[发明专利]基于小波变换的粮食及油料声信号特征提取方法和系统无效
申请号: | 201010509888.3 | 申请日: | 2010-10-18 |
公开(公告)号: | CN102455327A | 公开(公告)日: | 2012-05-16 |
发明(设计)人: | 杨红卫;王爱民;李齐超;丁宁 | 申请(专利权)人: | 河南工业大学 |
主分类号: | G01N29/44 | 分类号: | G01N29/44;G01N29/04 |
代理公司: | 郑州中原专利事务所有限公司 41109 | 代理人: | 霍彦伟;李想 |
地址: | 450001 河南*** | 国省代码: | 河南;41 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 变换 粮食 油料 信号 特征 提取 方法 系统 | ||
技术领域
本发明涉及一种粮食及油料品质的无损检测方法。
背景技术
粮食和油料的品质与其用途有直接的联系,因此与粮食和油料的价格也有密切关系。测定粮食及油料品质的方法和仪器已经有很多,例如,测定小麦硬度的方法有压力法、研磨法、颗粒度指数法、近红外法等,这些方法或费时、费力、不能实时测定,或测定成本太高而无法普及。因此,需要寻找一种简便、无损、成本低廉的粮食和油料品质测定方法。近几十年以来,信息科学技术迅速发展,利用信号处理技术可以从粮食和油料籽粒撞击声音信号中提取出有用信息,可以基于这一原理检测粮食和油料的品质特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种客观、简便、无损、成本低廉的粮食和油料品质多指标检测的测定方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明中,一种基于小波变换的粮食及油料声信号特征提取方法和系统,是指:利用粮食和油料籽粒的声学特性,结合小波变换技术,对粮食和油料的品质进行无损检测,具体过程如下:
(1)将粮食或油料籽粒放入信号采集箱,使其撞击采集箱底部的金属靶产生声音信号;
(2)声音传感器接收粮食或油料籽粒撞击的声音信号,经过滤波和放大后,数据采集卡对声音信号进行A/D变换,计算机将采集到的声音信号数据保存起来;
(3)利用端点检测方法检测出每一粒粮食或油料籽粒撞击所产生声音信号的起点和终点;
(4)利用小波函数,对每一粒粮食或油料籽粒由以上起点和终点确定的撞击声音数据进行多尺度一维离散小波分解;
(5)对每一籽粒声音信号分解结构中第n层近似分量的小波系数,利用小波函数进行单支重构,其中n为正整数,即根据步骤(4)的分解结果,重构第n层的近似分量,然后将所有籽粒的重构信号取绝对值后求平均,最后对得到的平均值序列求平方和,即得出能量,作为特征;
(6)采用回归方法,建立提取的能量特征与粮食或油料品质指标的回归分析预测模型;
(7)基于以上关系模型测定粮食或油料的品质指标。
在所述的步骤(4)和(5)中,采用db函数、haar函数、Coifiets函数、Symlets函数、Discrete Meyer函数、Biorthogonal函数、Reverse Biorthogonal函数中的任意一种,对每一粒粮食或油料声音数据进行多尺度一维离散小波分解与重构。
所述的粮食或油料籽粒以单粒自由下落方式撞击采集箱底部的金属靶。
所述的粮食或油料籽粒以固定流量自由下落方式撞击采集箱底部的金属靶。
所述的粮食籽粒为小麦、水稻、糙米、大米、玉米、绿豆中的任意一种;所述的油料籽粒为油菜籽、花生、大豆中的任意一种。
本发明中,一种基于小波变换的粮食及油料声信号特征提取系统:它包括自动进料装置,自动进料装置与采集箱相通;在所述采集箱的底部设置金属靶和声音传感器,声音传感器采集的声音信号经过滤波器滤波、放大器放大后送入主机,所述的主机为包含数据采集卡的主机。
在所述的采集箱的内壁上装有隔音材料层。
采用上述技术方案的本发明,由于是利用粮食和油料籽粒的声学特性,并结合了小波变换技术,能够客观地检测粮食和油料的品质特性,实现了对粮食或油料品质特性的单粒、简便、无损、低成本的检测。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图;
图2是本发明的系统框架图;
图3是本发明的信号处理程序流程图。
具体实施方式
本发明以下结合附图和实施例作以详细的描述:
实施例1
测量小麦的硬度指标。如图3所示,本发明是利用小麦籽粒的声学特性,结合小波变换技术,对小麦硬度进行无损检测,具体过程如下:
(1)将小麦籽粒放入信号采集箱,使其撞击采集箱底部的金属靶产生声音信号;
(2)声音传感器接收小麦籽粒撞击的声音信号,经过滤波、放大后,数据采集卡对声音信号进行A/D变换,计算机将采集到的声音信号数据保存起来;
(3)利用端点检测方法检测出每一粒小麦籽粒撞击所产生声音信号的起点和终点,在实施本步骤中,可根据小麦籽粒声音信号与背景噪声幅度的区别,确定一幅度阈值,据此检测出每一粒小麦籽粒撞击所产生声音信号的起点和终点;也可以根据能量、频谱等其他的端点检测法进行检测;
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