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常用滤波算法(二)-中位值滤波法

news 2025/6/27 20:24:59

文章目录

一、中位值滤波法简介
二、C语言实现中位值滤波法
三、程序说明
- 信号初始化：
- 滤波窗口大小：
- 内存分配：
- 中位值滤波函数：
- 中位值计算函数：
- 内存释放：
四、总结

中位值滤波法，作为一种非线性滤波方法，能够有效去除信号中的噪声，尤其适用于处理脉冲噪声或随机噪声。

一、中位值滤波法简介

中位值滤波法的基本思想是用信号中某一点附近的一个邻域内所有点的中位值来代替该点的值。这种方法能够有效地抑制信号中的随机噪声和脉冲噪声，因为它依赖于数据的排序，而非数据的算术平均值。因此，即使噪声幅度较大，中位值滤波也能保持良好的滤波效果。

二、C语言实现中位值滤波法

下面是一个简单的C语言程序，用于实现一维信号的中位值滤波。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 函数声明
void medianFilter(int* signal, int signalLength, int filterSize, int* filteredSignal);
int median(int* array, int size);
int main() {
// 示例信号（含噪声）
int signal[] = {10, 12, 2, 20, 30, 25, 3, 18, 15, 14};
int signalLength = sizeof(signal) / sizeof(signal[0]);
int filterSize = 3; // 滤波窗口大小

// 验证滤波窗口大小是否为奇数
if (filterSize % 2 == 0) {printf("滤波窗口大小应为奇数。\n");return -1;
}// 分配内存给滤波后的信号
int* filteredSignal = (int*)malloc(signalLength * sizeof(int));
if (filteredSignal == NULL) {printf("内存分配失败。\n");return -1;
}// 应用中位值滤波
medianFilter(signal, signalLength, filterSize, filteredSignal);// 打印滤波后的信号
printf("滤波后的信号：\n");
for (int i = 0; i < signalLength; i++) {printf("%d ", filteredSignal[i]);
}
printf("\n");// 释放内存
free(filteredSignal);return 0;

}

// 中位值滤波函数
void medianFilter(int* signal, int signalLength, int filterSize, int* filteredSignal) {
int halfWindow = filterSize / 2;

for (int i = 0; i < signalLength; i++) {int* window = (int*)malloc((filterSize) * sizeof(int));if (window == NULL) {printf("内存分配失败。\n");exit(-1);}// 获取当前窗口内的信号值int count = 0;for (int j = -halfWindow; j <= halfWindow; j++) {int index = i + j;// 处理边界情况if (index >= 0 && index < signalLength) {window[count++] = signal[index];}}// 计算中位值filteredSignal[i] = median(window, count);// 释放窗口内存free(window);
}

}
// 计算数组的中位值
int median(int* array, int size) {
int* temp = (int*)malloc(size * sizeof(int));
if (temp == NULL) {
printf(“内存分配失败。\n”);
exit(-1);
}

// 复制并排序数组
for (int i = 0; i < size; i++) {temp[i] = array[i];
}
for (int i = 0; i < size - 1; i++) {for (int j = i + 1; j < size; j++) {if (temp[i] > temp[j]) {int swap = temp[i];temp[i] = temp[j];temp[j] = swap;}}
}// 获取中位值
int medianValue = temp[size / 2];// 释放临时数组内存
free(temp);return medianValue;

}