[發明專利]一種脈沖弛豫信號時域拐點提取方法

有效

• 申請號: 201310486085.4
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103630584A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 田師一;蘭余;呂佳佳;麥文鎮;鄧少平
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學;海南椰島（集團）股份有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 黎雙華

技術領域

本發明屬于食品測量技術領域，涉及信號的分析處理技術，具體地說是一種脈沖弛豫信號拐點提取方法。

背景技術

在現代食品科學中，食品感官科學已經越來越受到人們的重視，雖然現在人類食品感官的發展越發迅猛和成熟，但是大部分的感官實驗結果還是嚴重的受到主觀因素的影響。而本發明中的脈沖弛豫信號就是通過使用模擬人類味覺器官的電子舌設備進行測量的，通過檢測食品溶液的氧化還原能力，電極吸附能力來反應該食品溶液的特性，為食品感官科學的發展增加了強大的動力。

目前，在脈沖弛豫信號處理和信號的拐點提取方面主要應用的方法和技術有：求導法、變號法和平滑濾波等，其中平滑濾波是對脈沖弛豫信號做預處理的技術方法，而求導法和變號法是提取脈沖弛豫信號拐點的常用方法。

求導法、變號法都是根據分段得到的脈沖弛豫信號的最值來確定提取脈沖拐點的取值范圍，其中求導法是根據二次求導獲取極值來確定脈沖拐點，變號法則是連續求相鄰信號點的差值，根據差值的變號得到脈沖信號拐點。這兩種方法雖然能夠基本確定脈沖弛豫信號的拐點，但是脈沖弛豫信號數據量比較大，在用這兩種方法提取拐點時，會影響提取的速率和軟件的效率。

平滑濾波就是利用移動平均法對信號做平滑處理，不過，所選取的平滑閾值未必能適用所有的脈沖弛豫信號，如果閾值偏小，去噪的效果就不明顯，如果閾值偏大，則會損失部分有用信息。所以，找尋最適當的平滑閾值，使用平滑濾波對信號進行去噪處理，使得拐點提取達到更好的效果。

發明內容

本發明目的是針對現有技術中所存在的上述不足，提供一種適用于脈沖弛豫信號拐點提取的方法，以便達到更好的拐點提取效果。為此，本發明采用如下的技術方案。

一種脈沖弛豫信號時域拐點提取方法，對脈沖弛豫信號，在不同的頻率下，按照激發頻率和激發電壓步進設定頻率系數、周期系數來確定一個周期的脈沖信號。然后，分別找出周期脈沖信號的波峰值M1和波谷值M2，再根據M1和M2往回取一定數量（N）的信號點分別作為充電區間和放電區間。然后從充電和放電區間信號中提取拐點。

具體包括下列步驟：

1)對采集到的脈沖弛豫信號按不同采樣頻率進行分段；

2）對不同頻率段的信號的各周期信號進行拐點提取；該步中，對單個周期信號提取拐點的方法如下：

a.按采樣頻率設定放電充電系數；

b.在充電信號和放電信號上根據最值得到提取拐點的信號區間，即充電區間信號和放電區間信號；

c.對得到的充電和放電區間信號進行平滑濾波處理，去除噪聲，得到平滑后的充電和放電區間信號；

d.對平滑后的充電和放電區間信號進行歸一化處理，實現充電和放電區間信號的預處理；

e.對經過預處理的充電和放電區間信號坐標軸，以原點為中心，按照一定角度的旋轉，得到旋轉后的充電和放電區間信號，能增加拐點I提取的精確性；

f.找出經過旋轉后充電和放電區間信號的最值，記錄下充電和放電區間信號最值的縱坐標大小；

g.將記錄下最值的縱坐標大小進行反旋轉處理，根據反旋轉后的最值縱坐標大小在最初的充電和放電區間歸一化信號中得到拐點的位置（即第幾個點是拐點）；

h.根據在充電和放電歸一化信號中標記的拐點位置，在最初的充電和放電區間平滑信號中得到需要提取的拐點值I。

在本發明的技術方案中，脈沖弛豫信號采集的是檢測食品溶液不同電勢下的電化學信號。在采集過程中，脈沖弛豫信號會受到食品溶液成分、電極等因素的干擾，會混入不同類型的噪聲，因此，在對脈沖弛豫信號進行拐點提取之前適宜對噪聲進行平滑處理，除去一定的噪聲干擾，再提取脈沖弛豫信號的拐點I。

步驟c所述的平滑濾波處理，優選采用移動平均法，對脈沖弛豫信號進行平滑濾波，重建脈沖弛豫信號。平滑濾波在適當去除一定的信號噪聲的同時又不丟失信號的整體信息，更加利于對拐點的提取，

移動平均法平滑濾波具體按照下列方法進行：

c-1.從第一個脈沖電流值開始到最后一個脈沖電流值結束。

c-2.每次對向后遍歷n個脈沖電流值求取平均值，以此來作為新的脈沖電流值。

c-3.使用平均后的脈沖電流值組合成新的脈沖弛豫信號。

其中n為閾值，優選為5。

步驟d所述的歸一化處理，具體過程可參照如下進行：

d-1.獲取信號區間的最大值Q_max和最小值Q_min；