void setup() {
  18. Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  19. randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子
  20. }
  22. void loop() {
  23. Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值
  24. Serial.println(Filter_Value); // 串口输出
  25. delay(50);
  26. }
  28. // 用于随机产生一个300左右的当前值
  29. int Get_AD() {
  30. return random(295, 305);
  31. }
  33. // 加权递推平均滤波法
  34. #define FILTER_N 12
  35. int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};    // 加权系数表
  36. int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加权系数和
  37. int filter_buf[FILTER_N + 1];
  38. int Filter() {
  39. int i;
  40. int filter_sum = 0;
  41. filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();
  42. for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  43. filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有数据左移，低位仍掉
  44. filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];
  45. }
  46. filter_sum /= sum_coe;
  47. return filter_sum;
  48. }





9、消抖滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  1. /*
  2. A、名称：消抖滤波法
  3. B、方法：
  4.     设置一个滤波计数器，将每次采样值与当前有效值比较：
  5.     如果采样值=当前有效值，则计数器清零；
  6.     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）；
  7.     如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效值，并清计数器。
  8. C、优点：
  9.     对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果；
  10.     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。
  11. D、缺点：
  12.     对于快速变化的参数不宜；
  13.     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。
  14. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  15. */
  17. int Filter_Value;
  18. int Value;
  20. void setup() {
  21. Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  22. randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子
  23. Value = 300;
  24. }
  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. }
  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. }
  37. // 消抖滤波法
  38. #define FILTER_N 12
  39. int i = 0;
  40. int Filter() {
  41. int new_value;
  42. new_value = Get_AD();
  43. if(Value != new_value) {
  44. i++;
  45. if(i > FILTER_N) {
  46. i = 0;
  47. Value = new_value;
  48. }
  49. }
  50. else
  51. i = 0;
  52. return Value;
  53. }





10、限幅消抖滤波法
ARDUINO 代码 复制打印 
  
  1. /*
  2. A、名称：限幅消抖滤波法
  3. B、方法：
  4.     相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”；
  5.     先限幅，后消抖。
  6. C、优点：
  7.     继承了“限幅”和“消抖”的优点；
  8.     改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统。
  9. D、缺点：
  10.     对于快速变化的参数不宜。
  11. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  12. */
  14. int Filter_Value;
  15. int Value;
  17. void setup() {
  18. Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  19. randomSeed(analogRead(0)); // 产生随机种子
  20. Value = 300;
  21. }
  23. void loop() {
  24. Filter_Value = Filter();       // 获得滤波器输出值
  25. Serial.println(Filter_Value); // 串口输出
  26. delay(50);
  27. }
  29. // 用于随机产生一个300左右的当前值
  30. int Get_AD() {
  31. return random(295, 305);
  32. }
  34. // 限幅消抖滤波法
  35. #define FILTER_A 1
  36. #define FILTER_N 5
  37. int i = 0;
  38. int Filter() {
  39. int NewValue;
  40. int new_value;
  41. NewValue = Get_AD();
  42. if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))
  43. new_value = Value;
  44. else
  45. new_value = NewValue;
  46. if(Value != new_value) {
  47. i++;
  48. if(i > FILTER_N) {
  49. i = 0;
  50. Value = new_value;
  51. }
  52. }
  53. else
  54. i = 0;
  55. return Value;
  56. }

这篇关于十大滤波算法程序大全（Arduino精编无错版）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/961126。

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