CN110991275B - 红外线信号快速防抖滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外线信号快速防抖滤波方法。本发明的快速防抖滤波方法在信号边缘保持上具有良好的特性，因此既可去除噪声又能保护信号边缘，对于信号的恢复具有较好的效果；具有良好的边缘保持特性和清除脉冲噪声的能力，在处理红外光电返回数据的噪声、保持信息图像特性方面有较好的效果，有利于在准确识别目标的同时保证目标距离的精确性；占用CPU资源较少，占用CPU运行时间较少，数据时延短，信号去抖效果好。
Description
技术领域
本发明属于红外线信号滤波技术领域，尤其涉及一种应用于船舶避碰系统的红外线信号快速防抖滤波方法。
背景技术
随着船用雷达普及、超声波测深传感器、光学传感器和红外光电传感器等信息采集应用技术的成熟及快速发展，红外光电扫描也越来越多的得到应用，它具有抗干扰、动态目标锁定、近距离扫描避碰等优势。
在船用雷达上装上红外扫描避碰系统与雷达配合，有时完全取代雷达信号独自工作，有时则协同雷达进行扫描数据融合。红外扫描避碰系统寄生在船用雷达上，一方面可以减少硬件成本、另外一方面两者可以更好的协调工作。
但是，红外信号对于噪声或干扰抖动比较敏感，会影响到信号的完整性、准确性，如果过多滤波会导致信号的时延，
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种红外线信号快速防抖滤波方法。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，提供一种红外线信号快速防抖滤波方法，包括：
S1：将红外线读取信号暂存单元med[]置零，且将连续红外线读取信号清零；
S2：滤波窗口宽度为3时，判断信号序列中的脉冲的宽度是否小于3，若是小于3则进行步骤S3；
S3：启动红外光电扫描避碰系统后，FPGA读取红外线光电信号；
S4：将读取的红外线光电信号与med[2]进行比较，判断读取的红外线光电信号是否大于等于med[2]，若判断结果为红外线光电信号大于等于med[2]，则进行步骤S5，否则进行步骤S6；
S5：将红外线读取信号暂存单元med[]的内容重新排序；
S6：判断读取的红外线光电信号是否大于等于med[1]，若判断结果为红外线光电信号大于等于med[1]，则进行步骤S7，否则进行步骤S8；
S7：将原med[1]的内容覆盖med[0]，将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[1]，共进行2次赋值，完成排序；
S8：将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[0]，共进行1次赋值，完成排序。
在一些可选的实施例中，所述将红外线读取信号暂存单元med[]的内容重新排序的过程包括：将med[1]的内容覆盖med[0]，med[2]的内容覆盖med[1]，最后将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[2]，共进行了3次赋值，即排序完成。
在一些可选的实施例中，步骤S5、步骤S7、步骤S8完成后，继续读取数据，读取数据次数加1，重复至FPGA开始读取红外线光电信号。
在一些可选的实施例中，当连续读取数据次数大于3时，结束本次红外线光电数据读取循环，取med[1]的信号作为本次红外线光电数据读取的有限信号值。
本发明所带来的有益效果：本发明的快速防抖滤波方法在信号边缘保持上具有良好的特性，因此既可去除噪声又能保护信号边缘，对于信号的恢复具有较好的效果；具有良好的边缘保持特性和清除脉冲噪声的能力，在处理红外光电返回数据的噪声、保持信息图像特性方面有较好的效果，有利于在准确识别目标的同时保证目标距离的精确性；占用CPU资源较少，占用CPU运行时间较少，数据时延短，信号去抖效果好。
附图说明
图1是本发明快速防抖滤波方法的流程示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
对于一个长度为L＝2N+1，其中，N为正整数的滤波窗口，设在第n时刻输入信号序列在窗口内的样点为x(n-N),…,x(n),…,x(n+N)，那么此时快速防抖滤波算法的输出被定义为：
y(n)＝med[x(n-N),…,x(n),…,x(n+N)]；
目前采用等级制0，即不使用快速防抖滤波算法滤波；1：N＝1，3点，效果较好，时延小；2：N＝2，5点。
对噪声的滤除效果随N大而增强，为了减少时延快速滤波效果，这里选择N＝1。
这里med[]表示窗口内所有的数按从小到大的秩序排列，这里直接取其med[1]的值进行运算。快速防抖滤波方法可以保护信号的边缘，使其不被模糊；当滤波窗口的宽度为3时，信号序列中宽度不大于3的脉冲便会被快速防抖滤波方法清除。
如图1所示，在一些说明性的实施例中，提供一种红外线信号快速防抖滤波方法，包括：
S1：在设备开机时，进行初始化，即将红外线读取信号暂存单元med[]置零，且对连续红外线读取信号n进行清零，计数次数清零。红外线读取信号暂存单元是指RAM内存空间。
S2：当滤波窗口宽度为3时，判断信号序列中的脉冲的宽度n++是否小于3，若是小于3则进行步骤S3，否则进行步骤S9。
S3：在启动红外光电扫描避碰系统后，FPGA开始读取红外线光电信号vad。
S4：将读取的红外线光电信号vad与med[2]进行比较，判断读取的红外线光电信号vad是否大于等于med[2]，若判断结果为红外线光电信号vad大于等于med[2]，则进行步骤S5，否则进行步骤S6。
S5：将原红外线读取信号暂存单元med[]的内容重新快速排序。继续读取数据。
重新排序的过程包括：将med[1]的内容覆盖med[0]，med[2]的内容覆盖med[1]，最后将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[2]，共进行了3次赋值，即排序完成。
S6：判断读取的红外线光电信号vad是否大于等于med[1]，若判断结果为红外线光电信号vad大于等于med[1]，则进行步骤S7，否则进行步骤S8。
S7：将原med[1]的内容覆盖med[0]，将新读取的红外线光电信号vad的内容覆盖med[1]，共进行2次赋值，完成排序。继续读取数据。
S8：将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[0]，共进行1次赋值，完成排序。继续读取数据。读取数据次数加1，重复至FPGA开始读取红外线光电信号。
S9：当连续读取数据次数大于3时，结束本次红外线光电数据读取循环，取med[1]的信号作为本次红外线光电数据读取的有限信号值。
通过本发明快速防抖滤波方法分析可能会使用2次比较，1次赋值；或者2次比较，2次赋值；或者1次比较，3次赋值；由此可见，占用CPU资源较少，占用CPU运行时间较少，数据时延短，信号去抖效果好。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
Claims (4)
1.红外线信号快速防抖滤波方法，其特征在于，包括：
S1：将红外线读取信号暂存单元med[]置零，且将连续红外线读取信号清零；
S2：滤波窗口宽度为3时，判断信号序列中的脉冲的宽度是否小于3，若是小于3则进行步骤S3；
S3：启动红外光电扫描避碰系统后，FPGA读取红外线光电信号；
S4：将读取的红外线光电信号与med[2]进行比较，判断读取的红外线光电信号是否大于等于med[2]，若判断结果为红外线光电信号大于等于med[2]，则进行步骤S5，否则进行步骤S6；
S5：将红外线读取信号暂存单元med[]的内容重新排序；
S6：判断读取的红外线光电信号是否大于等于med[1]，若判断结果为红外线光电信号大于等于med[1]，则进行步骤S7，否则进行步骤S8；
S7：将原med[1]的内容覆盖med[0]，将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[1]，共进行2次赋值，完成排序；
S8：将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[0]，共进行1次赋值，完成排序。
2.根据权利要求1所述的红外线信号快速防抖滤波方法，其特征在于，所述将红外线读取信号暂存单元med[]的内容重新排序的过程包括：将med[1]的内容覆盖med[0]，med[2]的内容覆盖med[1]，最后将新读取的红外线光电信号的内容覆盖med[2]，共进行了3次赋值，即排序完成。
3.根据权利要求2所述的红外线信号快速防抖滤波方法，其特征在于，步骤S5、步骤S7、步骤S8完成后，继续读取数据，读取数据次数加1，重复至FPGA开始读取红外线光电信号。
4.根据权利要求3所述的红外线信号快速防抖滤波方法，其特征在于，当连续读取数据次数大于3时，结束本次红外线光电数据读取循环，取med[1]的信号作为本次红外线光电数据读取的有限信号值。
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