西瓜成熟度的音頻檢測技術研究.pdf

1、西瓜是世界上種植面積較廣、產量較大的一種農作物,也是人們非常喜愛的一種消暑果品。隨著社會和科技的發(fā)展,人們對西瓜品質的要求越來越高,銷售品質高、成熟度好的西瓜往往會帶來更高的經濟效益。西瓜在采摘后往往要經過運輸和存儲過程,瓜農和經銷商就需要根據(jù)儲運時間的長短,采摘不同成熟度的西瓜,以保證在銷售時達到最佳的成熟度?，F(xiàn)在對西瓜的采摘大多是由人工根據(jù)經驗判斷西瓜的成熟度,由于個人經驗、狀態(tài)等各種因素會導致較大的偏差。另外,用戶(包括商販等)在

2、市場或田間選購西瓜時也由于不懂如何選擇成熟的西瓜而買到次品的現(xiàn)象很多?？墒怯薪涷灥奈鞴蠈＜?通過輕拍西瓜,根據(jù)聲音即可判斷西瓜的成熟度。因此,亟需研究開發(fā)能夠準確、科學的判斷西瓜的成熟度,且易于使用和推廣的西瓜成熟度音頻檢測方法和儀器。
　　 目前,較多用于西瓜成熟度音頻檢測的方法主要有近紅外(NIR)光譜檢測法、核磁共振(NMR)檢測法和音頻振動響應檢測法。NIR檢測法由于光源透射性能有限,較難檢測皮厚、體積大的西瓜等水果。N

3、MR檢測法檢測結果較精確,但是設備造價高、體積大,只能在西瓜采摘后進行檢測,因此不適于實際的應用和推廣。音頻檢測法雖然目前較前兩種方法檢測準確度低,但是檢測速度快、設備小巧、造價低廉,能夠同時用于西瓜采摘前后的成熟度檢測,從而成為了西瓜成熟度的音頻檢測方法研究的熱點。因此,本文選用了模仿西瓜專家通過拍擊西瓜的聲音來判斷西瓜成熟度的原理,將音頻檢測法作為研究的方向。
　　 本文研究了音頻檢測西瓜成熟度的關鍵技術,提出和改進了相關算

4、法,提出了一套檢測科學、效果理想且易于移植的西瓜成熟度音頻檢測算法和方法。主要工作如下:
　　 1.研究了敲擊信號截取方法。根據(jù)敲擊信號特點,改進了基于短時能量和過零率的端點檢測算法,提出了自適應的端點檢測算法。該算法可準確判斷敲擊信號的起止位置,截取采集的音頻信號中所包含的多次敲擊信號,得到對敲擊信號較為理想的檢測效果。
　　 2.研究了敲擊信號消噪方法。對于能量較小噪聲,采用了小波消噪算法去除信號中混雜的噪聲。根據(jù)敲

5、擊信號的特點和對比實驗,確定了效果較好的小波消噪算法和相關參數(shù)。對于噪聲能量較大、聲源復雜的情況,提出使用FastICA算法分離出敲擊信號和噪聲,實驗證明了該算法的可行性。
　　 3.對多種音頻特征的評價和對比進行了研究。提出了頻帶幅值向量(BMV)和梅爾倒譜系數(shù)向量這兩種新的音頻特征,并且計算了4種常用音頻特征,通過音頻樣本對這6種特征進行評價,得到了最佳的特征。由于6種特征的維度不同,因此給出了能夠對不同維度的特征進行同一標

6、準評價的F比和D比評價方法。經過對6種特征的大量樣本進行評價,確定了與成熟度相關性最高的頻帶幅值向量,作為本文檢測方法中最為關鍵的音頻特征。
　　 4.研究了敲擊力度對音頻信號的影響關系。設計了敲擊力度定量分析實驗臺,通過使用鐵心橡膠球的下落高度控制敲擊力度,分組采集音頻樣本進行實驗。通過對不同高度組樣本波形和頻帶幅值向量特征的對比分析,得出了不同敲擊力度對信號的波形影響較大,而對BMV特征影響非常微小,可以忽略不計的結論,為后