高斯滤波器在实时系统中的快速实现

高斯滤波器在实时系统中的快速实现
高斯滤波器在实时系统中的快速实现
作者：武汉市华中理工大学人工智能与图像识别研究所（430074） 王广君 柳 键 黄 鹰 来
源：《电子技术应用 》

摘 要： 详细讨论了高斯滤波器在单片机系统中的快速实现方法，并给出了对于 MCS-51 系列
单片机的具体实现程序，介绍的方法在实时控制、信号检测与处理方面有很大的实用价值。

关键词： 滤波器 快速实现 单片机 实时系统

滤波器在信号处理、信号检测、通信领域有非常重要的应用，在实时系统中，对滤波器的性
能和处理速度有非常严格的要求，特别是快速实时系统中，处理速度至关重要。目前，为满足
快速处理的需要，用 DSP 技术是理想的选择。但是，目前在实时控制系统中，大多是用单片
机实现的，它不仅完成信号的采样，还需完成
信号的处理和控制等功能，如果单片机系统本
身可以完成信号的快速处理任务，将非常方
便，我们在一个用 MCS-51 单片机组成的强噪
声背景下的通信系统中，实现了高斯滤波器的
快速实现，满足了系统的需要。

１ 算法原理

高斯滤波器是一个低通滤波器，其方程

，可以证明，高斯滤波器可用均值滤波器多次逼近，一般情况下，
大于或等于三次逼近就可近似于高斯滤波器，所以，在设计高斯滤波器时，可以用设计均值滤
波器逼近代替高斯滤波器。




式中 n 为当前采样点序号，Ｎ为窗口宽度，显然均值滤波器实际上可由一次加法运算，一次
减法运算和一次除法运算完成，而与窗口的宽度无关，若取窗口宽度 ，则除法运算可
用移位来取代。

（１）式中，两边同乘Ｎ可变为：


　
 即为了避免除法运算，我们可先采用累加机来代替均值