讨论一个类似正弦波波峰个数单片机统计算法！！！！！！

guxingganyue · 发表于 2013-4-11 14:01:09

本帖最后由 guxingganyue 于 2013-4-11 14:23 编辑

这个波峰统计的帖子上次我已经发过了：http://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5512859

但上次是要用硬件电路来实现，折腾了好久效果都不是很好，现在改为了用单片机AD采集后分析波形，再得出波峰个数。

单片机：msp430f5438a
系统频率：使用外部20M晶振
AD参数：5M频率，200ksps，12位模式
参考电压：用AVCC=3.3v（注：输入AD的最大电压不会超过3V）

简单描述：某按键按下后ad开始采样（在定时器中以N毫秒（时间待定）为间隔连续采样），按键松开后ad停止采样。按键松开后在很短的时间（1秒内）内显示出ad采样的数据中波峰的个数。
ad采样后的数据直接存到数组buffer0[1024]和buffer1[1024]中，buffer0存满后就存到buffer1中，如果数据分析比较慢的话，ad有可能把上次的数据覆盖，这个问题暂时不考虑。

下面是我得到的一些数据和把该数据导入到excel中生成的波形，哪位有好的算法能正确的统计出波峰的个数。

我的思路：先存一次数据到数组中，后面采集的数据和上一次存储的数据做比较，如果一样则丢掉本次的数据，不一样的话把本次的数据存到数组中的下一个数据（如buffer0[1024]），当数组中存满1024个数据后我再分析：

如果buffer0[0]>buffer0[1],则把buffer0[1]中的数据放到一个变量max中，再把buffer0[2]和max相比较，如果buffer[2]>max则把buffer[2]中的数据存到max中；如果buffer[2]比max小，则把buffer[2]放到一个变量min中；再把buffer[3]和min做比较，如果buffer[3]比min小则把buffer[3]放到min中，如果buffer[3]比min大，则把buffer[3]放大max中，波峰个数加1。依次类推直到比较完这1024个数据。这里再加一个去出毛刺的判断，即max中的数据比min中的数据大于K（这个值可以调整）后才算是一个波形。

1、比较好的波形1和数据（10进制格式）

2、比较好的波形2和数据（10进制格式）

3、波形很差、数据（10进制格式）

guxingganyue · 发表于 2013-4-11 17:45:27

沙发自己做

ShuJi187 · 发表于 2013-4-11 17:52:16

降低采样频率（滤波）！

guxingganyue · 发表于 2013-4-12 09:02:59

在来点波形

welcome_cool · 发表于 2013-4-12 10:01:20

有奇点的情况不行吧。所以还得判断波峰波谷之间的采样点数。
最好先做一个低通滤波。

asma · 发表于 2013-4-12 10:16:22

你先得说说峰值要满足什么条件，比如间隔，幅度值，频率啥的。

guxingganyue · 发表于 2013-4-12 15:49:04

asma 发表于 2013-4-12 10:16
你先得说说峰值要满足什么条件，比如间隔，幅度值，频率啥的。

看1楼、4楼的图片即可。大的波峰肯定算，但小的波峰有的算，有的不算。

winster321 · 发表于 2013-4-13 22:47:26

先做简单低通滤波,然后前后两点相减做差分,找负向过零点个数?

hhxb · 发表于 2013-4-13 23:23:43

有偿提供代码

guxingganyue · 发表于 2013-4-14 13:02:16

hhxb 发表于 2013-4-13 23:23
有偿提供代码

呵呵，可以先发你几个波形试试

TANK99 · 发表于 2013-4-14 21:17:15

先滤波，整理出大体与采样数据趋势一致，变化平滑，然后再数上升&下降的个数就可以了。

wugang_1213 · 发表于 2013-4-14 22:42:43

对的，先滤波。

huzhen816 · 发表于 2013-4-15 12:38:10

图3那种情况好像是需要信号放大

guxingganyue · 发表于 2013-4-15 20:06:06

TANK99 发表于 2013-4-14 21:17
先滤波，整理出大体与采样数据趋势一致，变化平滑，然后再数上升&下降的个数就可以了。 ...

不是很灵
有的可以，有的不可以啊

电源模块 · 发表于 2013-4-15 20:36:42

不管软件硬件，首先要有一个明确的界定条件。“小的波峰有的算，有的不算”，你打算用个随机程序来做选择？另外大的小的也是相对说法，这样的要求没法做成可靠的软硬件，只能做成“模糊”控制的

最大值定义，可以参考高数里面导数部分的极值的内容，有明确的定义，很容易转换成程序或者硬件

电源模块 · 发表于 2013-4-15 20:38:34

比如你4楼的图，3和4之间有个小波峰，2比他大不了多少，凭什么2就算，3、4之间那个就不算？程序如何判定？

TANK99 · 发表于 2013-4-16 19:34:35

这个貎似在数节拍。

zhangsusu · 发表于 2013-4-17 09:50:46

滑动平均+Peak Search Peac Search 做个过过零检测做保证

lyz1900 · 发表于 2013-4-17 13:50:36

波形有点像线性ccd。。是不是啊？

guxingganyue · 发表于 2013-4-17 19:34:31

lyz1900 发表于 2013-4-17 13:50
波形有点像线性ccd。。是不是啊？

一种光学传感器上出来的，没有放大等

guxingganyue · 发表于 2013-4-17 19:34:47

zhangsusu 发表于 2013-4-17 09:50
滑动平均+Peak Search Peac Search 做个过过零检测做保证

多谢，我试试

lixin91985 · 发表于 2013-4-17 20:31:31

我怎么感觉像是医疗检测设备上的数细胞。

个人感觉用比较高的采样率（需根据实际情况定）。每次采样得到的数据相同的丢弃。计算当前点斜率。。斜率的每次过零就是一个波谷或波峰。至于这两个怎么分别温习下高中功课。

zhangsusu · 发表于 2013-4-17 21:22:30

guxingganyue 发表于 2013-4-17 19:34
多谢，我试试

处理前先求平均值把直流分量滤掉处理起来效果好些

guxingganyue · 发表于 2013-4-18 09:22:29

lixin91985 发表于 2013-4-17 20:31
我怎么感觉像是医疗检测设备上的数细胞。

个人感觉用比较高的采样率（需根据实际情况定）。每次采样得到的 ...

嗯，现在大概就是这么数的

但不是很准确，有的小波峰多数或少数了

lixin91985 · 发表于 2013-4-18 09:36:26

guxingganyue 发表于 2013-4-18 09:22
嗯，现在大概就是这么数的

但不是很准确，有的小波峰多数或少数了

那就设置一个斜率的连续两个波峰之间的最小变化量。

guxingganyue · 发表于 2013-4-18 11:26:17

lixin91985 发表于 2013-4-18 09:36
那就设置一个斜率的连续两个波峰之间的最小变化量。

我现在判断极值点左右两个点的大小

TANK99 · 发表于 2013-4-18 20:46:35

这个需要峰值点的数据有平滑度，否则简单的比较可能会受数据小扰动的干扰，一定是先滤成一个平滑的波。

guxingganyue · 发表于 2013-4-18 22:19:43

TANK99 发表于 2013-4-18 20:46
这个需要峰值点的数据有平滑度，否则简单的比较可能会受数据小扰动的干扰，一定是先滤成一个平滑的波。 ...

其实不滤波也行，关键是要有一个波峰的趋势就行

significance201 · 发表于 2013-4-18 22:34:26

sf
yige .........

ak5136728 · 发表于 2013-8-14 10:28:51

楼主问题解决了？分享下解决经验啊！感谢了

guxingganyue · 发表于 2013-8-14 11:27:56

ak5136728 发表于 2013-8-14 10:28
楼主问题解决了？分享下解决经验啊！感谢了

还没有呢，还在研究中

你怎么也对这个敢兴趣？

ren0214 · 发表于 2013-8-14 13:02:32

可以考虑小波分析或傅立叶变换。

gongxd · 发表于 2013-8-14 13:08:39

先做包络线再算就方便了

ak5136728 · 发表于 2013-8-14 16:26:52

guxingganyue 发表于 2013-8-14 11:27
还没有呢，还在研究中

你怎么也对这个敢兴趣？

嗯，感兴趣，最近有个项目也要测这个，很麻烦

清雨影 · 发表于 2013-8-14 16:53:06

我有方案，有偿代码，QQ，1763509044。

guxingganyue · 发表于 2013-8-14 19:56:03

ren0214 发表于 2013-8-14 13:02
可以考虑小波分析或傅立叶变换。

数据要实时的采集，分析。

我现在用的单片机是430，5438A。想把数据存下来后分析，没那么大地方

换其他单片机也可以，但要考虑功耗，毕竟是一个手势设备。

这个单片机做这些分析估计来不及吧

guxingganyue · 发表于 2013-8-14 19:59:12

清雨影发表于 2013-8-14 16:53
我有方案，有偿代码，QQ，1763509044。

算法复杂吗？

非常复杂的话就行了

guxingganyue · 发表于 2013-8-14 19:59:59

ak5136728 发表于 2013-8-14 16:26
嗯，感兴趣，最近有个项目也要测这个，很麻烦

那可以一起研究研究

hendry · 发表于 2013-8-14 21:58:22

这个应该不难，再次提供个思路仅供参考：

1. 对输入信号做快速傅里叶变换(FFT), 找出峰值频率f0
2. 以f0为中心频率，对输入信号进行带通滤波
3. 滤波后的信号在时域里求差分，数出差分信号的过零点个数，即可求解

hhxb · 发表于 2013-8-15 00:18:22

本帖最后由 hhxb 于 2013-8-15 00:20 编辑

看了一些数据

我个人觉得，很明显楼主的方案或者说传感器有问题，人都不一定能数准，更何况机器

guxingganyue · 发表于 2013-8-15 09:17:19

hendry 发表于 2013-8-14 21:58
这个应该不难，再次提供个思路仅供参考：

1. 对输入信号做快速傅里叶变换(FFT), 找出峰值频率f0

关键是这个波形的带宽不是一定的，它有的宽点，有的窄。没有一个合适的范围

hendry · 发表于 2013-8-15 11:50:55

guxingganyue 发表于 2013-8-15 09:17
关键是这个波形的带宽不是一定的，它有的宽点，有的窄。没有一个合适的范围 ...

你说的 "关键是这个波形的带宽不是一定的，它有的宽点，有的窄", 意思是说这个波形的宽度（即周期）是变化的吧，这正是要进行 FFT 的原因啊，
如果是固定的，这步骤就可以省了，直接从步骤2开始即可。

步骤1的作用就是求取周期波形的宽度（即周期）

hendry · 发表于 2013-8-15 11:54:42

回复以后，我大概理解楼主的意思了：”关键是这个波形的带宽不是一定的，它有的宽点，有的窄“
楼主的意思是说，在一次计算中，波形的宽度不是恒定的，是吧。
波形宽度变化范围，实际反映的是带宽滤波器的通带带宽，滤波时，可以将带宽适当设宽点。

guxingganyue · 发表于 2013-8-15 12:43:29

hendry 发表于 2013-8-15 11:54
回复以后，我大概理解楼主的意思了：”关键是这个波形的带宽不是一定的，它有的宽点，有的窄“
楼主的意思 ...

宽了以后噪声如何剔除呢？

比如说下面的波形：

hendry · 发表于 2013-8-15 18:56:34

guxingganyue 发表于 2013-8-15 12:43
宽了以后噪声如何剔除呢？

楼主可以将本图中的原始数据发上来，我按照我发布的思路处理一下，然后将处理结果公布出来。

俗话说，百闻不如一见，是否可行一试便知。

Friendz · 发表于 2013-8-15 22:39:50

楼主应该模拟数字结合起来做，先用带通滤波，把想要的特征峰搞明显，再A/D，再数字处理。

特征频率如果不确定，就要FFT，很费劲了。

条条大路通罗马，感觉楼主还要多加把劲，博采众长才行。

ak5136728 · 发表于 2013-8-16 09:10:20

hendry 发表于 2013-8-14 21:58
这个应该不难，再次提供个思路仅供参考：

1. 对输入信号做快速傅里叶变换(FFT), 找出峰值频率f0

数学算法大家都应该都能想的出来
关键是如果用单片机去算这些量的话估计不现实，计算量太大了点。

1066950103 · 发表于 2015-5-15 12:01:02

楼主怎么样啦！求经验分享

zhonghua_li · 发表于 2015-5-15 14:22:55

楼主，你先把你的界定条件所清楚，我告诉你方法。

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