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濾波常用方法有

發布時間:2022-01-07 01:58:15

⑴ 常用的濾波器有哪幾種

實際應用中為了獲得不同頻率成分的有用信號,往往要濾掉不需要頻率區域的信號,這時就要求使用不同類型的濾波器。通常濾波器按其頻率響應分為低通濾波、高通濾波、帶通濾波。

低通濾波低通濾波(low-pass filtering):是一種濾波方式,規定為低於設定臨界值頻率的信號能正常通過,而高於設定臨界值頻率(fc)的信號則被阻隔和衰減(圖1)。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。

低通濾波器(low-pass filter):只允許某一頻率以下的信號無衰減地通過濾波器,其分界處的頻率稱為截止頻率。
註:截止頻率(cut-off frequency)在電子濾波器當中是指當保持輸入信號的幅度不變,改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍,用頻響特性來表述即為輸出信號降低3dB點處所對應的頻率即為截止頻率。它是用來說明頻率特性指標的一個特殊頻率,簡單點說是指濾波器的輸出頻響幅值降低3dB時所對應的頻率點。高通濾波高通濾波(High-pass filtering):規定為高於設定臨界值頻率(fc)的信號能正常通過,而低於設定臨界值頻率(fc)的信號則被阻隔和衰減(圖2)。換句話說就是只對低於某一給定頻率(前述的「臨界值頻率」)以下的頻率成分有衰減作用,而允許這個截止頻率以上的頻率成分通過。但是阻隔和衰減的幅度則會依據不同設定臨界值頻率(fc)以及不同的濾波程序(目的)而改變。

高通濾波器(High-pass filter):只允許某一頻率以上的信號無衰減地通過濾波器,去掉了信號中低於該頻率的不必要的成分或者說去掉了低於該頻率的干擾信號。

⑵ 常用的數字濾波的方法都有哪些,寫出其中三種數字濾波的演算法

經典濾波的概念,是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論,任何一個滿足一定條件的信號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。實際上,任何一個電子系統都具有自己的頻帶寬度(對信號最高頻率的限制),頻率特性反映出了電子系統的這個基本特點。而濾波器,則是根據電路參數對電路頻帶寬度的影響而設計出來的工程應用電路 。
現代濾波
現代濾波思想是和經典濾波思想截然不同的。現代濾波是利用信號的隨機性的本質,將信號及其雜訊看成隨機信號,通過利用其統計特徵,估計出信號本身。一旦信號被估計出,得到的信號本身比原來的信噪比高出許多。典型的數字濾波器有Kalman濾波,Wenner濾波,自適應濾波,小波變換(wavelet)等手段[3] 。從本質上講,數字濾波實際上是一種演算法,這種演算法在數字設備上得以實現。這里的數字設備不僅包含計算機,還有嵌入式設備如:DSP,FPGA,ARM等。

⑶ 平滑濾波的濾波方法

圖像的雜訊濾波器有很多種,常用的有線性濾波器,非線性濾波器。採用線性濾波如鄰域平滑濾波,對受到雜訊污染而退化的圖像復原,在很多情況下是有效的。但大多數線性濾波器具有低通特性,去除雜訊的同時也使圖像的邊緣變模糊了。而另一種非線性濾波器如中值濾波,在一定程度上可以克服線性濾波器所帶來的圖像模糊問題,在濾除雜訊的同時,較好地保留了圖像的邊緣信息。
鄰域平滑濾波原理
鄰域平均法[2]是一種利用Box模版對圖像進行模版操作(卷積運算)的圖像平滑方法,所謂Box模版是指模版中所有系數都取相同值的模版,常用的3×3和5×5模版如下:
鄰域平均法的數學含義是:
(式4-1)
式中:x,y=0,1,…,N-1;S是以(x,y)為中心的鄰域的集合,M是S內的點數。
鄰域平均法的思想是通過一點和鄰域內像素點求平均來去除突變的像素點,從而濾掉一定雜訊,其優點是演算法簡單,計算速度快,其代價會造成圖像在一定程度上的模糊。

中值濾波原理
中值濾波[2]就是用一個奇數點的移動窗口,將窗口的中心點的值用窗口內的各點中值代替。假設窗口內有五點,其值為80、90、200、110和120,那麼此窗口內各點的中值及為110。
設有一個一維序列f1,f2,…,fn,取窗口長度(點數)為m(m為奇數),對其進行中值濾波,就是從輸入序列中相繼抽出m個數fi-v,…,fi-1,fi,fi+1,…,fi+v(其中fi為窗口中心值,v=(m-1)/2),再將這m個點按其數值大小順序排序,取其序號的中心點的那個數作為濾波輸出。數學公式表示為:
Yi=Med{fi-v,…,fi-1,fi,fi+1,…,fi+v} i∈N v=(m-1)/2 (式4-2)
Yi稱為序列fi-v,…,fi-1,fi,fi+1,…,fi+v的中值
例如,有一序列{0,3,4,0,7},重新排序後為{0,0,3,4,7}則Med{0,0,3,4,7}=3。此列若用平滑濾波,窗口也取5,那麼平滑濾波輸出為(0+3+4+0+7)/5=2.8。
把一個點的特定長度或形狀的鄰域稱作窗口。在一維情況下,中值濾波器是一個含有奇數個像素的滑動窗口。中值濾波很容易推廣到二維,此時可以利用二維形式的窗口。
對於平面圖像採用的二維中值濾波可以由下式表示:
(式4-3)
式中:A為窗口,{fij}為二維數據序列,即數字圖像各點的灰度值。
對於本系統,由於採集到的是24位真彩色圖像,每個像素點分別有R、G、B三個灰度分量,故要在窗口內分別找到這三個分量的中值,分別用這三個中值去代替窗口中心像素點的R、G、B三個灰度分量的值。

⑷ 基於頻域的濾波方法有哪些

頻域濾波一般都將信號變換到頻域,再同所設計的窗函數項乘,然後反變換到時域。窗函數是根據所需濾除的頻率分量所決定的。數字域上常用的濾波是FIR,IRR。還有一種同態濾波是分離兩個卷積分量的。
這些都是經典的頻域濾波方法,還有一些現代的濾波方式,一般都是針對具體研究方向才適用,你可以參考一下這里:
http://ke..com/view/162707.htm

頻域濾波的意義
1.在時域進行濾波,需要作卷積運算,而轉化到時域做的事乘法運算,計算量小,而且有FFT和IFFT的快速演算法,所以工程實現上頻域濾波容易一些。
2.在頻域設計濾波器,濾波器參數的物理意義很明確,分析起來很直觀。

⑸ 常見濾波器的類型都有哪幾種

濾波器的常見種類:數字濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、模擬濾波器、聲表面波濾波器、介質濾波器、有源電力濾波器

1、數字濾波器

與模擬濾波器相對應,在離散系統中廣泛應用數字濾波器。它的作用是利用離散時間系統的特性對輸入信號波形或頻率進行加工處理。或者說,把輸入信號變成一定的輸出信號,從而達到改變信號頻譜的目的。

數字濾波器一般可以用兩種方法來實現:一種方法是用數字硬體裝配成一台專門的設備,這種設備稱為數字信號處理機;另一種方法就是直接利用通用計算機,將所需要的運算編成程序讓通用計算機來完成,即利用計算機軟體來實現。

2、低通濾波器

低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號通過而不讓中、高頻信號通過的電路,其作用是濾去音頻信號中的中音和高音成分,增強低音成分以驅動揚聲器的低音單元。由

於車載功放大部分都是全頻段功放,通常採用AB類放大設計,功率損耗比較大,所以濾除低頻段的信號,只推動中高頻揚聲器是節省功率、保證音質的最佳選擇。此外高通濾波器常常和低通濾波器成對出現,不論哪一種,都是為了把一定的聲音頻率送到應該去的單元。

低通濾波器是容許低於截止頻率的信號通過,但高於截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。

對於不同濾波器而言,每個頻率的信號的減弱程度不同。當使用在音頻應用時,它有時被稱為高頻剪切濾波器, 或高音消除濾波器。

低通濾波器概念有許多不同的形式,其中包括電子線路(如音頻設備中使用的hiss濾波器、平滑數據的數字演算法、音障(acoustic barriers)、圖像模糊處理等等,這兩個工具都通過剔除短期波動、保留長期發展趨勢提供了信號的平滑形式。

低通濾波器在信號處理中的作用等同於其它領域如金融領域中移動平均數所起的作用;

低通濾波器有很多種,其中,最通用的就是巴特沃斯濾波器。

3、帶通濾波器

(1)帶通濾波器的工作原理:

一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶,例如在通帶內沒有增益或者衰減,並且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉換在極小的頻率范圍完成。實際上,並不存在理想的帶通濾波器。濾波器並不能夠將期望頻率范圍外的所有頻率完全衰減掉,尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現象,並且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常,濾波器的設計盡量保證滾降范圍越窄越好,這樣濾波器的性能就與設計更加接近。然而,隨著滾降范圍越來越小,通帶就變得不再平坦—開始出現「波紋」。這種現象在通帶的邊緣處尤其明顯,這種效應稱為吉布斯現象。

除了電子學和信號處理領域之外,帶通濾波器應用的一個例子是在大氣科學領域,很常見的例子是使用帶通濾波器過濾3到10天時間范圍內的天氣數據,這樣在數據域中就只保留了作為擾動的氣旋。

在頻帶較低的剪切頻率f1和較高的剪切頻率f2之間是共振頻率,這里濾波器的增益最大,濾波器的帶寬就是f2和f1之間的差值。

(2)帶通濾波器的應用區域:

許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器,以選出各個不同頻段的信號,在顯示上利用發光二極體點亮的多少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ,在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1,品質因數 ,3dB帶寬B=1/(п*R3*C)也可根據設計確定的Q、fo、Ao值,去求出帶通濾波器的各元件參數值。R1=Q/(2пfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC),R3=2Q/(2пfoC)。上式中,當fo=1KHz時,C取0.01Uf。此電路亦可用於一般的選頻放大。 有源帶通濾波器電路,此電路亦可使用單電源

4、模擬濾波器

模擬濾波器在測試系統或專用儀器儀表中是一種常用的變換裝置。例如:帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置;低通濾波器用作數字信號分析系統中的抗頻混濾波;高通濾波器被用於聲發射檢測儀中剔除低頻干擾雜訊;帶阻濾波器用作電渦流測振儀中的陷波器,等等。

用於頻譜分析裝置中的帶通濾波器,可根據中心頻率與帶寬之問的數值關系,分為兩種:

一種是帶寬B不隨中心頻率人而變化,稱為恆帶寬頻通濾波器,其中心頻率處在任何頻段上時,帶寬都相同;

另一種是帶寬B與中心頻率人的比值是不變的,稱為恆帶寬比帶通濾波器,其中心頻率越高,帶寬也越寬。

5、聲表面波濾波器

聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播,這個波被稱為彈性聲表面波。聲表面波的傳播速度比電磁波的速度約小10萬倍。聲表面波濾波器是採用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料,利用其壓電效應和聲表面波傳播的物理特性而製成的一種濾波專用器件,廣泛應用於電視機及錄像機中頻電路中,以取代LC中頻濾波器,使圖像、聲音的質量大大提高。

SAW 聲表濾波器、聲表諧振器,是在壓電基片材料表面產生並傳播、且其振幅隨深入基片本材料的深度增加而迅速減少的的彈性波。聲表面波(SAW)是傳播於壓電晶體表面的機械波,其聲速僅為電磁波速的十萬分之一,傳播衰耗很小。

SAW 聲表器件是在壓電基片上採用微電子工藝技術製作叉指形電聲換能器和反射器耦合器等,利用基片材料的壓電效應,通過輸入叉指換能器(IDT)將電信號轉換成聲信號,並局限在基片表面傳播,輸出IDT將聲信號恢復成電信號,實現電-聲-電的變換過程,完成電信號處理過程,獲得各種用途的電子器件。

採用了先進微電子加工技術製造的聲表面波器件,具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好、多功能以及設計靈活等優點。

6、介質濾波器

介質濾波器利用介質陶瓷材料的低損耗、高介電常數、頻率溫度系數和熱膨脹系數小、可承受高功率等特點設計製作的,由數個長型諧振器縱向多級串聯或並聯的梯形線路構成。

其特點是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄,特別適合CT1,CT2,900MHz,1.8GHz,2.4GHz,5.8GHz,便攜電話、汽車電話、無線耳機、無線麥克風、無線電台、無繩電話以及一體化收發雙工器等的級向耦合濾波。

7、有源電力濾波器

有源電力濾波器是一種動態抑制諧波和補償無功的電力電子裝置,它能對頻率和大小都變化的諧波和無功進行補償,可以彌補無源濾波器的缺點,獲得比無源濾波器更好的補償特性,是一種理想的補償諧波裝置。

早在70年代,有源電力濾波器的基本原理和主電路拓撲結構就已被確定,但由於受當時的技術條件限制,未能使有源電力濾波器得以實施。進入80年代後,新型電力電子器件的出現、PWM控制技術的發展以及瞬時無功功率理論的提出,極大地促進了有源電力濾波器技術的發展。

國外已開始在工業和民用設備上廣泛使用有源電力濾波器,並且單機裝置的容量逐步提高,其應用領域從補償用戶自身的諧波向改善整個電力系統供電質量的方向發展。

(5)濾波常用方法有擴展閱讀:

板上濾波器雖然對高頻的濾波效果不理想,但是如果應用得當,可以滿足大部分民用產品電磁兼容的要求。在使用時要注意以下事項:

1、「干凈地」:如果決定使用板上濾波器,在布線時就要注意在電纜埠處留出一塊「干凈地」,濾波器和連接器都安裝在「干凈地」上。通過前面的討論,可知信號地線上的干擾是十分嚴重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上,會造成嚴重的共模輻射問題。

為了取得較好的濾波效果,必須准備一塊干凈地。並與信號地只能在一點連接起來,這個流通點稱為「橋」,所有信號線都從橋上通過,以減小信號環路面積。

2、並排設置:同一組電纜內的所有導線的未濾波部分在—起,已濾波部分在一起。否則,一根導線的耒濾波部分會將另一根導線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。

3、靠近電纜:濾波器與面板之間的導線的距離應盡量短。必要時,使用金屬板遮擋一下,隔離近場干擾。

4、與機箱接:安裝濾波器的干諍地要與金屬機箱可靠地搭接起來,如果機箱不是金屬的,就在線路板下方設置一塊較大的金屬板來作為濾波地。干凈地與金屬機箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要,可以使用電磁密封襯墊搭接,增加搭接面積,減小射頻阻抗。

5、接地線短:考慮到引腳的電感效應,其重要性前面已討淪,濾波器的局部布線和設計線路板與機箱(金屬板)的連接結構時要特別注意

參考資料:網路-濾波器

⑹ 數字濾波常用方法有幾種,維納、卡爾曼、自適應濾波是非線性濾波方法,線性的有FIR和IIR濾波結構嗎

現在濾波方法主要該算是維納和卡爾曼,自適應濾波中LMS其實就是變系數的維納濾波,維納濾波本身也是線性濾波,FIR和IIR是傳統的頻率域的濾波方式,和維納卡爾曼這種現代濾波出發點不是一回事兒

⑺ 濾波方法的選擇問題

均值應該也會有總體趨勢吧?改變下濾波窗口大小試試~~~或者試試中值濾波?
濾波方法挺多的呢~~除了這種窗口濾波,還可以用函數擬合濾波,高斯函數啦,logistic什麼的~
SG濾波也不錯,要不你多試試幾個看看什麼效果好~~我做過植被指數時序濾波,用的是TIMESAT軟體,裡面有高斯,雙邏輯和SG~~不知道對你這個曲線好用不~~~
還有可以從頻率域濾波~~

⑻ 多維數字信號處理濾波方法有哪些

數字信號處理是把信號用數字或符號表示成序列,通過計算機或通用(專用)信號處理設備,用數值計算方法進行各種處理,達到提取有用信息便於應用的目的。例如:濾波、檢測、變換、增強、估計、識別、參數提取、頻譜分析等。
一般地講,數字信號處理涉及三個步驟:⑴模數轉換(A/D轉換):把模擬信號變成數字信號,是一個對自變數和幅值同時進行離散化的過程,基本的理論保證是采樣定理。⑵數字信號處理(DSP):包括變換域分析(如頻域變換)、數字濾波、識別、合成等。⑶數模轉換(D/A轉換):把經過處理的數字信號還原為模擬信號。通常,這一步並不是必須的。 作為DSP的成功例子有很多,如醫用CT斷層成像掃描儀的發明。它是利用生物體的各個部位對X射線吸收率不同的現象,並利用各個方向掃描的投影數據再構造出檢測體剖面圖的儀器。這種儀器中fft(快速傅里葉變換)起到了快速計算的作用。以後相繼研製出的還有:採用正電子的CT機和基於核磁共振的CT機等儀器,它們為醫學領域作出了很大的貢獻。
信號處理的目的是:削弱信號中的多餘內容;濾出混雜的雜訊和干擾;或者將信號變換成容易處理、傳輸、分析與識別的形式,以便後續的其它處理。 下面的示意圖說明了信號處理的概念。

⑼ 用於抗干擾的數字濾波方法有哪兩類

應該是硬體濾波和軟體濾波兩大類。
常用的幾種軟體濾波方法
(1)中值濾波法:即每次取N個AD值,去除其中的最大值和最小值而取剩餘的N-2個A/D轉換值的平均值。
(2)程序判斷濾波法:即根據經驗確定出兩次采樣的最大偏差ΔY,若先後兩次采樣的信號相減數值大於ΔY,表明輸入為干擾信號,應去除;用上次采樣值與本次采樣值比較,若小於或等於Δ Y,表明沒有受到干擾,此時本次采樣值有效,這樣可以濾去隨機干擾和感測器不穩定而引起的誤差。
(3)利用格拉布斯(Grubbs)准則進行處理:根據誤差理論,要有效地剔除偶然誤差,一般要測量10次以上,兼顧到精度和響應速度,取15次為一個單位。在取得的15個數據中,有些可能含有較大的誤差,需要對它們分檢,剔除可疑值,提高自適應速度。對可疑值的剔除有多種准則,如萊以達准則、肖維勒(Chauvenet)准則、格拉布斯(Grubbs)准則等。

⑽ 數字攝影測量中常用的濾波方法有哪些

你是說攝影測量中圖像的濾波嗎,鄰近法、雙線性、雙三次,和圖像處理中一樣

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