Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
АХ.doc
Скачиваний:
94
Добавлен:
25.11.2018
Размер:
8.1 Mб
Скачать
      1. Полиномиальное сглаживание: фильтр Савицкого-Голея

В методе скользящего среднего все данные усредняются с одним и тем же коэффициентом, равным 1/(2m+1). Более эффективное сглаживание данных можно осуществить при помощи фильтров, использующих взвешенное усреднение. Веса можно выбрать так, чтобы аппроксимировать данные многочленом второй степени. Этот метод сглаживания называется фильтрацией по Савицкому-Голею.

При ширине фильтра 2m+1 точек средние значения равны

j=-m

yk' = 1/NORM cjyk+j (11)

j=-m

Весовые коэффициенты cj для фильтров различной ширины табулированы (табл. 1).

Таблица 1. Весовые коэффициенты для сглаживающих фильтров Савицкого-Голея различной ширины (см. уравнение (11)).

Ширина фильтра (число точек)

15

13

11

9

7

5

-7

-78

-6

-13

-11

-5

42

0

-36

-4

87

9

9

-21

-3

122

16

44

14

-2

-2

147

21

69

39

3

-3

-1

162

24

84

54

6

12

0

167

25

89

59

7

17

1

162

24

84

54

6

12

2

147

21

69

39

3

-3

3

122

16

44

14

-2

4

87

9

9

-21

5

42

0

-36

6

-13

-11

7

-78

NORM

105

143

429

231

21

35

Значение NORM равно сумме всех величин . cj. Кривая 3 рис. 2 демонстрирует применение к исходным данным фильтра Савицкого-Голея шириной 5 точек. По сравнению с фильтрацией методом скользящего среднего с той же шириной окна структура исходных данных сохраняется значительно лучше.

Для выбора подходящего фильтра можно пользоваться следующими правилами.

Ширина фильтра должна быть приблизительно равна половине ширины пика (полосы). Если ширина фильтра слишком мала, глаживание будет недостаточным. В случае слишком широкого фильтра форма пиков искажается (рис. 2).

Искажение пиков меньше сказывается на их площади, чем на их высоте. Поэтому, если требуется вычислить лишь площади пиков, ширину фильтра можно выбрать побольше.

• При многократном применении одного и того же фильтра

наибольший эффект сглаживания (> 95%) достигается при первой фильтрации. Поэтому обычно бывает достаточно применить фильтр только один раз.

Существуют и специальные рекурсивные фильтры, использующие уже сглаженные данные и позволяющие осуществлять быструю фильтрацию непосредственно в процессе регистрации данных. Среди рекурсивных фильтров чаще всего используют фильтр Калмана.