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滤波常用方法有

发布时间:2022-01-07 01:58:15

⑴ 常用的滤波器有哪几种

实际应用中为了获得不同频率成分的有用信号,往往要滤掉不需要频率区域的信号,这时就要求使用不同类型的滤波器。通常滤波器按其频率响应分为低通滤波、高通滤波、带通滤波。

低通滤波低通滤波(low-pass filtering):是一种滤波方式,规定为低于设定临界值频率的信号能正常通过,而高于设定临界值频率(fc)的信号则被阻隔和衰减(图1)。低通滤波可以简单的认为:设定一个频率点,当信号频率高于这个频率时不能通过。

低通滤波器(low-pass filter):只允许某一频率以下的信号无衰减地通过滤波器,其分界处的频率称为截止频率。
注:截止频率(cut-off frequency)在电子滤波器当中是指当保持输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍,用频响特性来表述即为输出信号降低3dB点处所对应的频率即为截止频率。它是用来说明频率特性指标的一个特殊频率,简单点说是指滤波器的输出频响幅值降低3dB时所对应的频率点。高通滤波高通滤波(High-pass filtering):规定为高于设定临界值频率(fc)的信号能正常通过,而低于设定临界值频率(fc)的信号则被阻隔和衰减(图2)。换句话说就是只对低于某一给定频率(前述的“临界值频率”)以下的频率成分有衰减作用,而允许这个截止频率以上的频率成分通过。但是阻隔和衰减的幅度则会依据不同设定临界值频率(fc)以及不同的滤波程序(目的)而改变。

高通滤波器(High-pass filter):只允许某一频率以上的信号无衰减地通过滤波器,去掉了信号中低于该频率的不必要的成分或者说去掉了低于该频率的干扰信号。

⑵ 常用的数字滤波的方法都有哪些,写出其中三种数字滤波的算法

经典滤波的概念,是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论,任何一个满足一定条件的信号,都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说,就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的,组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。实际上,任何一个电子系统都具有自己的频带宽度(对信号最高频率的限制),频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器,则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路 。
现代滤波
现代滤波思想是和经典滤波思想截然不同的。现代滤波是利用信号的随机性的本质,将信号及其噪声看成随机信号,通过利用其统计特征,估计出信号本身。一旦信号被估计出,得到的信号本身比原来的信噪比高出许多。典型的数字滤波器有Kalman滤波,Wenner滤波,自适应滤波,小波变换(wavelet)等手段[3] 。从本质上讲,数字滤波实际上是一种算法,这种算法在数字设备上得以实现。这里的数字设备不仅包含计算机,还有嵌入式设备如:DSP,FPGA,ARM等。

⑶ 平滑滤波的滤波方法

图像的噪声滤波器有很多种,常用的有线性滤波器,非线性滤波器。采用线性滤波如邻域平滑滤波,对受到噪声污染而退化的图像复原,在很多情况下是有效的。但大多数线性滤波器具有低通特性,去除噪声的同时也使图像的边缘变模糊了。而另一种非线性滤波器如中值滤波,在一定程度上可以克服线性滤波器所带来的图像模糊问题,在滤除噪声的同时,较好地保留了图像的边缘信息。
邻域平滑滤波原理
邻域平均法[2]是一种利用Box模版对图像进行模版操作(卷积运算)的图像平滑方法,所谓Box模版是指模版中所有系数都取相同值的模版,常用的3×3和5×5模版如下:
邻域平均法的数学含义是:
(式4-1)
式中:x,y=0,1,…,N-1;S是以(x,y)为中心的邻域的集合,M是S内的点数。
邻域平均法的思想是通过一点和邻域内像素点求平均来去除突变的像素点,从而滤掉一定噪声,其优点是算法简单,计算速度快,其代价会造成图像在一定程度上的模糊。

中值滤波原理
中值滤波[2]就是用一个奇数点的移动窗口,将窗口的中心点的值用窗口内的各点中值代替。假设窗口内有五点,其值为80、90、200、110和120,那么此窗口内各点的中值及为110。
设有一个一维序列f1,f2,…,fn,取窗口长度(点数)为m(m为奇数),对其进行中值滤波,就是从输入序列中相继抽出m个数fi-v,…,fi-1,fi,fi+1,…,fi+v(其中fi为窗口中心值,v=(m-1)/2),再将这m个点按其数值大小顺序排序,取其序号的中心点的那个数作为滤波输出。数学公式表示为:
Yi=Med{fi-v,…,fi-1,fi,fi+1,…,fi+v} i∈N v=(m-1)/2 (式4-2)
Yi称为序列fi-v,…,fi-1,fi,fi+1,…,fi+v的中值
例如,有一序列{0,3,4,0,7},重新排序后为{0,0,3,4,7}则Med{0,0,3,4,7}=3。此列若用平滑滤波,窗口也取5,那么平滑滤波输出为(0+3+4+0+7)/5=2.8。
把一个点的特定长度或形状的邻域称作窗口。在一维情况下,中值滤波器是一个含有奇数个像素的滑动窗口。中值滤波很容易推广到二维,此时可以利用二维形式的窗口。
对于平面图像采用的二维中值滤波可以由下式表示:
(式4-3)
式中:A为窗口,{fij}为二维数据序列,即数字图像各点的灰度值。
对于本系统,由于采集到的是24位真彩色图像,每个像素点分别有R、G、B三个灰度分量,故要在窗口内分别找到这三个分量的中值,分别用这三个中值去代替窗口中心像素点的R、G、B三个灰度分量的值。

⑷ 基于频域的滤波方法有哪些

频域滤波一般都将信号变换到频域,再同所设计的窗函数项乘,然后反变换到时域。窗函数是根据所需滤除的频率分量所决定的。数字域上常用的滤波是FIR,IRR。还有一种同态滤波是分离两个卷积分量的。
这些都是经典的频域滤波方法,还有一些现代的滤波方式,一般都是针对具体研究方向才适用,你可以参考一下这里:
http://ke..com/view/162707.htm

频域滤波的意义
1.在时域进行滤波,需要作卷积运算,而转化到时域做的事乘法运算,计算量小,而且有FFT和IFFT的快速算法,所以工程实现上频域滤波容易一些。
2.在频域设计滤波器,滤波器参数的物理意义很明确,分析起来很直观。

⑸ 常见滤波器的类型都有哪几种

滤波器的常见种类:数字滤波器、低通滤波器、带通滤波器、模拟滤波器、声表面波滤波器、介质滤波器、有源电力滤波器

1、数字滤波器

与模拟滤波器相对应,在离散系统中广泛应用数字滤波器。它的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。或者说,把输入信号变成一定的输出信号,从而达到改变信号频谱的目的。

数字滤波器一般可以用两种方法来实现:一种方法是用数字硬件装配成一台专门的设备,这种设备称为数字信号处理机;另一种方法就是直接利用通用计算机,将所需要的运算编成程序让通用计算机来完成,即利用计算机软件来实现。

2、低通滤波器

低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路,其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分,增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由

于车载功放大部分都是全频段功放,通常采用AB类放大设计,功率损耗比较大,所以滤除低频段的信号,只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现,不论哪一种,都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。

低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。

对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。

低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括电子线路(如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障(acoustic barriers)、图像模糊处理等等,这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。

低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数所起的作用;

低通滤波器有很多种,其中,最通用的就是巴特沃斯滤波器。

3、带通滤波器

(1)带通滤波器的工作原理:

一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带,例如在通带内没有增益或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。

除了电子学和信号处理领域之外,带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域,很常见的例子是使用带通滤波器过滤3到10天时间范围内的天气数据,这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。

在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。

(2)带通滤波器的应用区域:

许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这种有源带通滤波器的中心频率 ,在中心频率fo处的电压增益Ao=B3/2B1,品质因数 ,3dB带宽B=1/(п*R3*C)也可根据设计确定的Q、fo、Ao值,去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/(2пfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC),R3=2Q/(2пfoC)。上式中,当fo=1KHz时,C取0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。 有源带通滤波器电路,此电路亦可使用单电源

4、模拟滤波器

模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如:带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置;低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波;高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声;带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器,等等。

用于频谱分析装置中的带通滤波器,可根据中心频率与带宽之问的数值关系,分为两种:

一种是带宽B不随中心频率人而变化,称为恒带宽带通滤波器,其中心频率处在任何频段上时,带宽都相同;

另一种是带宽B与中心频率人的比值是不变的,称为恒带宽比带通滤波器,其中心频率越高,带宽也越宽。

5、声表面波滤波器

声表面波是指声波在弹性体表面的传播,这个波被称为弹性声表面波。声表面波的传播速度比电磁波的速度约小10万倍。声表面波滤波器是采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料,利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件,广泛应用于电视机及录像机中频电路中,以取代LC中频滤波器,使图像、声音的质量大大提高。

SAW 声表滤波器、声表谐振器,是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片本材料的深度增加而迅速减少的的弹性波。声表面波(SAW)是传播于压电晶体表面的机械波,其声速仅为电磁波速的十万分之一,传播衰耗很小。

SAW 声表器件是在压电基片上采用微电子工艺技术制作叉指形电声换能器和反射器耦合器等,利用基片材料的压电效应,通过输入叉指换能器(IDT)将电信号转换成声信号,并局限在基片表面传播,输出IDT将声信号恢复成电信号,实现电-声-电的变换过程,完成电信号处理过程,获得各种用途的电子器件。

采用了先进微电子加工技术制造的声表面波器件,具有体积小、重量轻、可靠性高、一致性好、多功能以及设计灵活等优点。

6、介质滤波器

介质滤波器利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的,由数个长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。

其特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄,特别适合CT1,CT2,900MHz,1.8GHz,2.4GHz,5.8GHz,便携电话、汽车电话、无线耳机、无线麦克风、无线电台、无绳电话以及一体化收发双工器等的级向耦合滤波。

7、有源电力滤波器

有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿,可以弥补无源滤波器的缺点,获得比无源滤波器更好的补偿特性,是一种理想的补偿谐波装置。

早在70年代,有源电力滤波器的基本原理和主电路拓扑结构就已被确定,但由于受当时的技术条件限制,未能使有源电力滤波器得以实施。进入80年代后,新型电力电子器件的出现、PWM控制技术的发展以及瞬时无功功率理论的提出,极大地促进了有源电力滤波器技术的发展。

国外已开始在工业和民用设备上广泛使用有源电力滤波器,并且单机装置的容量逐步提高,其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。

(5)滤波常用方法有扩展阅读:

板上滤波器虽然对高频的滤波效果不理想,但是如果应用得当,可以满足大部分民用产品电磁兼容的要求。在使用时要注意以下事项:

1、“干净地”:如果决定使用板上滤波器,在布线时就要注意在电缆端口处留出一块“干净地”,滤波器和连接器都安装在“干净地”上。通过前面的讨论,可知信号地线上的干扰是十分严重的。如果直接将电缆的滤波电容连接到这种地线上,会造成严重的共模辐射问题。

为了取得较好的滤波效果,必须准备一块干净地。并与信号地只能在一点连接起来,这个流通点称为“桥”,所有信号线都从桥上通过,以减小信号环路面积。

2、并排设置:同一组电缆内的所有导线的未滤波部分在—起,已滤波部分在一起。否则,一根导线的耒滤波部分会将另一根导线的已滤波部分重新污染9使电缆整体滤波失效。

3、靠近电缆:滤波器与面板之间的导线的距离应尽量短。必要时,使用金属板遮挡一下,隔离近场干扰。

4、与机箱接:安装滤波器的干诤地要与金属机箱可靠地搭接起来,如果机箱不是金属的,就在线路板下方设置一块较大的金属板来作为滤波地。干净地与金属机箱之间的搭接要保证很低的射频阻抗。如有必要,可以使用电磁密封衬垫搭接,增加搭接面积,减小射频阻抗。

5、接地线短:考虑到引脚的电感效应,其重要性前面已讨沦,滤波器的局部布线和设计线路板与机箱(金属板)的连接结构时要特别注意

参考资料:网络-滤波器

⑹ 数字滤波常用方法有几种,维纳、卡尔曼、自适应滤波是非线性滤波方法,线性的有FIR和IIR滤波结构吗

现在滤波方法主要该算是维纳和卡尔曼,自适应滤波中LMS其实就是变系数的维纳滤波,维纳滤波本身也是线性滤波,FIR和IIR是传统的频率域的滤波方式,和维纳卡尔曼这种现代滤波出发点不是一回事儿

⑺ 滤波方法的选择问题

均值应该也会有总体趋势吧?改变下滤波窗口大小试试~~~或者试试中值滤波?
滤波方法挺多的呢~~除了这种窗口滤波,还可以用函数拟合滤波,高斯函数啦,logistic什么的~
SG滤波也不错,要不你多试试几个看看什么效果好~~我做过植被指数时序滤波,用的是TIMESAT软件,里面有高斯,双逻辑和SG~~不知道对你这个曲线好用不~~~
还有可以从频率域滤波~~

⑻ 多维数字信号处理滤波方法有哪些

数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列,通过计算机或通用(专用)信号处理设备,用数值计算方法进行各种处理,达到提取有用信息便于应用的目的。例如:滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。
一般地讲,数字信号处理涉及三个步骤:⑴模数转换(A/D转换):把模拟信号变成数字信号,是一个对自变量和幅值同时进行离散化的过程,基本的理论保证是采样定理。⑵数字信号处理(DSP):包括变换域分析(如频域变换)、数字滤波、识别、合成等。⑶数模转换(D/A转换):把经过处理的数字信号还原为模拟信号。通常,这一步并不是必须的。 作为DSP的成功例子有很多,如医用CT断层成像扫描仪的发明。它是利用生物体的各个部位对X射线吸收率不同的现象,并利用各个方向扫描的投影数据再构造出检测体剖面图的仪器。这种仪器中fft(快速傅里叶变换)起到了快速计算的作用。以后相继研制出的还有:采用正电子的CT机和基于核磁共振的CT机等仪器,它们为医学领域作出了很大的贡献。
信号处理的目的是:削弱信号中的多余内容;滤出混杂的噪声和干扰;或者将信号变换成容易处理、传输、分析与识别的形式,以便后续的其它处理。 下面的示意图说明了信号处理的概念。

⑼ 用于抗干扰的数字滤波方法有哪两类

应该是硬件滤波和软件滤波两大类。
常用的几种软件滤波方法
(1)中值滤波法:即每次取N个AD值,去除其中的最大值和最小值而取剩余的N-2个A/D转换值的平均值。
(2)程序判断滤波法:即根据经验确定出两次采样的最大偏差ΔY,若先后两次采样的信号相减数值大于ΔY,表明输入为干扰信号,应去除;用上次采样值与本次采样值比较,若小于或等于Δ Y,表明没有受到干扰,此时本次采样值有效,这样可以滤去随机干扰和传感器不稳定而引起的误差。
(3)利用格拉布斯(Grubbs)准则进行处理:根据误差理论,要有效地剔除偶然误差,一般要测量10次以上,兼顾到精度和响应速度,取15次为一个单位。在取得的15个数据中,有些可能含有较大的误差,需要对它们分检,剔除可疑值,提高自适应速度。对可疑值的剔除有多种准则,如莱以达准则、肖维勒(Chauvenet)准则、格拉布斯(Grubbs)准则等。

⑽ 数字摄影测量中常用的滤波方法有哪些

你是说摄影测量中图像的滤波吗,邻近法、双线性、双三次,和图像处理中一样

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