[發明專利]一種基于振動聲音信號的蘋果脆度無損檢測方法

在審

• 申請號: 202010156154.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111272875A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 劉洋;丁霄;張揚;鄭麗雪;馮萬嶺;孫興媛
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明公開了一種基于振動聲音信號的蘋果脆度無損檢測方法，具體步驟為S1、聲音信號的采集；S2、聲音信號的預處理：采用MATLAB編程，對采集到的聲音信號進行去噪處理；S3、聲音信號特征值的提取；S4、利用食品感官評價對蘋果的脆度進行評價；S5、基于神經網絡與線性回歸模型完成對蘋果脆度的評價。本發明基于振動聲音信號，利用神經網絡的方法實現蘋果脆度的無損評價，為無損檢測技術提供更好的理論依據。

技術領域

本發明涉及農產品的無損檢測領域，具體涉及基于振動聲音信號的蘋果脆 度無損檢測方法。

背景技術

農產品的質地評價是以感官分析技術為基礎，多種檢測技術相結合的評價 方法。食品感官分析技術經過幾十年的發展，迅速成為現代食品科學技術及食 品產業發展的重要技術支撐，實用性強、靈敏性高、結果可靠，而且解決了一 般理化分析所不能解決的復雜問題，但隨著技術多年的應用及發展，其部分問 題逐漸呈現，如評價員培訓周期長、人員個體差異較大、實驗結果系統性及重 復性較低等缺點；而精確的量化測量儀器對農產品的評價結果具有較高的靈敏 性、客觀性與準確性，但具有體積較大，儀器過于貴重，屬于破壞性檢測、無 法實現在線實時檢測等缺點，仍需加強和完善。無損檢測技術是指在不破壞待 測物質原來的狀態、化學性質的前提下，進行物質提取檢測的一種方法，主要 包括聲學檢測技術、光學檢測技術、核磁共振檢測技術等，可在不破壞農產品 本身的情況下對其質量實現高效快速的檢測，因而無損檢測技術發展前景極為 可觀。與光學檢測技術、核磁共振檢測技術相比，利用聲學技術技術對食品品 質進行快速無損評價研究，具有快速、簡便、成本低、可操作性強等優勢。利 用食品的聲學特性對其質地進行檢測研究是近30年來才發展起來的新技術，國 內外學者的相關研究為此項技術在食品檢測中的應用奠定了一定的基礎。大量 研究證實，利用聲學技術可以實現食品脆性、硬度等質地指標的檢測。彭彥昆 等研究自主開發了一套完整的聲學特性檢測和分析系統，初步證明了該檢測和 分析系統可以用于水果的硬度分級。ZdunekA等研究學者利用聲學技術實現了 蘋果脆度、硬度的檢測，通過將聲音信號判定蘋果的脆性與由專家組成的評定 小組進行感官評價進行對比分析，結果表明聲學檢測方法對蘋果的脆度、硬度 判定與專家組成的評定小組較為一致，充分證明了聲學技術可以用于食品的脆 度、硬度等質地特性測定。TakashiIkeda利用西瓜表面的彈性波速度，對西瓜 的硬度進行預測，研究發現彈性波速度與感官硬度有較好的相關性，當西瓜的 貯藏時間延長10天后，彈性波的速度下降10％。HuiZhang利用膠錘以15N大 小的力，敲擊不規則形狀梨的赤道及軸肩位置，收集兩位置共振頻率，發現兩 者與梨的硬度高度相關，并實現了梨硬度的無損預測。

發明內容

1、本發明的目的

為解決上述問題，本發明提供了一種基于振動聲音信號對蘋果的質地評價 研究方法，實現對農產品質地的無損檢測。

2、本發明所采用的技術方案

本發明公開了一種基于振動聲音信號的蘋果脆度無損檢測方法，包括如下 步驟：

S1、聲音信號的采集：自制敲擊平臺，用小球敲擊蘋果的最外圍處，再用 高敏感度的麥克風連接電腦音頻處理軟件進行聲音的收集；

S2、聲音信號的預處理：采用MATLAB編程，對采集到的聲音信號進行 去噪處理；

S3、聲音信號特征值的提取：利用包括傅里葉變換、希爾伯特黃變換方法 進行聲音信號特征值的提取：

S3.1時域特征值：利用時域分析算法，從所采集的聲音信號當中提取3個 顯著相關的聲學參數，即能量、波形指數、最大振幅；

S3.2頻域特征值：將蘋果聲音信號的頻率定義在1KHz-10KHz范圍內，每 隔1KHz的分頻能量將其劃分為10個頻率區段，再進行能量統計；

S4、利用食品感官評價對蘋果的脆度進行評價；