[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

说明书

本发明公开了一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法，通过基于嵌入式在Android Studio 2.2（Google Inc.）开发平台下的编写的手机程序，对采集到的未知哈密瓜成熟度拍打声信号进行预处理分析、建立校正模型并进行检测分析，真正意义上实现了哈密瓜成熟度的快速无损检测。利用本发明提供的技术方案，用户在实际检测过程中，仅需在智能手机上点击安装成功的此款APP，在哈密瓜赤道部的另一侧拍打3次，就可获知哈密瓜是未熟还是成熟，并实现成熟哈密瓜的糖度检测，具有方便、高效、准确的特点。

技术领域

本发明涉及手机软件开发及农产品品质无损检测技术领域，特别是涉及一种基于智能手机声信号的哈密瓜成熟度快速检测方法。

背景技术

哈密瓜是新疆传统名优特产，在国内外市场上享有较高的声誉和知名度。目前哈密瓜的生产已由分散栽培逐渐形成了早、中、晚熟规模化生产和供应格局。根据2018年新疆统计年鉴可知，从2000年至2017年，哈密瓜种植面积从2.655万hm²增长到6.820万hm²，产量从51.22万t增长到246.42万t，哈密瓜每年出疆达到100万t，远销欧洲、东南亚、中西亚及港澳台等50多个国家和地区，为我国出口创汇4523万美元，已成为新疆重要经济作物和农民的重要收入来源。

哈密瓜的名牌效应使得全国部分省市也开始种植生产“哈密瓜”，如内蒙古、河北、海南、山东等省区种植面积正以惊人的速度扩增，这些省区采用温室等方式种植，打上“哈密瓜”的牌子提早上市，因运输线路短、成本低，严重冲击了新疆正宗哈密瓜市场，也导致新疆瓜农为抢上市时间，在瓜五、六成熟时采摘，有些瓜农还使用“乙烯利”等催熟剂，使生瓜流入市场。另外，由于园艺措施及光热水土不同，即使同一产地甚至同一瓜园哈密瓜成熟度也不一致，不加选择地采摘上市，使市场上充斥着过熟瓜和未熟瓜。

传统的哈密瓜成熟度检测方法多依赖瓜农丰富的经验或检测手段繁琐，多数检测方法会因为人疲劳或主观性而使检测精度不稳定不可靠。对消费者而言，几乎完全不具有判别哈密瓜成熟度能力和经验，在购买时既要担心熟不熟，还要发愁甜不甜，一旦吃上生瓜或过熟瓜，就会对哈密瓜销售及声誉形成了极大负面认识。因此，瓜农和消费者都迫切需要一种便携、易操作、快速、价廉的无损检测装置，实现哈密瓜成熟度较准确评判，这对维护哈密瓜优良品质的声誉以及提高新疆哈密瓜商品率和市场竞争力都具有重要意义。

经过几十年的发展，无损检测技术在西瓜/甜瓜成熟度检测领域取得了一定进展，并出现了一些可检测瓜果成熟度的便携式测试仪。Sugiyama 等（1998）基于声学特性研发了一种便携式硬度测试仪检测甜瓜的硬度。该测试仪麦克风未水平安装，采集甜瓜的声波速度误差较大，因而影响了甜瓜硬度检测精度。日本Seiki公司对其进行改进并研制了SA-1型硬度测试仪，该仪器可以检测甜瓜质地以确定每个甜瓜的最佳收获时间。声学法便携式检测仪在瓜园低噪声环境取得了较好检测效果，可以满足瓜农需求，但对甜瓜购买者而言，在市场高噪声环境使用，其检测精度会受到很大影响。Ito 等（2002）基于声振信号检测原理研制了声振便携式硬度仪，可以通过检测网纹甜瓜的硬度判别其成熟度和收获时间。Kuroki 等(2006)也采用压电传感器设计了一种便携装置判断甜瓜的成熟度，在此研究基础上，AVA 公司 (Applied Vibro Acoustic, Japan)研发一款西瓜内部品质检测装置，Zhang等（2018）认为压电传感器的激励力角度和位置对测量结果影响较大，尽管该检测仪器在实验室条件下取得了较高检测精度，但实际测试时水果却很难保证自由振动。上述瓜果成熟度检测仪尽管较为轻便，但若购买甜瓜而专门携带，仍然不太符合消费者使用习惯。近年来，随着移动互联网的快速发展，智能手机已成为人们现代生活中必不可少的设备之一，其内置的摄像头、麦克风等使移动感测颇具应用开发潜力，应该值得关注其在果蔬品质检测方面的研究进展，为实现哈密瓜成熟度便携快速检测提供了更为可行的思路。