3種天牛幼蟲(chóng)蛀食振動(dòng)小波包特征及其識(shí)別*

劉圣煌 楊江天 崔建新

(1.北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院 北京 100044； 2.河南科技學(xué)院害蟲(chóng)天敵繁育研究中心 新鄉(xiāng)453003)

天牛是鞘翅目(Coleoptera)葉甲總科(Chrysomeloidea)天?？?Cerambycidae)昆蟲(chóng)的總稱(chēng)，全世界已知超過(guò)2萬(wàn)種，我國(guó)有4 000多種(王直誠(chéng)， 2014)，絕大多數(shù)為各類(lèi)樹(shù)木的蛀干害蟲(chóng)。天牛幼蟲(chóng)在樹(shù)木內(nèi)部蛀食樹(shù)干，通常會(huì)引起樹(shù)木生長(zhǎng)受阻，產(chǎn)量減低，樹(shù)勢(shì)削弱，壽命縮短。受害嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致樹(shù)木迅速枯萎與死亡。此外，被蛀食的樹(shù)木容易引起其他害蟲(chóng)及病菌的侵入，易受大風(fēng)吹折。林木受蛀害后，品相必然會(huì)降低，甚至失去觀(guān)賞性和商品價(jià)值。例如栗山天牛(Massicusraddei)在我國(guó)東北地區(qū)為害櫟樹(shù)每年造成數(shù)十億元經(jīng)濟(jì)損失(唐艷龍等， 2011)； 云斑天牛(Batocerahorsfieldi)嚴(yán)重為害白蠟(Fraxinuschinensis)、楊樹(shù)(Populus)、柳(Salix)、榆(Ulmus)、桑(Morus)、核桃(Juglansregia)等林木，對(duì)我國(guó)城市園林綠化景觀(guān)造成巨大危害(嚴(yán)敖金等， 1997； 路紀(jì)芳等， 2016)； 滅字脊虎天牛(Xylotrechusquadrips)為害經(jīng)濟(jì)作物咖啡(Coffea)，在印度每年造成大約2億美元的損失(付興飛等， 2020)。同時(shí)天牛幼蟲(chóng)會(huì)隨著木材的流動(dòng)在世界范圍內(nèi)遷移，造成生物入侵，對(duì)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定造成威脅。天牛不同種間的生物學(xué)習(xí)性差異很大，如栗山天牛在遼寧3年1代，云斑天牛在華北地區(qū)2年1代，滅字脊虎天牛在云南1年1代或2代(肖剛?cè)幔?1991； 唐艷龍等， 2011； 楊文波等， 2017)。天牛幼蟲(chóng)存活在樹(shù)干內(nèi)部，傳統(tǒng)的農(nóng)藥毒殺防治效果不佳而且污染環(huán)境，因而采用寄生蜂進(jìn)行生物防治是常用的控制方法。利用腫腿蜂防治天牛幼蟲(chóng)是我國(guó)最為重要的生防措施之一，在防治栗山天牛時(shí)，釋放白蠟吉丁腫腿蜂(Sclerodermuspupariae)防治的最佳時(shí)期是每年的8—9月和次年的5—6月，栗山天牛的幼蟲(chóng)齡期分別為1齡和2齡，寄生率和致死率較高，防治效果最好(唐艷龍等， 2014)。而利用川硬皮腫腿蜂(Sclerodermussichuanensis)防治云斑天牛的最佳時(shí)間是6月中旬至7月中旬，此期云斑天牛的幼蟲(chóng)齡期適宜(楊樺等， 2011； 梅增霞等， 2014； 肖剛?cè)幔?1991)。由于利用寄生蜂只能針對(duì)某一種天牛或某些類(lèi)天牛的特定發(fā)育階段寄生。因此，在不破壞樹(shù)干的前提下，確定天牛幼蟲(chóng)的種類(lèi)，了解其生物學(xué)習(xí)性，可以準(zhǔn)確地指導(dǎo)適時(shí)防治，是開(kāi)展天牛類(lèi)隱蔽蛀干害蟲(chóng)科學(xué)防治的關(guān)鍵技術(shù)。

目前常用的蛀木害蟲(chóng)檢測(cè)方法仍為目視、剖檢、敲擊等人工檢測(cè)手段(潘杰等， 2013)。此種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、效率低。同時(shí)由于檢測(cè)方法沒(méi)有工程化，準(zhǔn)確性受檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的限制。目前常用的工程化檢測(cè)方法有X光檢測(cè)法和聲音檢測(cè)法。X光檢測(cè)法存在以下問(wèn)題： 1) 設(shè)備笨重且價(jià)格昂貴，不適合野外使用； 2) 難以確定天牛的種類(lèi)； 3) X射線(xiàn)對(duì)人體有一定的傷害。利用害蟲(chóng)發(fā)出的聲音識(shí)別害蟲(chóng)種類(lèi)已經(jīng)有成功的報(bào)道，卜宇飛等(2016)利用Adobe Audition 3.0和MATLAB完成了對(duì)7種害蟲(chóng)聲音信號(hào)的采集分析處理，有效提取了害蟲(chóng)聲音特征。Mankin等(2008)在消音箱內(nèi)采集害蟲(chóng)發(fā)出的聲音信號(hào)，進(jìn)行頻譜分析，成功識(shí)別出樹(shù)干內(nèi)天牛幼蟲(chóng)種類(lèi)。但害蟲(chóng)發(fā)出的聲音信號(hào)信噪比低，且易受到環(huán)境噪音干擾，實(shí)際應(yīng)用受到很大限制。本文提出了通過(guò)采集分析幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，檢測(cè)天牛種類(lèi)方法，克服了聲音檢測(cè)方法的缺點(diǎn)，同時(shí)具有價(jià)格低廉、檢測(cè)時(shí)對(duì)樹(shù)木傷害小的突出優(yōu)點(diǎn)，有很好的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)樹(shù)木及天牛幼蟲(chóng)種類(lèi)見(jiàn)表1。試驗(yàn)地點(diǎn)為河南省新鄉(xiāng)市人民公園，測(cè)試時(shí)間為2017年7月18日，采樣時(shí)氣溫約為33 ℃，當(dāng)天氣溫均值28 ℃。

表1 試驗(yàn)樹(shù)木及天牛幼蟲(chóng)種類(lèi)Tab.1 Species of trees and longicorn larvae

1.2 方法

振動(dòng)傳感器采用江蘇聯(lián)能電子有限公司生產(chǎn)的YD-189型壓電式加速度計(jì)，靈敏度5.015 V·g-1，頻率范圍0.2～5 000 Hz，最大橫向靈敏度<5%，量程±5 g。數(shù)據(jù)采集器為基于NImyDAQ開(kāi)發(fā)的便攜式測(cè)振儀，適合野外環(huán)境下使用。

信號(hào)采集選擇無(wú)風(fēng)(至少?zèng)]有強(qiáng)風(fēng))晴朗天氣條件下進(jìn)行，這是因?yàn)榇箫L(fēng)會(huì)造成林木樹(shù)干晃動(dòng)，對(duì)害蟲(chóng)蛀木振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生干擾。天牛幼蟲(chóng)蛀木振動(dòng)信號(hào)采集辦法如下：

1)為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，應(yīng)提前進(jìn)行調(diào)查，選擇只有一種天牛幼蟲(chóng)的樹(shù)木進(jìn)行試驗(yàn)。挑選糞孔附近的樹(shù)干表面，削去樹(shù)皮并刮出一個(gè)φ20 mm的平面，用502膠將傳感器黏接在樹(shù)干上。

2)用便攜式檢測(cè)儀采集天牛蛀木振動(dòng)信號(hào)。設(shè)定采樣頻率10 000 Hz，每段采樣時(shí)間120 s。程控放大增益為小樹(shù)(周長(zhǎng)小于80 cm)200倍，大樹(shù)(周長(zhǎng)大于80 cm)400倍。這樣選擇程控增益放大倍數(shù)的目的是盡量將微弱的蛀木振動(dòng)信號(hào)放大到數(shù)據(jù)采集器滿(mǎn)量程以下，半量程以上。每種樹(shù)采集20棵的樣本。

采集數(shù)據(jù)以后，解剖樹(shù)干，如果樹(shù)干內(nèi)有1只以上天牛幼蟲(chóng)或其他蛀干害蟲(chóng)，將這組數(shù)據(jù)剔除，即保證分析的數(shù)據(jù)都只有1只天牛幼蟲(chóng)。對(duì)各種天牛幼蟲(chóng)初步鑒定后，分別罩籠飼養(yǎng)，直至飼養(yǎng)出成蟲(chóng)完全確定種類(lèi)為止。天牛成蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)常年進(jìn)行，種類(lèi)監(jiān)測(cè)結(jié)果與室內(nèi)罩籠飼養(yǎng)結(jié)果相互確認(rèn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)篩選

卜宇飛等(2017)用紅外攝像機(jī)觀(guān)測(cè)天牛幼蟲(chóng)在蛀道內(nèi)的活動(dòng)，同時(shí)采集幼蟲(chóng)發(fā)出聲音信號(hào)，找到了天牛幼蟲(chóng)活動(dòng)的聲音信號(hào)特征(表2)。“振是聲之源”——振動(dòng)擠壓周?chē)目諝?，產(chǎn)生聲音。天牛幼蟲(chóng)活動(dòng)聲音信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)有同樣的特征(劉圣煌， 2019)。根據(jù)這一原理進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)篩選，天牛幼蟲(chóng)在蛀道內(nèi)活動(dòng)引發(fā)的樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)由一系列沖擊振蕩組成，如圖1所示。從表2中可以看出，外界干擾與天牛幼蟲(chóng)活動(dòng)引起的振動(dòng)在波形和相對(duì)幅值上存在比較大的差別，可以據(jù)此進(jìn)行篩選，找出天牛幼蟲(chóng)蛀食振動(dòng)。

圖2為光肩星天牛幼蟲(chóng)的蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)，圖3為由于風(fēng)引發(fā)的樹(shù)干振動(dòng)，圖4未定性的樹(shù)干振動(dòng)。可以看出，圖2、3、4的波形明顯不同。通過(guò)此種方法可以篩選出由天牛幼蟲(chóng)活動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。

圖1 天牛幼蟲(chóng)活動(dòng)引起的樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)Fig.1 The vibration signal of tree trunk caused by longicorn larvae

表2 天牛幼蟲(chóng)行為占比及特征①Tab.2 Behavioral proportions and characteristics of longicorn larvae

圖2 光肩星天牛蛀食二球懸鈴木樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)波形Fig.2 The vibration signal of Anoplophora glabripennis larva boring tree trunk of Platanus acerifolia

圖3 風(fēng)吹引發(fā)的樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)波形Fig.3 The vibration signal caused by wind blows

圖4 未定性樹(shù)干振動(dòng)波形Fig.4 The undetermined trunk vibration waveform

天牛幼蟲(chóng)在蛀道內(nèi)除了蛀食行為外，還存在清理蛀道、自衛(wèi)、爬行等其他的行為，這些行為都會(huì)引起樹(shù)干的振動(dòng)。分析蛀食振動(dòng)信號(hào)需要排除天牛幼蟲(chóng)蛀食以外活動(dòng)引起振動(dòng)的干擾。相關(guān)研究(卜宇飛等， 2017)表明，天牛幼蟲(chóng)在蛀道內(nèi)不同活動(dòng)引起樹(shù)干振動(dòng)的相對(duì)幅值和波形存在差異。蛀食振動(dòng)引起的沖擊最大，上升沿一個(gè)非常陡的脈沖，然后迅速衰減，持續(xù)時(shí)間短，最大的相對(duì)振幅可達(dá)0.8，明顯大于其他3類(lèi)行為引起的振動(dòng)； 天牛幼蟲(chóng)在蛀道內(nèi)爬行引起的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)且不規(guī)律，振幅有波動(dòng)，相對(duì)振幅一般不超過(guò)0.2，在4類(lèi)行為中最?。?天牛幼蟲(chóng)清理蛀道引起的樹(shù)干振動(dòng)存在一個(gè)較大的沖擊，相對(duì)振幅值可達(dá)0.5～0.6，僅次于蛀食振動(dòng)； 天牛幼蟲(chóng)自衛(wèi)引起的振動(dòng)波形間隔時(shí)間極短，一般小于50.0 ms，連續(xù)出現(xiàn)，振幅大于爬行引起的振動(dòng)，相對(duì)振幅可達(dá)0.4。根據(jù)上述特點(diǎn)，篩選天牛幼蟲(chóng)不同行為引起的樹(shù)干振動(dòng)。圖5為天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)波形，圖6為幼蟲(chóng)清理蛀道樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)波形，圖7為天牛幼蟲(chóng)自衛(wèi)引發(fā)的樹(shù)干振動(dòng)波形。由于爬行引發(fā)的振動(dòng)最大相對(duì)振幅值為0.2，未采集到振動(dòng)波形。

圖5 云斑天牛幼蟲(chóng)蛀食白蠟樹(shù)樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)波形Fig.5 The vibration signal of Batocera horsfieldi larva boring tree trunk of Fraxinus chinensis

圖6 云斑天牛幼蟲(chóng)清理白蠟樹(shù)樹(shù)干蛀道振動(dòng)信號(hào)波形Fig.6 The vibration signal of Batocera horsfieldi larva cleaning feces in tree trunk of Fraxinus chinensis

圖7 云斑天牛幼蟲(chóng)在白蠟樹(shù)樹(shù)干內(nèi)自衛(wèi)活動(dòng)的振動(dòng)信號(hào)波形 Fig.7 The vibration signal of self-defense of Batocera horsfieldi larva in tree trunk of Fraxinus chinensis

圖8 云斑天牛蛀食白蠟樹(shù)樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)變分模態(tài)分解Fig.8 The variational mode decomposition of the vibration signal of Batocera horsfieldi larva boring tree trunk of Fraxinus chinensis

2.2 振動(dòng)信號(hào)降噪

使用變分模態(tài)分解(variational mode decomposition,VMD) (Dragomiretskiyetal.， 2014) 對(duì)采集到的害蟲(chóng)蛀木振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行降噪處理。其原理是先將原始信號(hào)分解成一系列本征模態(tài)函數(shù)(intrinsic mode function,IMF)，檢測(cè)各本征模態(tài)函數(shù)找出噪聲分量，濾除噪聲分量后重構(gòu)原信號(hào)。使用中心判別法實(shí)驗(yàn)確定變分模態(tài)分解最佳模態(tài)個(gè)數(shù)為8，懲罰因子為2 000。本文采用波形與時(shí)間熵判別法識(shí)別噪聲和有用信號(hào)。

截取天牛幼蟲(chóng)蛀食振動(dòng)信號(hào)前1 000個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采樣頻率為10 000 Hz，因此實(shí)際振動(dòng)信號(hào)的長(zhǎng)度約為0.1 s(100 ms)。害蟲(chóng)蛀食振動(dòng)信號(hào)通常在短時(shí)間(30 ms)內(nèi)迅速衰減，但是噪聲信號(hào)幅值不會(huì)很快衰減。根據(jù)這一性質(zhì)，觀(guān)察變分模態(tài)分解得到的各本征模態(tài)函數(shù)的時(shí)域波形，如果幅值變化大就是有用信號(hào)，反之就是噪聲。

圖8為云斑天牛(為害白蠟)蛀干振動(dòng)信號(hào)做變分模態(tài)分解得到8個(gè)本征模態(tài)函數(shù)。容易看出，IMF1—IMF6 波形迅速衰減，為有用信號(hào)； 而 IMF7、IMF8波形衰減很小，是噪聲。同時(shí)計(jì)算各分量的時(shí)間熵分別為2.25、2.02、1.79、1.77、1.69、1.76、2.96和3.00。熵是信號(hào)混亂程度的度量，熵值越大，說(shuō)明信號(hào)越混亂無(wú)規(guī)律。據(jù)此也可以判斷IMF7和IMF8 分量為噪聲。

2.3 時(shí)域特征與頻域特征

選擇天牛幼蟲(chóng)蛀木振動(dòng)信號(hào)的波形和持續(xù)時(shí)間作為時(shí)域特征，信號(hào)能量隨頻率的分布作為頻域特征識(shí)別天牛種類(lèi)。對(duì)VMD降噪后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行3層小波包分解，小波基函數(shù)選用濾波器截止性能最好的dmey小波。對(duì)各節(jié)點(diǎn)小波包系數(shù)做傅里葉變換，計(jì)算各小波節(jié)點(diǎn)的頻域能量，以各節(jié)點(diǎn)頻域能量在總能量中的占比作為頻域特征參數(shù)。圖9為云斑天牛(為害白蠟樹(shù))的蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)小波包分解，左側(cè)為各結(jié)點(diǎn)小波包系數(shù)，右側(cè)對(duì)應(yīng)的功率譜。從圖中可以看出，前面4個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)幅值比后面4個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)的幅值大很多，信號(hào)能量主要集中在前4個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)頻帶 0～2 500 Hz。因此本文以前4個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量作為特征，判斷天牛幼蟲(chóng)種類(lèi)。小波包分解各個(gè)節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻帶見(jiàn)表3。

圖9 云斑天牛蛀食白蠟樹(shù)樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)小波包分解Fig.9 The wavelet packet decomposition of the vibration signal of Batocera horsfieldi larva boring tree trunk of Fraxinus chinensis

表3 蛀木振動(dòng)信號(hào)小波包分解各結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻帶Tab.3 Frequency range of wavelet packet nodes

2.4 3種天牛蛀食振動(dòng)時(shí)域特征與頻域特征

天牛幼蟲(chóng)在蛀道內(nèi)活動(dòng)引起的樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)由一系列頻率、幅值差別較大的沖擊信號(hào)組成，成分復(fù)雜。分析這些振動(dòng)信號(hào)是檢測(cè)天牛種類(lèi)的基礎(chǔ)。在天牛幼蟲(chóng)活動(dòng)行為中，蛀食樹(shù)干所占比例最大，引起的振動(dòng)相對(duì)幅值也最大，因此可通過(guò)分析天牛幼蟲(chóng)蛀干振動(dòng)信號(hào)識(shí)別天牛種類(lèi)。天牛幼蟲(chóng)蛀干振動(dòng)信號(hào)的上升沿是一個(gè)陡的脈沖，與天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)木相對(duì)應(yīng)。隨后能量被樹(shù)干結(jié)構(gòu)阻尼消耗，脈沖以近似指數(shù)包絡(luò)線(xiàn)衰減。蛀木振動(dòng)信號(hào)特征與天牛種類(lèi)、齡期、個(gè)體大小，以及寄主樹(shù)木材質(zhì)、水分、粗細(xì)、密度等諸多因素有關(guān)。光肩星天牛、云斑天牛與桃紅頸天牛蛀食二球懸鈴木、白蠟樹(shù)、紫葉李和西府海棠樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)具有不同的時(shí)域與頻域特征。圖10—13分別為云斑天牛蛀食白蠟樹(shù)干、光肩星天牛蛀食二球懸鈴木樹(shù)干、桃紅頸天牛蛀食紫葉李樹(shù)干、桃紅頸天牛蛀食西府海棠樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)波形。從圖中可以看出，天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干振動(dòng)的4種信號(hào)都是衰減震蕩，但是各自波形特征、頻域特征、能量分布不同。這些差別是識(shí)別不同種天牛的依據(jù)。表4—6分別為4種信號(hào)時(shí)域特征的對(duì)比、頻域特征對(duì)比、小波包分解各節(jié)點(diǎn)能量對(duì)比。

圖10 云斑天牛幼蟲(chóng)蛀食白蠟樹(shù)樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)Fig.10 The vibration signal of Batocera horsfieldi larva boring tree trunk of Fraxinus chinensis

圖11 光肩星天牛幼蟲(chóng)蛀食二球懸鈴木樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)Fig.11 The vibration signal of Anoplophora glabripennis larva boring tree trunk of Platanus acerifolia

圖12 桃紅頸天牛蛀食紫葉李樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)Fig.12 The vibration signal of Aromia bungii larva boring tree trunk of Prunus cerasifera

圖13 桃紅頸天牛蛀食西府海棠樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)Fig.13 The vibration signal of Aromia bungii larva boring tree trunk of Malus micromalus

從表4可以看出，不同種類(lèi)的天牛幼蟲(chóng)在不同的寄主中的蛀干振動(dòng)波形和持續(xù)時(shí)間存在明顯差異； 從表5可知，不同種類(lèi)的天牛幼蟲(chóng)在不同樹(shù)木內(nèi)的蛀干振動(dòng)信號(hào)頻域特征也不相同； 表6中，不同種類(lèi)天牛幼蟲(chóng)蛀木振動(dòng)信號(hào)小波包分解各節(jié)點(diǎn)能量分布有明顯不同。時(shí)域特征與頻域特征相結(jié)合，可準(zhǔn)確判斷天牛幼蟲(chóng)的種類(lèi)。

3 討論

天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干所引起的振動(dòng)信號(hào)與木材成分、樹(shù)干含水量、樹(shù)干被蛀情況等多種因素都有關(guān)。本次試驗(yàn)選取河南省新鄉(xiāng)市人民公園的樹(shù)木作為研究對(duì)象，同種樹(shù)木的樹(shù)齡相同，樹(shù)木生長(zhǎng)環(huán)境基本一致。在此種情況下，先使用變分模態(tài)分解對(duì)采集得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行降噪處理，然后對(duì)消噪后的信號(hào)做小波包3層分解，成功提取到了天牛幼蟲(chóng)蛀干振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征和頻域特征，可用于天牛種類(lèi)的判別。

表4 3種天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)時(shí)域特征①Tab.4 Time-domain characteristics of the vibration signal of three longicorn larvae boring tree trunks

表5 3種天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干振動(dòng)頻域特征Tab.5 Frequency-domain characteristics of the vibration signal of three longicorn larvae boring tree trunks

表6 3種天牛幼蟲(chóng)蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)小波包分解各節(jié)點(diǎn)能量Tab. 6 Energy of each wavelet packet nodes of the vibration signal of three longicorn larvae boring tree trunks

天牛幼蟲(chóng)在蛀道中的行為復(fù)雜，包括蛀食樹(shù)干、清理蛀道、自衛(wèi)、爬行等。其中蛀食樹(shù)干為咬斷木質(zhì)纖維的過(guò)程(Mankinetal.， 2008)，振動(dòng)信號(hào)能量顯著高于其他行為，易于提取分析(卜宇飛等， 2017)； 其余行為需要改進(jìn)檢測(cè)儀器，開(kāi)展針對(duì)性的行為觀(guān)測(cè)，提高觀(guān)測(cè)精度，才能進(jìn)一步開(kāi)展有效的分析研究。

天牛幼蟲(chóng)的齡期與蛀干為害的強(qiáng)度有密切關(guān)聯(lián)，天牛幼蟲(chóng)齡期對(duì)幼蟲(chóng)上顎的長(zhǎng)度和寬度有顯著影響(張海濱等， 2011)。本研究開(kāi)展的時(shí)期在7月中旬，試驗(yàn)中桃紅頸天牛和云斑天牛為3～4齡，光肩星天牛為低齡幼蟲(chóng)，野外環(huán)境下不同的寄主和營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)幼蟲(chóng)齡期的準(zhǔn)確判斷造成很大困難，相關(guān)天牛幼蟲(chóng)的齡期差異對(duì)蛀食振動(dòng)信號(hào)的影響也需要后續(xù)研究持續(xù)關(guān)注。

4 結(jié)論

本文提出了基于害蟲(chóng)蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)分析檢測(cè)識(shí)別天牛幼蟲(chóng)種類(lèi)的方法。該方法先用變分模態(tài)分解對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行降噪處理，再?gòu)奶炫Ｓ紫x(chóng)活動(dòng)引起的振動(dòng)信號(hào)中挑選出蛀食樹(shù)干振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，利用小波包3層分解提取蛀干振動(dòng)信號(hào)時(shí)域與頻域特征。 云斑天牛、光肩星天牛、桃紅頸天牛幼蟲(chóng)蛀食二球懸鈴木、白蠟樹(shù)、紫葉李和西府海棠樹(shù)干的振動(dòng)信號(hào)時(shí)域與頻域特征存在明顯差別，采用振動(dòng)信號(hào)分析法能有效識(shí)別判斷天牛幼蟲(chóng)種類(lèi)。本研究為建立天牛幼蟲(chóng)蛀木振動(dòng)信號(hào)特征庫(kù)，實(shí)現(xiàn)天牛幼蟲(chóng)活體快速林間檢測(cè)，制定林區(qū)天牛類(lèi)蛀干害蟲(chóng)防控方案提供了科學(xué)依據(jù)。