一种中值滤波电路及方法技术

本发明专利技术提供一种中值滤波电路及方法，包括：控制处理单元，产生整个中值滤波电路的控制信号，完成对整个中值滤波电路的控制功能；时间戳处理单元，接收输入数据并在所述控制处理单元输出的控制信号下输出为加盖有效时间戳的数据；第一排队处理单元和第二排队处理单元，在所述控制处理单元输出的控制信号下对所述加盖有效时间戳的数据进行中值滤波算法处理，输出中值数据；中值数据输出选择器，在所述控制处理单元输出的控制信号下选择第一排队处理单元或第二排队处理单元的中值数据作为有效中值数据输出。本发明专利技术通过时间戳处理单元确定了输出时间，通过两个排队处理单元实现了一维快速中值滤波，算法和控制相对简单，能适应大窗口的中值滤波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中值滤波领域，尤其涉及ー种应用于微弱信号測量的中值滤波电路及方法。
技术介绍
在微弱信号測量吋，由于受到各种干扰，使得測量结果产生奇异数据，中值滤波能很好的解决这个问题。中值滤波是ー种典型的非线性滤波技术，对某ー被测參数连续采样n次(一般n取奇数)，然后把n次采样值按大小排列，取中间值为本次采样值(若n为偶数，则排序的两个中间值的平均值为本次采样值)。中位值滤波能有效地克服偶然因素引起的波动或采样器不稳定引起的误码等脉冲干扰。中值滤波现在多用于两维的图像处理领域，能很好的滤出图像的椒盐噪声(Salt& P印perNoise)，中值的计算在于对滑动窗口内采样值的排序操作。要进行排序，就必须对序列中的采样值做比较和交換，采样值之间的比较次数是影响排序速度的ー个重要因素。现有技术中关于两维的中值滤波方法应用快速排队算法来取代传统的基于冒泡排序法的排序串行算法，但仍存在以下缺点:一方面，窗ロ长度过短，不能适应大窗ロ的中值滤波；另ー方面，对长度为n的中值滤波窗ロ，需要n+1个串行连接的处理单元，算法和控制复杂，计算量很大，较费时，且输出时间不确定。因此，急需ー种算法和控制相对简单，且输出时间确定的快速中值滤波方法。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供ー种中值滤波电路及方法，应用于微弱信号测量，算法和控制相对简单，速度快，且输出时间确定。为了解决上述技术问题，本专利技术提供ー种中值滤波电路，应用于微弱信号測量，包括:控制处理单元，产生整个中值滤波电路的控制信号，完成对整个中值滤波电路的控制功能；时间戳处理单元，接收输入数据并在所述控制处理单元输出的控制信号下输出为加盖有效时间戳的数据；第一排队处理单元和第二排队处理单元，对所述加盖有效时间戳的数据进行中值滤波算法处理，输出中值数据；中值数据输出选择器，选择所述第一排队处理单元的中值数据或所述第二排队处理单元的中值数据作为有效中值数据输出。进ー步的，在測量一微弱信号之前，所述微弱信号先经一信号调理电路进行调整和模拟滤波，再经ー模数转换电路转换后输入所述中值滤波电路。进ー步的，所述微弱信号经模数转换电路转换，产生输入数据信号和输入数据有效信号，所述控制处理单元接收所述输入数据有效信号，所述时间戳处理単元接收所述输入数据信号。进ー步的，所述第一排队处理单元和第二排队处理单元中有相等数目的滑动窗ロ数据缓存模块，且缓存的数据按照由小到大或由大到小的方式进行存储。进ー步的，所述相等数目为偶数时，所述第一排队处理单元和第二排队处理单元还各包含ー个求取中间位置的两个滑动窗口数据缓存模块中的数据的平均值的中值处理模块，所述第一排队处理单元的中值处理模块得到的平均值为所述第一排队处理单元的中值数据，所述第二排队处理单元的中值处理模块得到的平均值为所述第二排队处理单元的中值数据。进ー步的，所述相等数目为奇数时，所述第一排队处理单元中间位置的滑动窗ロ数据缓存模块中的数据为所述第一排队处理单元的中值数据，所述第二排队处理单元中间位置的滑动窗口数据缓存模块中的数据为所述第二排队处理单元的中值数据。进ー步的，所述第一排队处理单元和第二排队处理单元是算法相同的两个处理单元，均分两步运算:第一步对最新输入数据和缓存数据进行大小比较和交換，输出有效的中值；第二步进行滑动窗ロ的滑动运算。进ー步的，当所述第一排队处理单元接收最新输入数据时，所述第一排队处理单元的数据缓存模块中的数据由最新输入数据和第二排队处理单元的数据缓存模块中的数据按照大小比较结果进行交換更新；当所述第二排队处理单元接收最新输入数据时，所述第二排队处理单元的数据缓存模块中的数据由最新输入数据和第一排队处理单元的数据缓存模块中的数据按照比较结果进行交換更新。进ー步的，当所述第一排队处理单元接收最新输入数据时，所述第一排队处理单元的数据缓存模块中的数据由最新输入数据和第二排队处理单元的数据缓存模块中的数据按照大小比较结果进行交換更新，包括:判断所述最新输入数据加入所述第二排队处理单元的数据缓存模块的滑动窗ロ后，所述第二排队处理单元的数据缓存模块的所有滑动窗口中数据的原有存储序列是否有效；如果所述原有存储序列有效，就将所述第二排队处理单元的数据缓存模块的前一位置滑动窗口中的数据依次交換更新到第一排队处理单元的数据缓存模块的当前位置的滑动窗口中，所述最新输入数据存到第一排队处理单元的最后ー个第二排队处理单元的数据所在的滑动窗口中；如果原有存储序列无效，通过最新输入数据与第二排队处理单元的滑动窗口数据缓存模块中的数据进行大小比较，将最新输入数据存储到第一排队处理单元的数据缓存模块中合适的滑动窗ロ，并将第二排队处理单元的数据缓存模块中与所述合适的滑动窗ロ的位置相同的滑动窗口中的数据顺次交換到第一排队处理单元的数据缓存模块的所述合适的滑动窗ロ之后滑动窗ロ中，在第一排队处理单元的数据缓存模块中产生包含最新输入数据的新排队序列，输出新排队序列的中值数据及中值数据有效信号。进ー步的，所述第一排队处理单元和第二排队处理单元还输出中值数据有效信号，所述中值滤波电路还包括中值数据输出有效选择器，接收所述控制处理单元的控制信号及所述第一排队处理单元和第二排队处理单元的中值数据有效信号并输出。进ー步的，所述中值滤波电路由可编程逻辑器件FPGA实现，或者由比较器、计数器和数据存储器搭建实现。根据本专利技术的另一面，提供一种应用上述中值滤波电路的中值滤波方法，应用于信号測量，该方法包括如下步骤:(a)所述中值滤波电路的最新输入数据输入到时间戳处理单元，在控制处理单元的控制下加盖时间戳后输出；(b)所述控制处理单元选择第一排队处理单元对接收加盖时间戳后输出的所述最新输入数据；(C)所述第一排队处理单元对最新输入数据和第二排队处理单元滑动窗口内的缓存数据进行大小比较和交換，输出最新输入数据与所述缓存数据的中值数据；(d)所述第一排队处理单元进行滑动窗ロ的滑动运算；(e)所述中值数据输出选择接收器所述中值数据作为有效中值数据输出；(f)所述中值滤波电路接收下ー个输入数据，重复上述步骤，其中所述控制处理单元选择所述第二排队处理单元对接收加盖时间戳后输出的所述下ー个输入数据。与现有技术相比，本专利技术提供的中值滤波电路及方法，通过时间戳处理単元确定了输出时间，通过所述第一排队处理单元和第二排队处理单元实现了ー维快速中值滤波，算法和控制相对简単，能适应大窗ロ的中值滤波。附图说明图1是本专利技术被测信号的处理单元示意图；图2是本专利技术具体实施例的中值滤波电路示意图；图3是本专利技术具体实施例的第一排队处理单元排序算法流程图；图4是本专利技术具体实施例的排队处理单元滑动窗ロ的滑动算法流程图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的中值滤波电路及方法作进ー步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用于方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术提供ー种中值滤波电路，应用于微弱信号測量。请參考图1，本实施例中，被测信号进入信号调理电路I进行电压放大和初步的模拟滤波后，进入模数转换电路2进行模数转换生成的数字信号，该数字信号为中值滤波电路3的输入。本实施例中，模数转换电路I可由AD9600、AD7343等多种转换芯片实现，信号调理电路可由信号仪用放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中值滤波电路，应用于微弱信号测量，其特征在于，包括：控制处理单元，产生整个中值滤波电路的控制信号，完成对整个中值滤波电路的控制功能；时间戳处理单元，接收输入数据并在所述控制处理单元输出的控制信号下输出为加盖有效时间戳的数据；第一排队处理单元和第二排队处理单元，对所述加盖有效时间戳的数据进行中值滤波算法处理，输出中值数据；中值数据输出选择器，选择所述第一排队处理单元的中值数据或所述第二排队处理单元的中值数据作为有效中值数据输出。

【技术特征摘要】
1.一种中值滤波电路，应用于微弱信号測量，其特征在于，包括: 控制处理单元，产生整个中值滤波电路的控制信号，完成对整个中值滤波电路的控制功能； 时间戳处理单元，接收输入数据并在所述控制处理单元输出的控制信号下输出为加盖有效时间戳的数据； 第一排队处理单元和第二排队处理单元，对所述加盖有效时间戳的数据进行中值滤波算法处理，输出中值数据； 中值数据输出选择器，选择所述第一排队处理单元的中值数据或所述第二排队处理单元的中值数据作为有效中值数据输出。2.按权利要求1所述的中值滤波电路，其特征在于，在測量一微弱信号之前，所述微弱信号先经一信号调理电路进行调整和模拟滤波，再经ー模数转换电路转换后输入所述中值滤波电路。3.按权利要求2所述的中值滤波电路，其特征在于，所述微弱信号经模数转换电路转换，产生输入数据信号和输入数据有效信号，所述控制处理单元接收所述输入数据有效信号，所述时间戳处理単元接收所述输入数据信号。4.按权利要求1所述的中值滤波电路，其特征在于，所述第一排队处理单元和第二排队处理単元的数据缓存模块有相等数目的滑动窗ロ，且缓存的数据按照由小到大或由大到小的方式进行存储。5.按权利要求4所述的中值滤波电路，其特征在于，所述相等数目为偶数时，所述第一排队处理单元和 第二排队处理单元还各包含一个求取数据缓存模块中中间位置的两个滑动窗ロ的数据的平均值的中值处理模块，所述第一排队处理单元的中值处理模块得到的平均值为所述第一排队处理单元的中值数据，所述第二排队处理单元的中值处理模块得到的平均值为所述第二排队处理单元的中值数据。6.按权利要求4所述的中值滤波电路，其特征在于，所述相等数目为奇数时，所述第一排队处理单元的数据缓存模块的中间位置的滑动窗ロ的数据为所述第一排队处理单元的中值数据，所述第二排队处理单元的数据缓存模块的中间位置的滑动窗ロ的数据为所述第ニ排队处理单元的中值数据。7.按权利要求5或6所述的中值滤波电路，其特征在于，所述第一排队处理单元和第二排队处理单元是算法相同的两个处理单元，均分两步运算:第一步对最新输入数据和缓存数据进行大小比较和顺序交換，输出中值数据；第二步进行滑动窗ロ的滑动运算。8.按权利要求7所述的中值滤波电路，其特征在于，所述第一排队处理单元和第二排队处理単元的中值滤波运算采用乒乓机制，当所述第一排队处理单元接收最新输入数据时，所述第一排队处理单元的数据缓存模块中的数据由最新输入数据和第二排队处理单元的数据缓存模块中的数据按照大小比较结果进行交換更新；当所述第二排队处理单元接收最新输入数据时，所述第二排队处理单元的数据缓存模块中的数据由最新输入数据和第一排队处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：