中,可以看到很多算法都是平均值滤波算法变种,事实上最常用的也还是平均值滤波算法。但传统的平均值滤波算法很占内存,每次运算都要求累加和,再求平均值,导致运算效率不高,并且实际中为满足不同的需要,我们需要一种简单、高效和功能强大的滤波算法。

设:采样值 C、累加器 S,平均值 A,采样次数 N

传统的平均值滤波算法:

S = C(1) + C(2) + ... + C(N)

A = S / N

需要用循环来计算累加和,比较耗时,C(1~N)是缓存,随采样数N增大,所需内存量也增大 

向队列平均值算法推进:

S = C(1) + C(2) + ... + C(N) (第一次)

C(x) = C(x + 1) (队列前移)

C(N) = C

S = S - C(1) + C(N)

A = S / N

运算量有所改进(用指针维护循环队列,不实际移动数据),占用内存问题不变 

简洁高效算法:

初始化:A=初始值,S=A*N

S = S - A + C

A = S / N

就这么简单,三个变量(N可以是常数),只要 S 的量程足够,N可以任意调整。

可以看出,此算法是从队列平均值算法演变而来,因没有了队列,每次计算时不知道该丢弃的最老的一个采样值是多少,这里用了个替代的办法,丢弃上次计算出的平均值。去掉了缓存维护,节省内存空间,同时也将运算量压缩到了最小,执行效率非常高。调试时容易修改采样数。

在该基础上,我们再演变出一种带死区和限幅控制的队列平均值实用算法:

① 主滤波程序 AveFilter


 入口参数:


 EN  : 调用使能位


 bType :采样值类型,'W'=整型、'F'=浮点型、'D'(或其它)=长整型,参数类型:字节


 wHi : 采样值高位字(采样值为整型是,实参必须为0),参数类型,2字节


 wLo : 采样值低位字,参数类型,2字节


 rDie : 滤波死区,参数类型:浮点数


 rMaxErr : 最大允许偏差,参数类型:浮点数


 rLen :滤波队列长度,参数类型:浮点数


出/入口参数:


 rSum :累加和,参数类型:浮点数


 rAve :滤波输出平均值,参数类型:浮点数


注意:本程序采样值是参数类型可适应的,用 wHi/wLo 的组合来适应整型、长整型、浮点型的参数类型输入,避免使用多个相同的子程序来适应不同类型的输入参数。由 bType 来指定输入的参数类型。


滤波器初始化程序 InitFilter


入口参数:


 EN  : 调用使能位


 rInit :初始值(一般为0),参数类型:浮点数


 rLen : 滤波队列长度,参数类型:浮点数


出/入口参数:


 rSum :累加和,参数类型:浮点数


 rAve :滤波输出平均值,参数类型:浮点数