[发明专利]一种简化的具有负系数的加权重复伪中值滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简化的具有负系数的加权重复伪中值滤波方法。

背景技术

中值滤波是一类非常简单实用的非线性滤波方法，不仅能够去除或减少随机噪声和脉冲干扰，还能有效地保留信号的边缘变化信息。当前中值滤波的改进方法都主要是针对二维图像信号处理。对于像振动信号、生物医学信号、语音信号等需要满足一定实时性要求的非图像信号处理，因为它们对中值滤波这样的非线性滤波技术还存在更多的性能(如频带、速度、功耗)要求而与对图像信号的处理要求明显不同，特别是对诸如无线传感器网络(WSN)这类硬件资源(如处理能力、存储能力和电能供给等)受限的低功耗微控制器进行在线信号处理的情况。数字滤波是WSN等监测装置进行信息检测和信息处理的必需环节，受节点资源限制，用于WSN节点这类装置进行数据处理的滤波方法应该在算法简单、快速有效基础上具备低功耗特点，以符合硬件资源受限节点高效在线处理数据的要求。在现有数字滤波方法中，FIR虽具有良好的选频特性，但其计算相对复杂，含实数乘运算，且不具有中值滤波所具有的抑制脉动、边沿保持等性能优点。标准的中值滤波器虽算法简单，但不具有选频特性。即使是通过采用负系数加权处理改进的中值和伪中值滤波方法，其选频性能还是存在明显的欠缺。其他一些性能相对好的方法却又计算复杂、不适于在WSN节点等所采用的这类低端硬件平台上应用。而专门针对WSN节点等低端硬件平台进行信号处理的普适性滤波方法还很缺乏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种简化的具有负系数的加权重复伪中值滤波方法，该方法具有带通、高通等特性，同时又只需对信号作时域处理且能快速滤波计算。

本发明的技术解决方案如下：

一种简化的具有负系数的加权重复伪中值滤波方法，其特征在于，包括下列步骤：a)以具有带通或高通频率响应的同阶次FIR滤波器的系数h＝(h₁，h₂，...h_n)为参考，将h的各元素分解为符号项sign_i和绝对值项|h_i|，并将由各元素的绝对值构成的|h|＝(|h₁|，|h₂|，...，|h_n|)作为相应的滤波器样本选择概率即SSPs的目标值p＝(p₁，p₂，...，p_n)；

b)在整数范围A内，寻找到一组权系数，使该组权系数相应的SSPs系数与目标SSPs系数p之间的均方误差最小或小于一个阈值δ，该组权系数即为输出权系数ω；

c)依据斜率权系数的优化选择方式，由负系数的加权重复伪中值滤波器的宽度N设计其斜率权系数

d)将输出权系数ω＝(ω₁，ω₂Kω_n)分解为符号项sign＝(sign₁，sign₂，…，sign_n)和绝对值项(|ω|＝|ω₁|，|ω₂|K|ω_n|)，对滤波窗口内的采样数据x＝(x₁，x₂，...，x_n)按调整规则进行数据的正、负极性调整处理，得到极性调整后的结果y＝(y₁，y₂，...，y_n)；

e)基于斜率权系数按重复中值滤波算法，通过窗口内数据任意两点之间的斜率信息计算窗口内数据的整体斜率β；

整体斜率β按下式计算：