CN108226636B - 自动滤波方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种自动滤波方法和装置，该自动滤波方法包括：对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择并配置至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波。根据本发明的实施例的自动滤波方法和装置，通过频谱分析结果自动设置合适的滤波器，并反复模拟自动微调，保证了对各种噪音的滤波效果。

Description

自动滤波方法和装置
技术领域
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种自动滤波方法和装置。
背景技术
模拟量单元例如称重单元的输入信号强度微小，易受到外界噪音干扰，所以，一般称重单元都会配备滤波器，对输入信号进行过滤，以得到真正的称重信号。
目前，滤波器选择多数依靠用户经验或实验，即使有些具备智能模式的称重单元也只是基于当前信号的变化快慢选择滤波器，覆盖面小，效果有限。为了解决该问题，也可以使用计算机软件来进行滤波器的选择，然而，使用计算机软件虽然能够分析信号，但一方面现场信号如何导入计算机存在技术障碍，另一方面称重单元的滤波器性能，计算机也无从得知，所以应用十分不便。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种自动滤波方法和装置，以保证对各种噪音的滤波效果。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种自动滤波方法，其中，所述方法包括：
对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；
根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择并配置至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种自动滤波装置，其中，所述装置包括：
信号处理单元，其对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；
第一滤波单元，其根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择并配置至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种称重单元，其中，所述称重单元具有前述第二方面所述的自动滤波装置以及计算模块，该自动滤波装置对输入信号进行滤波，得到称重信号，该计算模块根据所述称重信号计算重量。
本发明的有益效果在于：根据本发明的实施例的自动滤波方法和装置，通过频谱分析结果自动设置合适的滤波器，并反复模拟自动微调，保证了对各种噪音的滤波效果。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是实施例1的自动滤波方法的示意图；
图2是实施例1的自动滤波方法中确定滤波参数的示意图；
图3是实施例1的自动滤波方法的一个实施方式的示意图；
图4是实施例1的自动滤波方法的一个应用场景示意图；
图5是实施例2的自动滤波装置的示意图；
图6是实施例2的自动滤波装置中第一滤波单元的一个实施方式的示意图；
图7是实施例3的称重单元的示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
本实施例提供了一种自动滤波方法，图1是该方法的流程图，请参照图1，该方法包括：
步骤101：对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；
步骤102：根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择并配置至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波。
在本实施例中，通过对输入信号进行分析，可以从时域、频域等方面全面分析用户使用现场的噪音环境，归纳得出其频域、时域特性及现场信号成分分析图，由此，可以结合现场信号对各种滤波器及其组合的滤波效果进行模拟，并将结果形象地展示给客户，客户据此可以清楚地认知自己所面临的噪音环境，并轻松了解不同滤波器组合的模拟仿真效果。
在步骤101中，对信号分析方法不作限制，任何现有的信号分析方法都可以应用到本实施例中，通过对输入信号进行分析，可以得到该输入信号的频谱。
在步骤102中，可以根据该输入信号的频谱，选择适当的滤波器或滤波器组合，以将不需要的信号(噪声信号)滤除掉。在本实施例中，以该自动滤波方法应用于称重单元为例，称重单元的工作信号一般都是低频信号，信号分析完成之后，滤波策略是保留最低频率的信号(也即称重信号)，而将高频信号滤除。
图2是步骤102的一种实施方式的示意图，如图2所示，该方法包括：
步骤201：根据所述输入信号的频谱确定所述输入信号所包含的信号类型；
步骤202：根据所述输入信号所包含的信号类型选择并配置与信号类型对应的所有滤波器；
步骤203：利用配置的每个滤波器的第一参数对所述输入信号进行滤波，根据滤波结果确定每个滤波器的第二参数；
步骤204：利用确定的各个滤波器的第二参数对所述输入信号进行滤波。
在本实施例中，如前所述，通过对输入信号进行分析，得到了该输入信号的频谱，在步骤201中，根据该输入信号的频谱可以确定该输入信号都包含哪些类型的信号。仍以称重单元为例，通常噪声信号可以分为三类，也即工频信号、固定周期频率的高频信号、以及非固定周期频率的高频信号。工频信号例如为50Hz或60Hz的信号，固定周期频率的高频信号例如为由该称重单元周围的电机转动带来的振动，非固定周期频率的高频信号例如为其他频率不固定的电器或机械噪音。通过在频域上对输入信号进行分析，首先可以确定输入信号中有无工频信号和固定周期频率的高频信号，其次可以得出其他频率的噪音(非固定周期频率的高频信号)所属的频率范围区间，通过这些信息可以在步骤202中选择对应的三个滤波器。
在步骤203中，选择好了对应的滤波器，即可利用各滤波器分别对该输入信号进行滤波，这里，配置的各滤波器的参数称为第一参数，进而根据各滤波器的滤波结果(第一滤波结果)，确定对该输入信号进行滤波所需要使用的各滤波器的参数(第二参数)。
在本实施例中，对于每个滤波器的第二参数的确定，可以先根据该滤波器的滤波结果(第一滤波结果)判断该滤波器对应的信号类型是否被滤除；如果判断为是，则确定该滤波器的第二参数为该滤波器的上述第一参数；如果判断为否，则对该滤波器的上述第一参数进行调整，利用调整后的该滤波器的第一参数模拟滤波效果，例如，使用该参数的滤波器对原始输入信号进行滤波，对滤波后信号自动重新进行频谱分析，根据分析结果判断噪音是否已滤除，是否需要再调整参数，直到该滤波器对应的信号类型被滤除，确定该滤波器的第二参数为调整后的上述滤波器的第一参数。
在步骤204中，得到了各个滤波器的第二参数之后，即可利用所有滤波器的第二参数对上述输入信号进行滤波，得到滤波结果(第二滤波结果)。
由此，通过分别使用滤波器对输入信号进行滤波可以得到各滤波器的滤波参数，通过使用各滤波器的滤波参数对输入信号进行滤波，可以将各类噪声信号滤除，得到需要的称重信号。
在本实施例中，如图1所示，可选的，该方法还可以包括：
步骤103：根据用户反馈的微调策略调整配置的滤波器的参数；
步骤104：利用调整后的滤波器的参数对所述输入信号进行再次滤波。
在本实施例中，当将滤波前后的图像反馈给用户后，用户可能根据需要提出一些滤波要求，此时，用户可能选择滤波参数的微调策略，例如滤波限制条件，滤波优先条件等，并将其选择的微调策略提供给实施本实施例的自动滤波方法的实体，则本实施例的方法还可以根据用户反馈的该微调策略对选择的滤波器的参数进行调整，以便利用调整后的滤波器的参数对输入信号进行再次滤波，以达到用户的要求。
图3是本实施例的自动滤波方法的一个实施方式的示意图，如图3所示，该方法包括：
步骤301：对输入信号进行分析，得到输入信号的频谱；
步骤302：判断输入信号中是否包含工频信号，如果判断为是，则执行步骤303，否则执行步骤307；
步骤303：选择工频信号对应的滤波器(用作陷波滤波器)，利用选择的滤波器的参数(第一参数)对输入信号进行滤波，滤除工频信号；
步骤304：模拟滤波效果反馈自动确认；
例如，先使用配置的第一参数后的滤波器对之前采样的原始信号进行滤波，再自动对滤波后结果作频谱分析，然后根据分析结果判断，所要滤除的信号其强度是否小于期待的阀值。
步骤305：判断工频信号是否已被滤除，如果判断为是，则执行步骤307，否则执行步骤306；
步骤306：根据滤波结果调整滤波参数(第一参数)；
在本实施方式中，与步骤302-306并行的，还有步骤302’-306’。
步骤302’：判断输入信号中是否包含固定周期频率的高频信号，如果判断为是，则执行步骤303’，否则执行步骤307；
步骤303’：选择固定周期频率的高频信号对应的滤波器(用作陷波滤波器)，利用选择的滤波器的参数(第一参数)对输入信号进行滤波，滤除固定周期频率的高频信号；
步骤304’：模拟滤波效果反馈自动确认(方法与步骤304类似，此处不再赘述)；
步骤305’：判断固定周期频率的高频信号是否已被滤除，如果判断为是，则执行步骤307，否则执行步骤306’；
步骤306’：根据滤波结果调整滤波参数(第一参数)；
在本实施方式中，与步骤302-306以及步骤302’-306’并行的，还有步骤302”-306”。
步骤302”：判断输入信号中是否包含非固定周期频率的高频信号，如果判断为是，则执行步骤303”，否则执行步骤307；
步骤303”：根据非固定周期频率的高频信号的频率分布范围选择截止频率，并选择对应的滤波器(用作低通滤波器)，利用选择的滤波器的参数(第一参数，包含上述截止频率)对输入信号进行滤波，滤除非固定周期频率的高频信号；
步骤304”：模拟滤波效果反馈自动确认(方法与步骤304类似，此处不再赘述)；
步骤305”：判断非固定周期频率的高频信号是否已被滤除，如果判断为是，则执行步骤307，否则执行步骤306”；
步骤306”：根据滤波结果调整滤波参数(第一参数)；
步骤307：汇总各滤波器的滤波参数(第二参数)并应用配置；
步骤308：实施滤波并反馈滤波前后图像给用户；
步骤309：判断用户对结果是否满意，如果判断为是，则结束，否则执行步骤310；
步骤310：根据用户的反馈调整滤波器的滤波参数，回到步骤307。
通过本实施例的方法，根据频谱分析结果自动设置滤波器，并反复模拟自动调整，保证了对各种噪音的滤波效果。
图4是本实施例的自动滤波方法的应用场景的示意图，在该场景中，仍以称重单元为例，如图4所示，用户首选选择滤波器自动设置模式，通过计算机传达给称重单元，该称重单元使用本实施例的方法首先进行信号采集，然后分析噪音(步骤101)，进而自动选择合适的滤波器(步骤102)，得到滤波结果(噪音分析结果、模拟滤波结果(滤波前后转换结果曲线和/或滤波前后的频谱分析结果对比图等))之后，通过计算机反馈给用户，如果用户对该滤波结果满意，则结束处理，否则该用户选择微调策略(限制条件、优先条件)，并通过计算机传达给该称重单元，该称重单元使用实施例的方法根据该反馈调整滤波器的系数(滤波参数)(步骤103)，再次进行滤波(步骤104)，将通过计算机向用户反馈再次滤波后的滤波结果。
由此，通过对输入信号进行频谱分析，可以针对实际环境得到最优的滤波器组合，从而得到符合客户需求的称重效果。
通过本实施例的方法，从现场信号到最终方案一步到位，且分析完整，契合度高，灵活性好，自动化程度高，可以充分发挥称重单元中滤波器的潜力和效能。
实施例2
本实施例提供了一种自动滤波装置，由于该装置解决问题的原理与实施例1的方法类似，因此其具体的实施可以参考实施例1，内容相同之处不再重复说明。
图5是本实施例的自动滤波装置的示意图，如图5所示，该装置500包括：
信号处理单元501，其对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；
第一滤波单元502，其根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择并配置至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波。
在本实施例中，该装置500还可以包括：
调整单元503，其根据用户反馈的微调策略调整选择的滤波器的参数；
第二滤波单元504，其利用调整后的滤波器的参数对所述输入信号进行再次滤波。
图6是本实施例的第一滤波单元502的一个实施方式的示意图，如图6所示，该第一滤波单元502包括：
第一确定单元601，其根据所述输入信号的频谱确定所述输入信号所包含的信号类型；
第一选择单元602，其根据所述输入信号所包含的信号类型选择并配置与信号类型对应的所有滤波器；
第二确定单元603，其利用配置的每个滤波器的第一参数对所述输入信号进行滤波，根据滤波结果确定每个滤波器的第二参数；
第三滤波单元604，其利用确定的各个滤波器的第二参数对所述输入信号进行滤波。
在本实施方式中，该第二确定单元603可以根据所述滤波结果判断所述滤波器对应的信号类型是否被滤除；如果判断为是，则确定所述滤波器的第二参数为所述滤波器的所述第一参数；如果判断为否，则对所述滤波器的所述第一参数进行调整，利用调整后的所述滤波器的第一参数模拟滤波结果，直到所述滤波器对应的信号类型被滤除，确定所述滤波器的第二参数为调整后的所述滤波器的第一参数。
在本实施例中，上述输入信号所包含的信号类型包括：工频信号、固定周期频率的高频信号、以及非固定周期频率的高频信号。
本实施例的自动滤波装置500可以以称重单元为载体，但如前所述，本实施例并不以此作为限制，其可以搭载于任何需要进行模拟量测量的装置或单元或模块中，其具体的实施过程根据场景的不同略有差别，但都包含在本申请要求保护的范围内。
通过本实施例的装置，从现场信号到最终方案一步到位，且分析完整，契合度高，灵活性好，自动化程度高，可以充分发挥称重单元中滤波器的潜力和效能。
实施例3
本实施例提供了一种称重单元，该称重单元搭载有实施例2所述的自动滤波装置，该自动滤波装置用于实施实施例1所述的自动滤波方法，例如对输入信号进行滤波，得到称重信号。由于在实施例1和实施例2中，已经对该自动滤波方法和该自动滤波装置做了详细说明，其内容被合并于此，此处不再重复说明。
在本实施例中，该称重单元除了具有上述自动滤波装置以外，还具有计算模块，其可以根据上述自动滤波装置得到的称重信号计算重量。该计算模块的具体实施过程可以参考现有技术，此处不再赘述。
图7是本实施例的称重单元的一个实施方式的硬件构成的示意图，如图7所示，该称重单元700包括：接口701、中央处理器702、存储器703。接口701用于采集输入信号、反馈滤波结果(滤波前后图像)、获取用户反馈的微调策略等。存储器703可存储各种数据，此外还存储实施上述自动滤波方法的程序，并且在中央处理器702的控制下执行该程序，并存储各种预设的值和预定的条件等。
在一个实施方式中，自动滤波装置500的功能可以被集成到中央处理器702中。其中，中央处理器702可以被配置为：对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波。此外，中央处理器702还可以被配置为实现前述计算模块的功能，此处不再赘述。
在另一个实施方式中，也可以将上述自动滤波装置500和/或计算模块配置在与中央处理器702连接的芯片(图中未示出)上，通过中央处理器702的控制来实现自动滤波装置500和/或计算模块的功能。
值得注意的是，称重单元700也并不是必须要包括图7中所示的所有部件；此外，该称重单元700还可以包括图7中没有示出的部件，例如，输入单元704、显示单元705、电源706等，可以参考现有技术。
通过本实施例的称重单元，从现场信号到最终方案一步到位，且分析完整，契合度高，灵活性好，自动化程度高，可以充分发挥称重单元中滤波器的潜力和效能。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种自动滤波方法，其中，所述方法包括：
对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；以及
根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波；
其中，根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波，包括：
根据所述输入信号的频谱确定所述输入信号所包含的信号类型；
根据所述输入信号所包含的信号类型选择与信号类型对应的所有滤波器；
利用选择的每个滤波器的第一参数对所述输入信号进行滤波，根据滤波结果确定每个滤波器的第二参数；以及
利用确定的各个滤波器的第二参数对所述输入信号进行滤波；
其中，根据滤波结果确定每个滤波器的第二参数，包括：
根据滤波结果判断所述滤波器对应的信号类型是否被滤除；
如果判断为是，则确定所述滤波器的第二参数为所述滤波器的所述第一参数；以及
如果判断为否，则对所述滤波器的所述第一参数进行调整，并且利用调整后的所述滤波器的第一参数模拟滤波结果，直到所述滤波器对应的信号类型被滤除，确定所述滤波器的第二参数为调整后的所述滤波器的第一参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
根据用户反馈的微调策略调整选择的滤波器的参数；以及
利用调整后的滤波器的参数对所述输入信号进行再次滤波。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入信号所包含的信号类型包括：工频信号、固定周期频率的高频信号、以及非固定周期频率的高频信号。
4.一种自动滤波装置，其中，所述装置包括：
信号处理单元，其对输入信号进行分析，得到所述输入信号的频谱；以及
第一滤波单元，其根据所述输入信号的频谱从预先设置的多个滤波器中选择至少一个滤波器对所述输入信号进行滤波；
其中，所述第一滤波单元包括：
第一确定单元，其根据所述输入信号的频谱确定所述输入信号所包含的信号类型；
第一选择单元，其根据所述输入信号所包含的信号类型选择与信号类型对应的所有滤波器；
第二确定单元，其利用选择的每个滤波器的第一参数对所述输入信号进行滤波，根据滤波结果确定每个滤波器的第二参数；以及
第三滤波单元，其利用确定的各个滤波器的第二参数对所述输入信号进行滤波；
其中，所述第二确定单元进行如下的处理：
根据所述滤波结果判断所述滤波器对应的信号类型是否被滤除；
如果判断为是，则确定所述滤波器的第二参数为所述滤波器的所述第一参数；以及
如果判断为否，则对所述滤波器的所述第一参数进行调整，利用调整后的所述滤波器的第一参数模拟滤波结果，直到所述滤波器对应的信号类型被滤除，确定所述滤波器的第二参数为调整后的所述滤波器的第一参数。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述装置还包括：
调整单元，其根据用户反馈的微调策略调整选择的滤波器的参数；以及
第二滤波单元，其利用调整后的滤波器的参数对所述输入信号进行再次滤波。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述输入信号所包含的信号类型包括：工频信号、固定周期频率的高频信号、以及非固定周期频率的高频信号。
7.一种称重单元，其中，所述称重单元具有：
权利要求4至6中任一项所述的自动滤波装置，其对输入信号进行滤波，得到称重信号；
计算模块，其根据所述称重信号计算重量。
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