基于聲學(xué)特性的雜交水稻裂穎種子檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種基于雜交水稻種子聲學(xué)特性的裂穎種子檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雜交水稻種子存在較嚴(yán)重的裂穎現(xiàn)象，這是不育系的一種遺傳特性。雜交水稻制 種時(shí)不育系通過延長開穎時(shí)間來增加捕獲花粉的機(jī)會(huì)，在長時(shí)間的開穎過程中，內(nèi)、外穎會(huì) 因日曬、失水等而老化甚至皺縮，致使受粉后穎花的閉穎能力明顯降低，部分穎花的內(nèi)、外 穎不能完全閉合而形成開裂粒，或者內(nèi)、外穎雖能勉強(qiáng)閉合但不能嚴(yán)密勾合而形成裂穎粒。 這兩種情況我們都稱為雜交水稻種子裂穎。
[0003] 水稻種子在成熟過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生稻殼的裂穎，出現(xiàn)裂穎之后會(huì)影響種子發(fā) 芽性能，包括活力降低、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率降低，秧苗品質(zhì)降低，甚至最終影響水稻產(chǎn)量。對(duì)水 稻種子裂穎的檢測(cè)不僅能有效地控制水稻的發(fā)芽率，而且有效地促進(jìn)水稻幼苗的生長優(yōu)勢(shì) 和后續(xù)水稻產(chǎn)量?，F(xiàn)階段水稻種子裂穎檢測(cè)方法有水選法和圖像處理方法。水選法僅能用 于即將播種育苗的水稻種子，而圖像處理方法必須保證裂穎一側(cè)正對(duì)照相設(shè)備，因此目前 這兩種方法存在不足，很難實(shí)際應(yīng)用于水稻種子裂穎檢測(cè)和分選。
[0004] 現(xiàn)階段國內(nèi)外已有利用農(nóng)畜產(chǎn)品的聲學(xué)特性對(duì)農(nóng)畜產(chǎn)品裂紋特征進(jìn)行檢測(cè)和分 選的研究。例如閉口和開口開心果撞擊到金屬表面的聲音信號(hào)檢測(cè)，開口與未開口松子碰 撞聲音檢測(cè)，玉米裂紋聲學(xué)撞擊特性檢測(cè)，空殼、飽滿正常榛子和飽滿開殼榛子撞擊到金屬 聲音信號(hào)檢測(cè)，雞蛋裂紋聲音信號(hào)檢測(cè)。
[0005] 本發(fā)明通過控制雜交水稻種子下落高度和聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板間距離 來采集聲音信號(hào)，通過分析聲音信號(hào)的時(shí)域特性和頻域特性，分析其電壓幅值、短時(shí)能量、 平均幅度、功率譜密度面積、功率譜密度最大值、功率譜密度最小值，實(shí)現(xiàn)雜交水稻正常種 子和裂穎種子的識(shí)別。
[0006] 本發(fā)明通過利用雜交水稻種子聲學(xué)特性識(shí)別裂穎和正常種子將有利于裂穎雜交 水稻種子的分選，提高雜交水稻種子整體發(fā)芽性能和秧苗品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] (一)要解決的技術(shù)問題
[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:利用聲學(xué)傳感器獲取下落水稻種子與碰撞板碰撞聲 音信號(hào)，通過數(shù)字信號(hào)處理方法在時(shí)域和頻域分析處理，分析電壓幅值、短時(shí)能量、平均幅 度、功率譜密度面積、功率譜密度最大值、功率譜密度最小值，提取特征值，對(duì)比分析雜交水 稻正常種子和裂穎種子幅值差異，確定出區(qū)分的幅值閾值，利用此閾值對(duì)雜交水稻正常種 子和裂穎種子進(jìn)行識(shí)別和分選。
[0009] (二)技術(shù)方案
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于聲學(xué)特性的雜交水稻裂穎種子檢測(cè)和識(shí) 別方法，該方法包括步驟：
[0011] 雜交水稻種子下落碰撞聲音信號(hào)獲取步驟包括:振動(dòng)給料裝置使雜交水稻種子單 粒下落并與碰撞板碰撞，種子與碰撞板碰撞聲音信號(hào)經(jīng)過聲音傳感器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)接收信 號(hào)并存儲(chǔ)聲音信號(hào)。
[0012] 通過振動(dòng)給料裝置振動(dòng)給料，并保證每粒種子單粒下落，下落種子經(jīng)溜槽進(jìn)入漏 斗，雜交水稻種子經(jīng)漏斗下落并與下方傾斜碰撞板碰撞，種子碰撞后沿著傾斜碰撞板下滑 進(jìn)入分離系統(tǒng)把雜交水稻正常種子和裂穎種子分離開。
[0013] 雜交水稻種子與碰撞板碰撞后，安裝在隔音管內(nèi)部聲音傳感器采集種子與碰撞板 碰撞聲音信號(hào)，數(shù)據(jù)線傳輸聲音信號(hào)到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)顯示和存儲(chǔ)聲音信號(hào)，便于聲音信號(hào) 處理的后續(xù)處理。
[0014] 雜交水稻種子下落碰撞聲音信號(hào)處理方法步驟包括:利用數(shù)字信號(hào)處理軟件對(duì)聲 音信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得聲音信號(hào)時(shí)域特性曲線，并提取聲音信號(hào)時(shí)域特征值，同時(shí)對(duì)信 號(hào)進(jìn)行傅立葉變換得到頻域特性曲線，并提取聲音信號(hào)頻域特征值。
[0015] 利用數(shù)字信號(hào)處理軟件對(duì)聲音信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得聲音信號(hào)時(shí)域特性曲線， 并提取聲音信號(hào)時(shí)域特征值，比較分析雜交水稻裂穎種子與正常種子之間聲音信號(hào)時(shí)域特 性差異，并找到一個(gè)閾值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)；
[0016] 對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換得到頻域特性曲線，并提取聲音信號(hào)頻域特征值，比較分 析雜交水稻裂穎種子與正常種子之間聲音信號(hào)在不同頻域時(shí)電壓幅值變化和頻域特性差 異。
[0017](三)有益效果
[0018] 本發(fā)明獲取雜交水稻種子下落后與碰撞板碰撞產(chǎn)生聲音信號(hào)，通過分析裂穎水稻 種子與正常水稻種子下落碰撞聲學(xué)信號(hào)特性差異性，獲得區(qū)分裂穎水稻種子與正常水稻種 子的電壓閾值、短時(shí)能量閾值、短時(shí)平均幅度閾值，利用閾值把雜交水稻正常種子和裂穎種 子區(qū)分開。通過雜交水稻正常種子和裂穎種子下落碰撞聲學(xué)信號(hào)在頻域分析，獲得區(qū)分裂 穎水稻種子與正常水稻種子功率譜密度面積閾值、功率譜密度最大值閾值、功率譜密度最 小值閾值，將雜交水稻正常種子與裂穎種子區(qū)分開。通過利用雜交水稻種子聲學(xué)特性檢測(cè) 方法把裂穎水稻種子與正常水稻種子區(qū)分開，有利于提高雜交水稻種子的發(fā)芽率、幼苗生 長性能甚至后續(xù)水稻生長和產(chǎn)量。
【附圖說明】
[0019] 圖1雜交水稻正常和裂穎種子電壓典型波形圖；
[0020] 圖2雜交水稻正常和裂穎種子短時(shí)能量典型波形圖；
[0021 ]圖3雜交水稻正常和裂穎種子平均幅度典型波形圖；
[0022] 圖4雜交水稻正常和裂穎種子功率譜密度典型波形圖；
[0023] 圖5兩優(yōu)108雜交水稻種子綜合識(shí)別率圖；
[0024] 圖6兩優(yōu)108雜交水稻種子最優(yōu)位置聲音電壓值(H=150mm、h = 10mm)圖。
[0025] 其中(a)為雜交正常水稻種子，（b)為雜交裂穎水稻種子。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明提出的基于雜交水稻種子聲學(xué)特性的裂穎種子檢測(cè)方法，結(jié)合附圖和實(shí)施 例詳細(xì)說明如下。
[0027] 試驗(yàn)材料:試驗(yàn)雜交水稻種子品種分別為兩優(yōu)108(湖南神農(nóng)大豐種業(yè)科技有限責(zé) 任公司生產(chǎn)）；
[0028] 雜交水稻種子下落碰撞聲音信號(hào)獲取步驟包括