[發明專利]基于DCT的糧食及油料聲信號特征提取方法和系統

無效

• 申請號: 201010509870.3
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102455324A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 王愛民;楊紅衛;丁寧;李齊超
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/44
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉;李想

技術領域

本發明涉及一種糧食和油料品質的無損檢測方法。

背景技術

糧食和油料的品質特征與其用途有直接的聯系，因此與糧食和油料的價格也有密切的關系。測定糧食和油料品質的方法和儀器已經有很多，例如，測定小麥硬度的方法有壓力法、研磨法、顆粒度指數法、近紅外法等，這些方法或費時、費力、不能實時測定，或測定成本太高而無法普及。因此，需要尋找一種簡便、無損、成本低的糧食及油料品質測定方法。近幾十年以來，信息科學技術迅速發展，利用信號處理技術可以從糧食和油料籽粒的撞擊聲音信號中提取出有用的信息，基于這一原理可以檢測糧食和油料的品質特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種客觀、簡便、無損、成本低廉的糧食和油料品質測定方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明中，一種基于DCT(Discrete?Cosine?Transform，離散余弦變換)的糧食及油料聲信號特征提取方法和系統，是指：利用糧食和油料籽粒的聲學特性，結合離散余弦變換技術，對糧食和油料的品質特征進行無損檢測，具體過程如下：

(1)將糧食或油料籽粒放入信號采集箱，使其撞擊采集箱底部的金屬靶產生聲音信號；

(2)聲音傳感器接收糧食或油料籽粒撞擊的聲音信號，經過濾波和放大后，數據采集卡對聲音信號進行A/D變換，計算機將采集到的聲音信號數據保存起來；

(3)利用端點檢測方法檢測出每一粒糧食或油料籽粒撞擊所產生聲音信號的起點和終點；

(4)計算每一粒糧食或油料籽粒由以上起點和終點確定的撞擊聲音數據的離散余弦變換，舍棄其余的背景噪聲；

(5)對每一粒糧食或油料籽粒計算f₃～f₄頻率范圍內的能量w₀占f₁～f₂頻帶能量w的比例，即頻能比w₀/w，其中頻率f₁＜f₃＜f₄＜f₂，并將計算所得的所有籽粒頻能比的平均值作為特征；

(6)采用回歸方法，建立提取的平均頻能比特征與糧食或油料籽粒品質指標的回歸分析預測模型；

(7)基于以上關系模型測定糧食和油料的品質指標。

所述的糧食或油料籽粒以單粒自由下落方式撞擊采集箱底部的金屬靶。

所述的糧食或油料籽粒以固定流量自由下落方式撞擊采集箱底部的金屬靶。

所述的糧食籽粒為小麥、水稻、糙米、大米、玉米、綠豆中的任意一種；所述的油料籽粒為油菜籽、花生、大豆中的任意一種。

本發明中，一種基于DCT的糧食及油料聲信號特征提取系統，它包括自動進料裝置，自動進料裝置與采集箱相通；在所述采集箱的底部設置金屬靶和聲音傳感器，聲音傳感器采集的聲音信號經過濾波器濾波、放大器放大后送入主機，所述的主機為包含數據采集卡的主機。

在所述的采集箱的內壁上裝有隔音材料層。

采用上述技術方案的本發明，由于是利用糧食和油料籽粒的聲學特性，并結合離散余弦變換技術，能夠客觀地檢測糧食和油料的品質特性，實現了對糧食和油料品質特性的單粒、簡便、無損、低成本的檢測。同時，利用所建立的不同聲學特征與品質指標的關系模型，也可以實現糧食或油料多個品質指標的快速、同時檢測。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構示意圖。

圖2是本發明的系統框架圖。

圖3是本發明的信號處理程序流程圖。

具體實施方式

本發明以下結合附圖和實施例作以詳細的描述：

實施例1

測量小麥的硬度指標。如圖3所示，本發明是利用小麥籽粒的聲學特性，結合離散余弦變換技術，對小麥的硬度進行無損檢測，具體過程如下：

(1)將小麥籽粒放入信號采集箱，使其撞擊采集箱底部的金屬靶產生聲音信號；

(2)聲音傳感器接收小麥籽粒撞擊的聲音信號，經過濾波、放大后，數據采集卡對聲音信號進行A/D變換，計算機將采集到的聲音信號數據保存起來；

(3)利用端點檢測方法檢測出每一粒小麥籽粒撞擊所產生聲音信號的起點和終點，在實施本步驟中，可根據小麥籽粒聲音信號與背景噪聲幅度的區別，確定一幅度閾值，據此檢測出每一粒小麥籽粒撞擊所產生聲音信號的起點和終點；也可以根據能量、頻譜等其他的端點檢測法進行檢測；