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- JMeter 在响应断言中使用 span 标签的问题
- html - 在 :hover and :active? 上具有不同效果的 CSS 动画
- html - 相对于居中的 html 内容固定的 CSS 重复背景?
我现在正在做一个项目,基本上我需要通过 RPi Pico 精确实时测量霍尔传感器测量的峰值,通过 Arduino-Pico 库在 Arduino IDE 中编码,问题是,信号非常嘈杂而且不是每个峰是完美的,很多都被摧毁了,我需要有可靠和精确的算法。如果有人处理过类似的问题并且能够给我一些建议,我将不胜感激。信号看起来像这样:
这是来自霍尔传感器的原始信号:
这是 4 个先前值的平均信号(数据与前一个不同):
我试过两种方法:一种是设置一个highThreshold
,当这个值超过它时,程序开始寻找当前区域的最高数字;这行得通,尽管在数据有些损坏且图形没有正确峰值(输入 curVal)的部分无效。
HighThresCoeff = 0.85
//code for highThreshold generation
vals[i]=curVal;
i++;
if(i==arrSize){
low=getLow(vals);
high=getHigh(vals);
highThreshold=((high-low)*HighThresCoeff+low);
i=0;
}
//peak detection
if (curVal > highThreshold) {
activated = true;
if(curVal > lastHigh){
lastHigh = curVal;
lastHighTime = micros();
}
} else if (activated == true) {
lastHigh = 0;
activated = false;
t2 = t1;
t1 = lastHighTime;
// code for processing the time of the peak
}
我尝试的另一种方法也是基于highThreshold
,虽然我是在找时间,当图形值超过和低于阈值时,再做一个平均值;虽然这样更好,但由于噪音,我仍然没有得到我希望的那么好的数据。
HighThresCoeff = 0.85
//code for highThreshold generation
vals[i]=curVal;
i++;
if(i==arrSize){
low=getLow(vals);
high=getHigh(vals);
highThreshold=((high-low)*HighThresCoeff+low);
i=0;
}
//peak detection
if (curVal > highThreshold) {
tss = micros();
activated = true;
} else if (activated == true) {
activated = false;
tse = micros();
t2 = t1;
t1 = tss + ((tse - tss) / 2);
//code for processing the time further
}
最佳答案
注意到 OP 提供了指向原始 int 数据的链接,我通过移动平均过滤器运行它。移动平均滤波器的优点是不需要将缓冲区中的所有样本相加,而只需减去掉落的样本并将新样本添加到缓冲区内容的初始总和中。更少的计算工作和内存访问。
这是用原始数据覆盖的过滤结果:
下面是读取原始数据以及输出同步原始数据和过滤数据的代码。
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <array>
#include <numeric>
#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <type_traits>
using std::array, std::vector, std::size_t;
using sample_type = int; // data sample type, either int or double
constexpr int Global_Filter_N = 41; // filter length, must be odd
// moving average filter
template <typename T=sample_type, int N=Global_Filter_N>
class Filter_MA
{
public:
T clk(T in)
{
sum += in - buf[index];
buf[index] = in;
index = (index + 1) % N;
if constexpr (std::is_floating_point_v<T>)
return sum / N;
else
return (sum + (N / 2)) / N;
}
bool update_vectors(const vector<T>& vin, vector<T>* pvout, vector<T>* prawout = nullptr)
{
if (vin.size() <= N || pvout == nullptr)
return false;
pvout->reserve(vin.size() - N);
if (prawout != nullptr)
pvout->reserve(vin.size() - N);
for (size_t i = 0; i < N; i++)
clk(vin[i]);
for (size_t i = N; i < vin.size(); i++)
{
pvout->push_back(clk(vin[i]));
if (prawout != nullptr)
prawout->push_back(vin[i - N / 2]);
}
return true;
}
private:
array<T, N> buf{}; // moving average buffer
T sum{}; // running sum of buffer
size_t index{}; // current loc remove output, add input
};
template <typename T=sample_type>
std::pair<T, T> peak_detect(T y1, T y2, T y3)
{
// scale pk location by 100 to work with int arith
T pk = 100* (y1 - y3) / (2 * (y1 - 2 * y2 + y3));
T mag = 2 * y2 - y1 - y3;
return std::pair{ pk, mag };
}
struct WaveInfo {
sample_type w_mean{};
sample_type w_max{};
sample_type w_min{};
vector<sample_type> peaks;
vector<sample_type> mags;
};
inline WaveInfo get_wave_info(std::vector<sample_type> v)
{
constexpr int N = Global_Filter_N;
static_assert(Global_Filter_N & 1, "filter must be odd number");
WaveInfo w;
w.w_max = *std::max_element(v.begin(), v.end());
w.w_min = *std::min_element(v.begin(), v.end());
// "0ll + sample_type{}" Produces either a double or long long int depending on sample_type to stop overflow if > 2M samples
w.w_mean = static_cast<sample_type>(std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0ll + sample_type{}) / std::size(v));
sample_type pos_thresh = w.w_mean + (w.w_max - w.w_mean) / 10; // 10% above ave.
sample_type neg_thresh = w.w_mean + (w.w_min - w.w_mean) / 10; // 10% below ave
int search_polarity = 0; // if 0 prior peak polarity not determined
for (int i = 0; i < int(v.size()) - N; i++)
{
const int center = N/2;
if (v[i] > pos_thresh && v[i] > v[i + N - 1] && v[i] < v[i + center] && search_polarity >= 0)
{
search_polarity = -1;
auto results = peak_detect(v[i], v[i + center], v[i + N - 1]);
w.peaks.push_back(results.first * center / 100 + i + center);
w.mags.push_back(results.second);
}
if (v[i] < neg_thresh && v[i] < v[i + N - 1] && v[i] > v[i + center] && search_polarity <= 0)
{
search_polarity = 1;
auto results = peak_detect(v[i], v[i + N / 2], v[i + N - 1]);
w.peaks.push_back(results.first * center / 100 + i + center);
w.mags.push_back(-results.second);
}
}
return w;
}
// Used to get text file int samples
vector<sample_type> get_raw_data()
{
std::ifstream in("raw_data.txt");
vector<sample_type> v;
int x;
while(in >> x)
v.push_back(x);
return v;
}
int main()
{
Filter_MA filter;
vector<sample_type> vn = get_raw_data();
vector<sample_type> vfiltered;
vector<sample_type> vraw;
if (!filter.update_vectors(vn, &vfiltered, &vraw))
return 1; // exit if update failed
// file with aligned raw and filtered data
std::ofstream out("waves.txt");
for (size_t i = 0; i < vfiltered.size(); i++)
out << vraw[i] << " " << vfiltered[i] << '\n';
// get filtered file metrics
WaveInfo info = get_wave_info(vfiltered);
out.close();
// file with peak locs and magnitudes
out.open("peaks.txt");
for (size_t i = 0; i < info.peaks.size(); i++)
out << info.peaks[i] << " " << info.mags[i] << '\n';
}
这是前 4 个峰值的峰值信息输出。第一列是位置,第二列是峰值的相对大小,
116 43
344 32
577 44
812 37
关于c++ - 为噪声信号寻找实时可靠和精确的峰值检测算法,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/74679201/
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