[发明专利]基于振动声音信号对地瓜质量评价的方法

权利要求书

1.基于振动声音信号对地瓜质量评价的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、地瓜声音信号的采集：利用钢球敲击地瓜的不同部位，再用麦克风连接电脑进行声音的收集；

S2、声音信号的预处理：采用MATLAB编程，对采集的声音信号进行去噪处理；

S3、声音信号特征值的提取：

(1)时域特征值：利用时域分析的算法，从所采集的声音信号当中提取3个显著相关的声学参数，其中分别为总能量、波形指标、最大振幅，其中，总能量的计算公式表示如下：

其中，E为总能量，x(i)为离散的声音信号能量，n为采样点，N为最大采样点数；

波形指标为声音信号的总能量和振幅宽度的均方根之比，其计算公式表示如下：

其中，Y₂为波形指标，x(i)为离散的声音信号能量，n为采样点，N为最大采样点数；

(2)频域特征值：将地瓜声音信号的频率定义在0-10000Hz范围内，将时频分布平均划分为若干个频率区段，再进行能量统计，得到分频能量，具体为：利用希尔伯特黄变换分析方法，对地瓜的振动声音信号进行分析，利用MATLAB试验测得声音信号的Hilbert谱，将各分频区域内的声音信号能量相加，得到各频域内的分频能量；

S4、基于以下模型完成地瓜水分、总糖、直链淀粉、支链淀粉含量的计算：

地瓜水分模型为Y₁(％)＝-0.149X₁₁+2.666X₁₂-0.593X₁₃+20.599X₁₄+67.721；其中，X₁₁、X₁₂、X₁₃、X₁₄分别表示最大振幅、5K-6KHz、8K-9KHz及9K-10KHz内的分频能量，Y₁(％)为地瓜水分含量；

地瓜总糖模型为Y₂(％)＝-1.753X₂₁-0.032X₂₂-0.705X₂₃+71.698；其中，X₂₁、X₂₂、X₂₃分别表示经SPSS主成分分析转换后的波形指标、总能量、200Hz内的分频能量，Y₂(％)为地瓜总糖含量；

地瓜直链淀粉模型为Y₃(％)＝2.980X₃₁-0.167X₃₂+32.149；其中，X₃₁、X₃₂分别表示经SPSS主成分分析转换后的波形指标、总能量，Y₃(％)为地瓜直链淀粉含量；

地瓜支链淀粉模型为Y₄(％)＝2.122X₄₁-0.685X₄₂-0.001X₄₃+0.414X₄₄+29.332，其中，其中X₄₁、X₄₂、X₄₃、X₄₄分别表示经SPSS主成分分析转换后的波形指标、总能量、200Hz内的分频能量、200-400Hz内的分频能量，Y₄(％)为地瓜支链淀粉含量。