基于BMV特征的西瓜成熟度无损检测方法.pdf

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1、第26卷第8期3262010年8月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．8Aug．2010基于BMV特征的西瓜成熟度无损检测方法高冠东1，滕桂法蝶，肖珂I，张晓茹3(1．河北农业大学信息科学与技术学院，保定071001；2．河北农业大学研究生学院，保定071001；3．中央司法警官学院现代教育技术中心，保定071000)摘要：针对两瓜成熟度无损测定的难度较大这一问题，提出了一种基于音频响应频带幅值向量(BMV)特征的西瓜成熟度无损检测方法。搭建了一套简单的音频采集平台，检验了BMV音频特征与西瓜成熟度的相关性，并与4种已用

2、于西瓜无损检测的音频特征进行了比较；测定了不同打击力度对音频响应和BMV的影响；使用PNN算法对2个品种西瓜的BMV样本进行了成熟度榆测。试验结果表明：经过音频特征间的比较，BMV与西瓜成熟度相关性最高，并且打击力度对特征的影响较小，整套算法对2个品种的成熟度检测准确度较高。关键词：无损检测，音频响应，频带幅值向量，西瓜成熟度doi：10．3969a．issn．1002—6819．2010．08．055中图分类号：TP391．42文献标识码：A文章编号：1002-6819(20lO)一08—0326-05高冠东，滕桂法，肖．珂，等．基于BMV特征的西瓜成熟度

3、无损检测方法[J]．农业工程学报，2010，26(8)：326--330．CraoGuandong，TengGuifa，XiaoKe，eta1．Non—destructivedetectionmethodofwatermelonmaturitybasedOilBMVfeatures[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(8)：326--330．(inChinese谢血Englishabstract)0引言随着消费水平的不断提高，人们对西瓜品质，尤其是成熟度的要求也越来越高。瓜农和水果商需要采摘并销售成熟的西瓜，以保证具有良好的销售

4、品质。因此，急需一种能够用于采摘前后、快速、准确测定西瓜成熟度的无损检测技术。目前，用于西瓜成熟度无损检测的方法主要有：近红外(ileal"infraredray，NIR)光谱检测法、核磁共振(nuclearmagneticresonance，NMR)检测法和音频振动响应检测法。NIR检测法能够检测出水果的含糖量、酸度和固态溶解物等指标，从而判断水果的成熟度⋯。此方法检测速度较快、结果准确；但是由于光源透射性能有限，较难检测西瓜等果皮较厚、体积较大的水果。NMR检测法能够检测出水果病虫腐烂区域、含糖量和酸度等，从而判断成熟度【2】。这种方法检测结果精确，但是

5、设备造价高、体积大，只能用于采摘后水果的分类检测。音频振动响应检测法通过分析水果受迫振动的音频响应，检测水果的内部结构变化，以判断水果的成熟度和内部质量。这种方法检测速度快、设备小巧、造价低廉，能够同时用于检测采摘前后的水果，但是目前准确度较前两种方法低。因此，使用音频振动响应法检测瓜类水果成熟度较其它方法具有更好的研究价值和应用前景。国内外许多学者都在研究利用音频或振动特性对水收稿日期：2010-01-14修订日期：2010—03-08基金项目：河北农业大学非生命学科与新兴学科科研发展基金(2007FSM．Z．XX．01)作者简介：高冠东(1979～)，男

6、，河北雄县人，博士生，主要从事音频信号处理与无损检测技术研究。保定河北农业大学信息科学与技术学院，071001。Email：gaoguandong@sina．P．,OIll※通信作者：滕桂法(1963一)，男，教授，博士牛导师，主要从事计算机网络与智能信息处理研究。保定河北农业大学研究生学院，071001。Email：tguifa@heinfo．net果的成熟度进行无损检测的技术：AbbottTM研究了一些水果(西瓜、苹果、桃子等)共振频率与水果成熟度和硬度间的关系，并提出了成熟度指标计算公式。何东健等【41对两瓜验证了成熟度指标并提出西瓜受激音频响应衰减时

7、间和波形对称度也与成熟度密切相关：随着西瓜的成熟，音频响应衰减时间也越长，对称度越高。随后的研究对成熟度指标进行了修正【5】，并且认为与水果质量相关度较小【6l。Yamamoto等【7】发现这个成熟度指标与苹果成熟的相关性很高，但是与西瓜的成熟度相关性较低。Stone等人【8J研究了使用冲击探头产生的西瓜音频响应，并证明不同区域的音频频带幅值与西瓜的成熟度和西瓜内部空心是相关的。然而，这项技术被发展用于检测无籽西瓜的空心f9】。Chen等人[10l和葛屯等人fl】】应用振动理论模型分析共振频率与一些振动模型的关系，如：扭矩振型、纵向振型、球形振型等，发现球形

8、振型及多边形振型是与西瓜内部质量密切相关的一种重要模