[发明专利]一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法

权利要求书

1.一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法，其特征在于：具体操作步骤如下：

步骤一：依据园艺以及果农种植经验，首先选取采集未熟、适熟和过熟3种成熟度的哈密瓜试样，以备用；

步骤二：使用安装Android Wave应用程序的智能手机录制声信号，录制时环境噪声为80 dB（相当于闹市噪声音量），用户一般习惯通过拍打赤道部选购哈密瓜，在哈密瓜近赤道部均布的8个位置点分别用手拍打3次，拍打时手机在拍打点对应的一侧录制信号，声信号为WAV格式，采样率设置为44.1 kHz；

步骤三：对录制的原始声信号进行预处理，提取包含哈密瓜成熟度特征量的单次拍打声信号，使用滤波器滤波进一步去除声信号中的噪声，然后对已滤波的时域信号进行幅值归一化处理，最后对时域信号进行频域变换获取频域信号；

步骤四：在进行声信号预处理后，提取11个特征量，其中过零率、平均幅度差函数、短时能量、第1、2、3、4子带短时能量比、帧能量是从时域信号中提取，频谱质心、带宽与共振频率是从频域信号中提取；

步骤五：将步骤四计算提取的不同成熟度哈密瓜声信号特征量进行差异显著性分析，分别确定与未熟、适熟和过熟3种成熟度显著相关的声信号时频域特征量；

步骤六：采用支持向量机（SVM）分类器进行训练和和性能评价，找到可用于识别和分类哈密瓜不同成熟度的特征量，确定可判别哈密瓜成熟与未熟的成熟分类器以及可判别适熟与过熟的适熟分类器；

步骤七：步骤六解决了哈密瓜是否成熟和过熟的问题后，继续以剔除了过熟和未熟的哈密瓜为研究对象，分析步骤四声信号中提取的特征量与哈密瓜糖度的相关性，并采用多元回归分析方法构建糖度检测模型，实现哈密瓜糖度的判断；

步骤八：由声信号录制子程序、声信号分析与处理子程序、哈密瓜成熟度判别子程序、用户交互子程序组成的手机安卓应用程序，安装到智能手机中，利用手机android应用实现哈密瓜成熟度的快速检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法，其特征在于：步骤三中所述单次拍打声信号的提取采用均方根值RMS法，将不同环境噪声段RMS倍数设为阈值，当声信号RMS值低于阈值将其标记为0，高于阈值标记为1；对于本研究哈密瓜拍打声信号而言，信号标记从0到1变化时作为单次拍打信号的起始点，从1到0变化作为单次拍打声信号的结束点，相邻的起始点与结束点之间存在一次拍打声信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法，其特征在于：步骤三中所述时域信号的频域变换快速傅里叶变换（FFT）对时域信号进行自谱分析，FFT点数选为4096点（2048×2）。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法，其特征在于：步骤五中所述SVM分类器的核函数采用径向基核函数。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法，其特征在于：步骤七中所述基于Android哈密瓜成熟度检测的应用软件开发所述主要包括声信号录制、声信号分析与处理、哈密瓜成熟度判别3个子程序，声信号录制子程序实现智能手机上麦克风录制并存储拍打哈密瓜的声信号；声信号分析与处理子程序实现声信号特征量的计算；哈密瓜成熟度判别子程序将声信号特征量输入成熟度分类器与糖度检测模型，用户交互子程序显示应用程序主界面，信号录制界面以及结果界面。