Первое, что хочется написать - скользящее среднее или скользящая медиана с окном порядка 5 отсчетов.
Но посмотрев более внимательно на картинку... Я правильно понимаю, что нужно отсеять мелкий шум, но оставить большие пики-экстремумы?
Если да, медиане нужно дополнение. Вероятно, что-то в таком духе:
1. берем окно чуть пошире (для приведенных картинок порядка 7-9 отсчетов, а вообще нужно подбирать под данные)
2. проверяем, является ли текущая точка минимумом или максимумом в этом окне
3. если да и при этом точка не крайняя в окне - ничего с ней не делаем
4. иначе применяем медиану
