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一、背景二、平均值滤波1.算法介绍2.代码实现3.实例三、滑动均值滤波（Moving Average）四、C语言面向面向对象实现滑动均值滤波一、背景
在实际的数据采集中，我们经常会取多次数据的均值来减小误差。
二、平均值滤波
1.算法介绍
平均值滤波算法是比较常用，也比较简单的滤波算法。在滤波时，将N个周期的采样值计算平均值，算法非常简单。当N取值较大时，滤波后的信号比较平滑，但是灵敏度差；相反N取值较小时，滤波平滑效果差，但灵敏度好。
优点：算法简单，对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振动的系统。
缺点：对异常信号的抑制作用差，无法消除脉冲干扰的影响。
2.代码实现
float data[10];float averageFilter(float in_data){float sum = 0;for(int i=0; i<9; i++){data[i]=data[i+1];sum = sum + data[i];}data[9] = in_data;sum = sum + data[9];return(sum/10);}
在代码中，data[]为全局变量，它用来记录10个周期的采样值，averageFilter()为滤波函数，它的输入为新采集到的数据，函数中，首先将data[]中的数据进行移位，并将新采集到的数据保存到data[]中，同时计算data[]中10个数据的和，最后返回10个数据和的平均值。
3.实例
下面我们通过一个示例来体会平均值滤波的作用，滤波对象为车速信号，滤波效果如下图所示。图中，横轴为时间，单位：秒，纵轴为速度，单位km/h。其中，蓝色为滤波前的数据，红色为滤波后的数据。可见，平均值滤波对数据进行了很大程度的平滑，但是，数据存在滞后。
三、滑动均值滤波（Moving Average）
方法：
把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)。把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。
#include "iostream"#include "list"using namespace std;int main(){int sum = 0;double real = 0;int Length = 4; // 四个一组int i[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16};size_t sz = sizeof(i)/sizeof(int);list<int> int_list(i, i + Length);cout << "list_size = "<<sz<<endl;list<int>::iterator i0;for( i0 = int_list.begin (); i0 != int_list.end (); i0++){// cout << *i0 << endl;sum += *i0;}real = sum / (double)Length;cout << "1 averg = "<<real << endl;// sum = sum - *int_list.begin () ;//cout << "Remove begin "<<*int_list.begin ()<<" sum = "<<sum << endl;// int_list.pop_front ();// int_list.push_back (i[Length]); // 5// sum = sum + int_list.back ();// real = sum / (double)Length;//cout << "Add last "<<int_list.back ()<< " sum = "<<sum << endl;//cout << "2 real = "<<real << endl;int total_loop = sz -Length +1;for (int var = Length; var < sz; ++var) // i[4] = 5{sum = sum - *int_list.begin () ;cout << "Remove begin "<<*int_list.begin ()<<" sum = "<<sum << endl;int_list.pop_front ();int_list.push_back (i[var]); // 5sum = sum + int_list.back () ;cout << "Add last "<<int_list.back ()<< " sum = "<<sum << endl;real = sum / (double)Length;cout << total_loop + var -sz +1<<" averg = "<<real << endl;}return 0;}
上面的代码使用C++实现的，使用了STL的数据结构，有时在一些嵌入式设备中，我们只能使用C语言（C89/C99），因此下面我会实现一个基于C语言的滑动均值滤波。
四、C语言面向面向对象实现滑动均值滤波
在每个数据采集周期内，我们都需要保存最近采集的N个数据，并且每采集一次新数据，剔除掉老数据，然后把新采集的数据插入。可以看出，很适合用循环队列来实现，因为保存的数据个数是固定的，因此我们的循环队列只需使用数组来实现即可。
先来设计我们的结构体，首先结构体中应该包括
保存数据的数组剔除掉最旧数据的函数指针加入最新数据的函数指针
#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include "string.h"#define N 5typedef struct avg {int data[N];int read;int write;void (* push)(struct avg*, int *);void (* pop)(struct avg* a);float (* getAvg)(struct avg* a);}AVG;void push(struct avg* a, int *d) {a->data[a->write] = *d;a->write++;a->write = a->write%N;}void pop(struct avg* a) {a->read++;a->read = a->read%N;}float getAvg(struct avg* a) {float sum = 0;for (int i = 0; i < N; ++i) {sum += a->data[i];}return sum/N;}int main() {//定义一个结构体AVG test;//数据初始化memset(test.data, N, 0);test.write = 0;test.read = 0;test.push = push;test.pop = pop;test.getAvg = getAvg;//采集5个数据插入到循环队列中后才可以输出平均值int data1 = 1;int data2 = 2;int data3 = 3;int data4 = 4;int data5 = 5;test.push(&test, &data1);test.push(&test, &data2);test.push(&test, &data3);test.push(&test, &data4);test.push(&test, &data5);//下面模拟每次采集到新数据，然后剔除旧数据，输出平均值printf("avg: %f", test.getAvg(&test));//后面采集到新数据需要执行一些操作int data = 99;test.push(&test, &data);test.pop(&test);//其实这句可以不执行printf("\navg: %f", test.getAvg(&test));test.push(&test, &data);test.pop(&test);//其实这句可以不执行printf("\navg: %f", test.getAvg(&test));test.push(&test, &data);test.pop(&test);//其实这句可以不执行printf("\navg: %f", test.getAvg(&test));test.push(&test, &data);test.pop(&test);//其实这句可以不执行printf("\navg: %f", test.getAvg(&test));test.push(&test, &data);test.pop(&test);//其实这句可以不执行printf("\navg: %f", test.getAvg(&test));}
