:雜交水稻種子振動給料單粒下落 并與碰撞板碰撞，種子與碰撞板碰撞聲音信號經過聲音傳感器傳輸到計算機接收信號并存 儲聲音信號。
[0029]通過振動給料裝置振動給料，并保證每粒種子單粒下落，下落種子經溜槽進入漏 斗，雜交水稻種子經漏斗下落并與下方傾斜碰撞板碰撞，種子碰撞后沿著傾斜碰撞板下滑 進入分離系統把裂穎與正常水稻種子分離開。
[0030] 雜交水稻種子與碰撞板碰撞后安裝在內隔音管內部聲音傳感器接收聲音信號，聲 音信號經數據線傳輸到計算機，計算機通過軟件系統記錄、顯示并存儲聲音信號數據，便于 聲音信號處理的后續處理。
[0031] 雜交水稻種子下落碰撞聲音信號處理方法步驟包括:利用數字信號處理軟件對聲 音信號數據進行處理，獲得聲音信號時域特性曲線，同時對信號進行傅立葉變換得到頻域 特性曲線，并提取聲音信號功率譜密度曲線。
[0032] 利用數字信號處理軟件對聲音信號數據進行處理，獲得聲音信號時域特性曲線， 即電壓曲線（圖1)、短時能量曲線（圖2)、短時平均幅度曲線（圖3)。通過分析聲音信號的時 域特性曲線，分別提取聲音信號最大電壓幅值、短時能量最大值、短時平均幅度最大值。
[0033] 從圖1中看到正常水稻種子的電壓幅值普遍大于裂穎水稻種子，因此找到一個電 壓閾值，當檢測到最大電壓信號大于或等于該閾值時則判斷為正常水稻種子，反之則為裂 穎水稻種子。圖5和圖6為利用電壓閾值作為判斷手段得到的識別效果圖，其綜合識別率達 到92 %。
[0034] 下表1兩優108品種雜交水稻正常種子和裂穎種子在不同下落高度Η以及聲音傳感 器與傾斜碰撞板之間不同距離h下的聲學特性識別率，從表中可以看出:H=150mm，h = 10mm 時，雜交水稻正常和裂穎種子識別率分別達到92%和96%，為最佳下落高度H和聲音傳感器 與傾斜碰撞板之間距離h。
[0036]通過對聲音信號端點檢測后進行短時能量分析，從圖2中看到正常水稻種子的短 時能量峰值也大于裂穎水稻種子。因此也得到一個短時能量閾值，當檢測到最大短時能量 信號大于或等于該閾值時則判斷為正常水稻種子，反之則為裂穎水稻種子，其識別率達到 82%〇
[0037]
可能存在取平方后造成較大的差異，故又通過對聲 音信號進行平均幅度分析，
從圖3中依然看出正常水稻種子的平均幅度 峰值大于裂穎水稻種子的平均幅度峰值。因此也得到一個短時能量閾值，當檢測到最大平 均幅度信號大于或等于該閾值時則判斷為正常水稻種子，反之則為裂穎水稻種子，其識別 率達到82 %。
[0038]對信號進行傅立葉變換得到頻域特性曲線，利用pwelch函數來求功率譜密度并畫 出曲線圖即功率譜密度曲線（圖4)，分析頻域信號功率譜密度最大值、功率譜密度最小值功 率譜密度面積。對聲音信號分幀處理后，得每一幀所對應的功率譜密度值，將所有功率譜密 度值求和得到功率譜面積，通過比較得出正常水稻種子的功率譜面積值大于裂穎水稻種子 的功率譜面積值，其識別率達到80 %。
【主權項】
1. 基于聲學特性的雜交水稻裂穎種子檢測方法主要包括2個方面：51. 雜交水稻種子下落碰撞聲音信號獲取步驟包括:雜交水稻種子單粒下落并與碰撞 板碰撞，聲音傳感器采集碰撞聲音信號，經數據線傳輸到計算機中；52. 雜交水稻種子下落碰撞聲音信號處理方法步驟包括:利用數字信號處理軟件對聲 音信號數據進行處理，獲得聲音信號時域特性曲線，并提取聲音信號時域最大幅值，同時對 信號進行傅立葉變換得到頻域特性曲線，并提取聲音信號頻域特征值。2. 根據權利要求1所述的基于聲學特性的雜交水稻裂穎種子檢測方法，其特征是S1中 所述的雜交水稻種子下落碰撞聲音信號獲取步驟包括： S1.1通過振動給料裝置振動給料，并保證每粒種子單粒下落，下落種子經溜槽進入漏 斗，雜交水稻種子經漏斗下落并與下方傾斜碰撞板碰撞，種子碰撞后沿著傾斜碰撞板下滑 進入分離系統把裂穎與正常水稻種子分離開； S1.2雜交水稻種子與碰撞板碰撞后，安裝在隔音管內部聲音傳感器采集種子與碰撞板 碰撞聲音信號，數據線傳輸聲音信號到計算機，計算機顯示和存儲聲音信號，便于聲音信號 的后續處理。3. 根據權利要求2所述的基于聲學特性的雜交水稻裂穎種子檢測方法，其特征是S2中 所述雜交水稻種子下落碰撞聲音信號處理方法步驟包括： S2.1利用數字信號處理方法對聲音信號數據進行處理，獲得聲音信號時域特性曲線即 電壓曲線、短時能量曲線、短時平均幅度曲線，通過分析聲音信號的時域特性曲線，比較分 析雜交水稻裂穎種子與正常種子之間聲音信號在時域各特征值的差異； S2.2對信號進行傅立葉變換得到頻域特性曲線，分析頻域信號功率譜密度最大值、功 率譜密度最小值和功率譜密度面積并提取聲音信號頻域特征值，比較分析雜交水稻裂穎種 子與正常種子之間聲音信號在頻域各特征值的差異。
【專利摘要】本發明涉及基于聲學特性的雜交水稻裂穎種子檢測方法，通過控制雜交水稻種子下落高度和聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板間距離來采集聲音信號，通過分析聲音信號的時域特性和頻域特性，實現雜交水稻正常種子和裂穎種子的識別和分選。具體步驟包括：振動給料裝置使雜交水稻種子單粒下落并與碰撞板碰撞，聲音傳感器采集種子與碰撞板碰撞聲音信號，數據線傳輸聲音信號到計算機，計算機顯示和存儲聲音信號；利用數字信號處理軟件對聲音信號數據進行處理，獲得聲音信號時域特性曲線，并提取聲音信號時域特征值：電壓幅值、短時能量、平均幅度；同時對信號進行傅立葉變換得到頻域特性曲線，并提取聲音信號頻域特征值：功率譜密度面積、功率譜密度最大值、功率譜密度最小值。
【IPC分類】G01N29/46, G01N29/04, G01N29/44
【公開號】CN105606707
【申請號】CN201610064212
【發明人】李毅念, 魏昌成, 易應武, 丁啟朔, 丁為民
【申請人】南京農業大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月27日