专利名称：一种禽蛋裂缝检测方法
技术领域：
本发明涉及自动化的禽蛋生产处理领域，尤其涉及禽蛋裂缝检测方法。
背景技术：
鸡蛋、鸭蛋等禽蛋，由于其丰富的营养价值，是人们的一种主要食物。随着 现代化养禽场的发展，在家禽产下禽蛋后，后续所需的自动化处理程度也越来越 高，人们己经开发出一系列自动化机械，对禽蛋实现清洗、分级、坏蛋剔除等功 能。从而大大提高了劳动生产率。在这之中，禽蛋裂缝的自动检测是一项十分重 要的任务。
针对禽蛋裂缝的自动检测，人们已经开展了一些研究。现在最主要的方法还 是采用声学的方法进行检测，主要原理为首先采用一小锤敲击蛋壳，然后用话筒 记录蛋壳的声音响应，之后通过不同的信号处理方法，对声音响应进行处理，从 而实现禽蛋裂缝的检测。但是，目前人们所采用的各种信号处理方法都还存在着 一定的缺陷，导致判断手段不够直观，判断难度大不准确，不太适应禽蛋自动化 处理的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种判断较为方便直观、更加灵敏、稳 定的禽蛋裂缝检测方法。为此，本发明采用以下技术方案采用短时傅立叶变换 技术，对禽蛋敲击的声音响应信号进行分析，以得到声音响应信号在频域的局部、 暂态的信息，并以二维的形式表示，从而进行裂缝检测；它包括以下步骤:，并 包括以下步骤1) 、击打禽蛋；
2) 、拾取禽蛋受到打击后的声音响应，放大后，再经过A/D转换器转换成 数字信号；
3) 、根据选取好的短时傅立叶变换长度，以时间为顺序，对各段声音信号依 次进行短时傅立叶变换，将原始的时域上的声音信号变换到频域上，得到各个时 间点上声音信号的频率信息；
4) 、分别以时间和频率为坐标轴，建立二维坐标系，绘制各个时间点上各个 频率分量的幅值信息，得到一张二维频率信号分布5) 、根据二维频率信号分布图的二维图形模式判断禽蛋是否有裂缝。 由于采用本发明的技术方案，本发明对每个时间点上的声音信号进行短时傅
立叶变换，在短时傅立叶变换的基础上，得到以时间为横坐标，频率为纵坐标的 二维频率分量的幅值分布图，然后通过对二维图形的识别，能够直观、快速、方 便地实现禽蛋裂缝的检测，具有更好的灵敏度和稳定性。
图1为实现本发明所提供方法的硬件框图。
图2为利用本发明方法所得到的完整禽蛋的二维频率分布图。
图3为利用本发明方法所得到的有裂缝禽蛋的二维频率分布图。
具体实施例方式
参照图l，附图标记l为待测鸡蛋，本实施例所采用的硬件包括
1) 、小锤2，它可用较硬的木质材料或高分子材料制作；
2) 、声音传感器3，它可采用一般的驻极体话筒；
3) 、前置放大器4和A/D转换器5，也可采用常用的相应装置；
4) 、计算机6。
在本实施例中，所采用的信号采样频率为200kHz。声音信号转换成数字信 号之后，传输到计算机内，之后由计算机进行短时傅立叶变换，并画出相应的二 维频率分布图，以实现检测。短时傅立叶变换的长度可根据禽蛋声音信号的持续 时间和A/D转换器所使用的采样频率确定。 一般情况下，短时傅立叶变换的长 度可以选择为256点，512点或1024点。本实施例中，所采用的短时傅立叶变 换的长度为512点。
本实施例的步骤如下对禽蛋1通过小锤2施加一快速的机械打击，然后， 通过声音传感器3拾取禽蛋1受到打击后的声音响应。声音传感器3所拾取的 微弱信号经过前置放大器4的放大和处理之后，再经过A/D转换器5，转换成数 字信号之后，达到计算机6。
计算机根据选取好的变换长度，以时间为顺序，对各段声音信号依次进行短 时傅立叶变换，将原始的时域上的声音信号变换到频域上，得到各个时间点上声 音信号的频率信息。
计算机以时间为横坐标，以频率为纵坐标，绘制各个时间点上频率信息，得 到一张二维频率信号分布图。本实施例中二维频率信号分布图是采用商用软件 MATLAB绘制的，可以采用其他软件如EXCEL等绘制或自行使用通用计算机语 言进行编程绘制。
在以上所得到的图形上，若是完整的禽蛋，则图形显示为一单一的主峰，其 图形如图2所示；若是有裂缝的禽蛋，则所得到的图形有两个或多个主峰，其图 形如图3所示。从而通过对图形的观察，可进行直观、快速、准确的禽蛋裂缝判 断。
本发明所采用方法的判断原理为，当禽蛋蛋壳是完整时，它在外力的作用下， 所产生的声音信号比较纯净，从频域的角度来讲，这样的声音只有一单一主频； 而当禽蛋蛋壳有裂缝时，在外力作用下，它的声音响应比较繁杂，从频域的角度 讲，这样的信号将会有两个或多个主峰。同时，禽蛋在受到外力作用之后产生声
音信号是一个非稳态信号。目前所报道的禽蛋裂缝处理方法，大多采用傅立叶变 换对整个声音信号进行变换，然后对频率成分进行识别。由于禽蛋的声音响应信
号为非稳态信号，因此采用这样的方法将会使得极短的有用信号被大量的背景信 号平均，结果在频域上有用信号的幅值大大降低。而本发明所采用的短时傅立叶 变换方法，对每个时间点上的声音信号进行短时傅立叶变换；之后，在短时傅立 叶变换的基础上，得到以时间为横坐标，频率为纵坐标的二维频率分布图，通过 对二维图形的识别，来达到禽蛋裂缝的检测，检测方法更直观、准确、快速，具 有更好的灵敏度和稳定性。
权利要求
1、一种禽蛋裂缝检测方法，其特征在于采用短时傅立叶变换技术，对禽蛋敲击的声音响应信号进行分析，以得到声音响应信号在频域的局部、暂态的信息，并以二维的形式表示，从而进行裂缝检测；它包括以下步骤1)、击打禽蛋；2)、拾取禽蛋受到打击后的声音响应，放大后，再经过A/D转换器转换成数字信号；3)、根据选取好的短时傅立叶变换长度，以时间为顺序，对各段声音信号依次进行短时傅立叶变换，将原始的时域上的声音信号变换到频域上，得到各个时间点上声音信号的频率信息；4)、分别以时间和频率为坐标轴，建立二维坐标系，绘制各个时间点上各个频率分量的幅值信息，得到一张二维频率信号分布图；5)、根据二维频率信号分布图的二维图形模式判断禽蛋是否有裂缝。
2、 如权利要求1所述的一种禽蛋裂缝检测方法，其特征在于它根据禽蛋声 音信号的持续时间和A/D转换器所使用的采样频率，确定短时傅立叶变换的长 度。
全文摘要
本发明提供了一种禽蛋裂缝检测方法。它依次包括以下步骤1)击打禽蛋；2)拾取禽蛋受到打击后的声音响应，放大后，再经过A/D转换器转换成数字信号；3)根据选取好的短时傅立叶变换长度，以时间为顺序，对各段声音信号依次进行短时傅立叶变换，将原始的时域上的声音信号变换到频域上，得到各个时间点上声音信号的频率信息；4)分别以时间和频率为坐标轴，建立二维坐标系，绘制各个时间点上各个频率分量的幅值信息，得到一张二维频率信号分布图；5)根据二维频率信号分布图的二维图形模式判断禽蛋是否有裂缝。通过采用本发明的技术方案，能够直观、快速、方便地实现禽蛋裂缝的检测，具有更好的灵敏度和稳定性。
文档编号G01N29/34GK101358950SQ20081012044
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者坚 吴, 平建峰, 应义斌 申请人:浙江大学