基于音頻特性的西瓜成熟度無損檢測技術(shù)研究.pdf

1、西瓜是我國重要的經(jīng)濟作物之一，其生育期短，產(chǎn)量高，經(jīng)濟效益好，已成為農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民增收致富的首選經(jīng)濟作物。當(dāng)前西瓜生產(chǎn)已向著規(guī)?；?、基地化、產(chǎn)業(yè)化和外向型方向發(fā)展，西瓜大市場、大流通的局面已初步形成。在這種形式下，西瓜生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)市場的遠(yuǎn)近、運輸距離、貯藏時間等確定采收的適宜時期。另一方面，在市場對品質(zhì)要求越來越高的情況下，西瓜的分級、貯藏、運輸、銷售過程中也需要準(zhǔn)確判斷其成熟度。
　　 但目前西瓜的成熟度的鑒定仍然采用傳

2、統(tǒng)的算、看、聽、測等方法，這些方法都難以對西瓜成熟度做出精確判斷，且依賴于個人經(jīng)驗，在大規(guī)模檢測中費工費時,很難適應(yīng)當(dāng)今西瓜生產(chǎn)和銷售的需要。因此，準(zhǔn)確、快速、簡便的西瓜成熟度無損檢測技術(shù)對西瓜適期采收，避免生瓜上市以及采后分級貯運、銷售各環(huán)節(jié)都具有重大理論和實踐意義。
　　 本文通過分析不同成熟度西瓜樣本的拍擊音頻信號，并借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，提取了和西瓜成熟度密切相關(guān)的幾種特征，并從中找出一個相關(guān)性最高的特征完成對西瓜

3、成熟度的無損檢測。主要的研究內(nèi)容和研究成果包括：
　　 1、建立了音頻采集裝置。利用一臺便攜式PC和一個PC機用駐極體麥克風(fēng)建立了簡便、快捷、成本小的音頻采集裝置；
　　 2、創(chuàng)建了基于Windows的GUI音頻采集分析系統(tǒng)，采集了23個西瓜樣本的連續(xù)三次拍擊音頻信號，并將采集的音頻信號以.wav格式保存到計算機中，試驗用樣本品種為目前北方地區(qū)種植面積最廣的薄皮、有籽京欣大西瓜；
　　 3、研究了西瓜樣本音頻信號

4、的小波去噪方法，同時采用短時能量和過零率方法對各樣本的連續(xù)三次拍擊音頻信號進(jìn)行端點檢測，提取每個樣本的單次拍擊分段信號作為最小信號分析單元，這樣23個樣本的三次拍擊音頻信號被分成了3組，第一組對應(yīng)23個樣本的第一次擊打信號，以此類推；
　　 4、提取了每個樣本分析單元的特征值，共提取了6種，包括4種在其他研究中通常使用的特征：功率譜峰值頻率、對稱度、衰減時間和通帶能量，為了獲得更高的成熟度檢測準(zhǔn)確率，本文提出了兩種新的特征：美爾

5、倒譜系數(shù)和通帶能量向量；
　　 5、采用了F比（或D比）方法對上述6種特征進(jìn)行了評價研究，其中本文提出的通帶能量向量特征的D比分析結(jié)果值（2.0456）遠(yuǎn)大于其他特征，說明此特征和西瓜的成熟度具有高度的相關(guān)性；
　　 6、研究了使用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PNN）檢測成熟度的方法；用第一組23個通帶能量向量特征值對PNN進(jìn)行訓(xùn)練，使用訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)對另外兩組樣本的46個特征值進(jìn)行成熟度檢測，檢測成功率為86.96％，高于人工無損檢測