一种粮食籽粒不完善度检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种粮食籽粒不完善度检测方法，属于粮食品质在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 粮食品质是衡量粮食质量的综合指标。影响粮食品质的因素是多种多样的，而其 中不完善籽粒含量过高是制约粮食品质的重要原因。根据国家标准GB1351-2008,将粮食籽 粒的胚或胚乳受到物理损伤或微生物侵害，但还有使用价值的粮食籽粒定义为不完善粒。 不完善粒主要包括破损粒、虫蚀粒、生芽粒、发霉粒等。由于粮食不完善粒的存在，降低了粮 食的种用品质和食用品质，同时还降低了粮食的工艺品质和食用品质（如口感、气味等）， 另一方面，不完善粒极易受到害虫和霉菌的侵害，不易安全储存，所以对粮食不完善粒的准 确检验显得尤为重要。
[0003] 目前对粮食不完善粒的检测主要是根据国家标准GB/T5494-2008依靠人工对抽 样籽粒进行计数，但是在粮食的一般性处理和运输过程中，不完善粒与正常粒是混合在一 起的，并且两者的比例非常小，因此为了能够客观准确的评价粮食品质，需要抽样的粮食籽 粒数量很多。但是，到目前为止，还没有有效的不完善粒检测方法，通常使用的方法包括浮 漂法、X射线法、虫卵爬行与咀嚼的声音探测法、二氧化碳检测法以及免疫学法，然而这些方 法不同程度的存在着检测速度慢、工作量大、仪器昂贵、仅能定量检测等缺陷。由于不完善 粒与正常粒相比其内部的物理或结构特性发生变化，因此本发明提出通过检测籽粒碰撞所 产生的声学信号检测粮食籽粒的不完善度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种粮食籽粒不完善度检测方法，用以解决传统的对粮食籽 粒不完善度的检测方法存在着检测速度慢、工作量大、仪器昂贵、仅能定量检测等缺陷的问 题。
[0005] 为实现上述目的，本发明的方案包括一种粮食籽粒不完善度检测方法，包括以下 步骤：获取每个粮食籽粒与特定物的碰撞声音信息，从碰撞声音信息提取设定的特征信息， 根据特征信息比较、判断粮食籽粒的不完善度。
[0006] 所述检测方法包括以下步骤：
[0007] 1)、对于同一粮食品种，分别选取S粒正常粒和T粒不完善粒，通过分别获取每个 籽粒的时域和/或频域信息，提取至少一个特征参数；
[0008]2)、将每个籽粒的特征参数作为三层BP神经网络的输入，利用所述S粒正常粒和 T粒不完善粒对所述神经网络进行训练，以实现对粮食籽粒的不完善度进行检测和识别。
[0009] 从每个籽粒的时域和频域信息中获取如下参数：碰撞声音信息的幅值最大值及其 所对应的最大值采样点；Weibull函数的三个参数：a、0、X(l;8个第一短时窗函数的归一 化方差值
【主权项】
1. 一种粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：获取 每个粮食籽粒与特定物的碰撞声音信息，从所述碰撞声音信息提取设定的特征信息，根据 所述特征信息比较、判断所述粮食籽粒的不完善度。
2. 根据权利要求1所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，所述检测方法包 括以下步骤： 1) 、对于同一粮食品种，分别选取S粒正常粒和T粒不完善粒，通过分别获取每个籽粒 的时域和/或频域信息，提取至少一个特征参数； 2) 、将每个籽粒的特征参数作为三层BP神经网络的输入，利用所述S粒正常粒和T粒 不完善粒对所述神经网络进行训练，以实现对粮食籽粒的不完善度进行检测和识别。
3. 根据权利要求2所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，从每个籽粒 的时域和频域信息中获取如下参数：碰撞声音信息的幅值最大值及其所对应的最大 值采样点；Weibull函数的三个参数：α、β、 X(l;8个第一短时窗函数的归一化方差值
;5个第二短时窗函数内的最大信号幅值 Ml、M2、M3、M4和M5 ;碰撞声音信息的离散傅里叶变换频谱的最大幅值及其所对应的频率 点；频谱最大幅值前后各15个频率点所对应的频谱幅值；一阶差分谱函数的最大值及其对 应的频率点；从参数中选取至少一个特征参数。
4. 根据权利要求3所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，所述Weibull函数 形式为
式中，Γ为Γ函数，α (>〇)为形状参数，β (>〇)为尺度参数，Xc^Weibull函数的起 始点，X为Weibull函数的自变量，x>X(l，Y为采样点X对应的幅值，N为采样点数。
5. 根据权利要求4所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，所述第一短时窗 函数的宽度为50点,计算所述第一短时窗函数内的方差σ
根据 得到8个归一化方差值σ;^ σ】4 、 、 、 、
6. 根据权利要求5所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，选取5个宽度为 10点的第二窗函数，从所述最大值采样点开始，分别计算所述5个第二窗函数内的最大幅 值，分别为Ml、M2、M3、Μ4和Μ5。
7. 根据权利要求6所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，按下式计算频谱 函数的一阶差分谱： F'（u) = F(u)-F(u-1)，F(U)为频谱函数，F'（u) -阶差分谱；求出一阶差分谱的最大 值及其对应的频率点。
8. 根据权利要求7所述的粮食籽粒不完善度检测方法，其特征在于，使用逐步判别分 析、多元线性回归和主成分分析等方法从所述参数中选取至少一个特征参数。
【专利摘要】本发明涉及一种粮食籽粒不完善度检测方法，包括以下步骤：获取每个粮食籽粒与特定物的碰撞声音信息，从碰撞声音信息提取设定的特征信息，根据特征信息比较、判断所述粮食籽粒的不完善粒。本发明具有如下优点：利用粮食籽粒自由落体过程中与金属板的撞击激发声音信号，通过对该信号特征参数的提取与分析检测不完善粒，因此本检测方法具有非接触的特点；在整个检测过程中，无需破坏粮食籽粒的物理结构，因此本检测方法具有无损检测的特点；本检测方法对粮食籽粒的种类及下落姿态没有特殊的要求和限制，通用性强。
【IPC分类】G01N29-036
【公开号】CN104535646
【申请号】CN201410787034
【发明人】樊超, 杨铁军, 张德贤, 杨红卫, 傅洪亮, 孙崇峰, 陈立, 刘兴家
【申请人】河南工业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月17日