基于音頻特性的西瓜成熟度無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、西瓜是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，其生育期短，產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)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(jì)作物。當(dāng)前西瓜生產(chǎn)已向著規(guī)?；⒒鼗?、產(chǎn)業(yè)化和外向型方向發(fā)展，西瓜大市場(chǎng)、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(chǎng)的遠(yuǎn)近、運(yùn)輸距離、貯藏時(shí)間等確定采收的適宜時(shí)期。另一方面，在市場(chǎng)對(duì)品質(zhì)要求越來(lái)越高的情況下，西瓜的分級(jí)、貯藏、運(yùn)輸、銷售過(guò)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(tīng)、測(cè)等方法，這些方法都難以對(duì)西瓜成熟度做出精確判斷，且依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，在大規(guī)模檢測(cè)中費(fèi)工費(fèi)時(shí),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(jiǎn)便的西瓜成熟度無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)西瓜適期采收，避免生瓜上市以及采后分級(jí)貯運(yùn)、銷售各環(huán)節(jié)都具有重大理論和實(shí)踐意義。
　　 本文通過(guò)分析不同成熟度西瓜樣本的拍擊音頻信號(hào)，并借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，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(gè)相關(guān)性最高的特征完成對(duì)西瓜

3、成熟度的無(wú)損檢測(cè)。主要的研究?jī)?nèi)容和研究成果包括：
　　 1、建立了音頻采集裝置。利用一臺(tái)便攜式PC和一個(gè)PC機(jī)用駐極體麥克風(fēng)建立了簡(jiǎn)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(gè)西瓜樣本的連續(xù)三次拍擊音頻信號(hào)，并將采集的音頻信號(hào)以.wav格式保存到計(jì)算機(jī)中，試驗(yàn)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(hào)

4、的小波去噪方法，同時(shí)采用短時(shí)能量和過(guò)零率方法對(duì)各樣本的連續(xù)三次拍擊音頻信號(hào)進(jìn)行端點(diǎn)檢測(cè)，提取每個(gè)樣本的單次拍擊分段信號(hào)作為最小信號(hào)分析單元，這樣23個(gè)樣本的三次拍擊音頻信號(hào)被分成了3組，第一組對(duì)應(yīng)23個(gè)樣本的第一次擊打信號(hào)，以此類推；
　　 4、提取了每個(gè)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(duì)稱度、衰減時(shí)間和通帶能量，為了獲得更高的成熟度檢測(cè)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(duì)上述6種特征進(jìn)行了評(píng)價(jià)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(shuō)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(cè)成熟度的方法；用第一組23個(gè)通帶能量向量特征值對(duì)PNN進(jìn)行訓(xùn)練，使用訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)對(duì)另外兩組樣本的46個(gè)特征值進(jìn)行成熟度檢測(cè)，檢測(cè)成功率為86.96％，高于人工無(wú)損檢測(cè)