一种基于超声波技术的检测种子净度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及种子净度检测领域，更具体设及一种基于超声波技术的检测种子净度 的方法。
【背景技术】
[0002] 我国农作物种业已经上升到了国家战略性、基础性核屯、产业的地位。品种好、品 质好的种子对提高作物单产、改善品质和保障国家粮食安全起着至关重要的作用，其中净 度是种子的播种质量评价指标之一。虫蛙种子检测属于净度检测范围之内，种子存在种植 或储藏过程中部分种子被虫蛙而导致整批种子净度降低的现象，虫蛙主要破坏了种子的胚 部，然而胚部被破坏W后种子将不能发芽，即种子无生活力，该样的破坏是不可逆，且该种 种子混杂在好的种子当中降低了整批种子的发芽率。检测并挑出虫蛙而导致胚部有孔洞而 无生活力的该部分种子对于提高种子的发芽率、农业的发展有重要的意义。
[0003] 目前国内外种子的净度提高方法主要有风选法、窝眼筒清选法、比重清选法等。然 而上述几种方法不能满足净度精选的要求，更无法筛选出胚部损伤的种子。
[0004] 超声波检测技术在农业上的应用也已经较为广泛，国外研究起步比较早。 E. Lacey(1994)利用超声波在食用油中的传播速度来判定其黏度，从而判断食用油的黏度 质量。Y.化eng等利用超声波检测技术，研制了马铃馨内部品质的超声无损检测系统，用该 系统来检测马铃馨质量品质。1986年，Brusewitz等研究了流动粮食碰撞噪声的测量方法。 研究表明；谷物巧粒的振动特性和弹性取决于谷物水分含量的大小，不同水分含量的谷物 在流动过程中碰撞物体表面时所产生的声压也不同。现有技术中并没有利用超声波检测技 术对种子净度进行检测的案例。
【发明内容】
[0005] (一）要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题是提出一种利用超声波技术对种子净度进行检测，提高 检测净度。
[0007] (二）技术方案
[000引为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于超声波技术的检测种子净度方 法，所述方法包括步骤：
[0009] S1、建立识别模型；
[0010] 利用空气禪合超声波设备采集种子的超声回波信号，作为训练样本；
[0011] 对所述训练样本进行去噪处理；
[0012] 对去噪处理后的所述训练样本进行特征提取，建立识别模型；
[0013] S2、利用所述识别模型对待检测样本进行检测。
[0014] 优选地，所述空气禪合超声波设备包括：
[0015] 发射源，发射激励信号；
[0016] 第一放大器，对所述激励信号进行放大处理；
[0017] 第一空气禪合超声换能器，对放大后的所述激励信号进行换能处理，之后对种子 进行照射；
[0018] 第二空气禪合超声换能器，采集种子透射的回波信号；
[0019] 第二放大器，对所述回波信号进行放大；
[0020] 滤波器，对放大后的所述回波信号进行滤波。
[0021] 优选地，所述激励信号为连续的正弦波信号，其频率与所述第一空气禪合超声换 能器的中屯、频率。
[0022] 优选地，所述空气禪合超声波设备还包括模数转换器，用于对滤波后的所述回波 信号进行模数转换。
[0023] 优选地，采用小波去噪方法对所述训练样本进行去噪处理。
[0024] 优选地，采用主成分分析方法对所述训练样本进行特征提取。
[00巧]优选地，采用K近邻方法化-Nearest Nei曲bor，KNN)建立所述识别模型。
[0026] 优选地，所述步骤S2具体包括W下步骤：
[0027] S21、利用空气禪合超声波设备采集种子的超声回波信号；
[002引 S22、对所述回波信号进行去噪处理；
[0029] S23、对去噪处理后的所述回波信号进行特征提取；
[0030] S24、利用所述识别模型找到所述特征对应的分类信息。
[0031] 优选地，所述步骤S23中，利用所述特征提取矩阵提取所述回波信号的特征。
[0032] 优选地，所述步骤S22中，采用小波去噪方法对所述回波信号进行去噪处理。
[003引 （S )有益效果
[0034] 本发明提供了一种基于超声波技术的检测种子净度方法，本发明采用超声波技术 对玉米种子净度进行检测，准确度高、无损、快速、无污染，克服了传统方法对破损颗粒种子 无法去除的缺点。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据该些附图获得其他的附图。
[0036] 图1是本发明的一种基于超声波技术的检测种子净度方法的流程图；
[0037] 图2是本发明中空气禪合超声波设备结构示意图；
[003引图3a是有孔洞种子原始回波信号图；
[0039] 图3b是有孔洞种子小波去噪后信号图；
[0040] 图3c是完好种子原始回波信号图；
[0041] 图3d是完好种子小波去噪后信号图；
[0042] 图4是PCA算法中，主成份贡献率示意图；
[0043] 图5a是手工钻洞颗粒与完好颗粒正面PCA空间分布图；
[0044] 图化是手工钻洞颗粒与完好颗粒反面PCA空间分布图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。W下实施例用于说明本发 明，但不能用来限制本发明的范围。
[0046] 实施例一；
[0047] 图1是本发明的一种基于超声波技术的检测种子净度方法的流程图；所述方法包 括步骤：
[0048] S1、建立识别模型；
[0049] 利用空气禪合超声波设备采集种子的超声回波信号，作为训练样本；
[0050] 采用小波去噪方法对所述训练样本进行去噪处理，采用主成分分析方法对所述训 练样本进行特征提取，并采用K近邻方法建立所述识别模型；
[0化1] S2、利用所述识别模型对待检测样本进行检测。
[0化2] 上述空气禪合超声波设备包括；发射源，发射激励信号；第一放大器，对所述激励 信号进行放大处理；第一空气禪合超声换能器，对放大后的所述激励信号进行换能处理，之 后对种子进行照射；第二空气禪合超声换能器，采集种子透射的回波信号；第二放大器，对 所述回波信号进行放大；滤波器，对放大后的所述回波信号进行滤波。
[0化3] 空气禪合超声波设备利用Tektronix AFG3102任意函数发生器产生12个周期 的连续正弦波信号原始的激励信号，频率为第一空气禪合超声换能器中屯、频率，经第一放 大器（中国；TekNet Electronics Company Amplifier Research 75A250A)，将激励信 号电压放大至200V，因实验放置种子需要，在两个换能器之间放置塑胶胶带一层，将种子 放置在胶带上。第一空气禪合超声换能器和第二空气禪合超声换能器型号均为Ultran NCG500-D13(中屯、频率为400曲Z，采用一发一收方式，中屯、相距40mm，穿透、聚焦式）；第二 放大器对第二空气禪合超声换能器接收的超声A波信号（回波信号）进行滤波并提高增益 为60地。空气禪合超声波设备还包括模数转换器，本发明采用NI-5114卡完成，W便上位机 采集超声回波信号数据。空气禪合超声波设备结构示意图如图2所示。
[0054] 原始空气禪合超声波A波信号噪声较大，对识别结果有一定的影响。小波分析 由于能同时在时频域中对信号进行分析，所W能有效的区分信号中突变部分和噪声，从而 实现对信号的去噪。本发明中采用Coiflets小波对