基于原木断层图像的三维重构技术研究

利用OpenGL和VC＋＋平台进行原木断层图像三维重构的研究。首先对断层图像进行轮廓形状插值,然后对轮廓线进行连续性处理,最后使用双三次B样条插值曲面来实现轮廓线的三维重构。实验结果表明,本文提供的方法可以很好的将一组原木腐朽断层图像还原为三维立体图,为原木缺陷检测、立木健康评价等方面提供应用理论基础和科学依据。     

不同数量传感器下云杉模拟缺陷材应力波成像规律探讨

以云杉原木圆盘为对象,研究不同面积、不同轮廓形状的空洞缺陷及用不同数量传感器情况时应力波成像技术检测缺陷图像与实际缺陷的关系.结果表明:应力波成像系统可以直观显示木材内部缺陷,其检测精度与空洞等实际缺陷面积和被测木材的截面积比率、使用传感器数量及空洞等缺陷轮廓形状有关;当空洞实际面积与被测木材截而积比从1.6％上升到25.0％时,应力波成像系统显示缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从22.6％下降到9.7％;成像用传感器数量在6～24个之间时,应力波成像系统均能显示空洞等缺陷的存在,但成像用传感器的数量会影响检测精度;缺陷轮廓形状对应力波成像有一定影响,缺陷面积一定时,狭长形缺陷容易被检出,近圆形缺陷检测相对误差小.     

基于射线分割的林木应力波断层成像算法

【目的】提出一种基于射线分割的林木应力波断层成像算法,研究应力波在林木横截面上的信号分布情况,提高应力波断层成像精度,准确反映林木内部缺陷的位置、大小和腐朽程度。【方法】选取4株原木样本(松树、乌桕)和4株活树样本(香樟、圆柏、柳树)进行应力波断层成像试验,利用FAKOPP应力波检测仪采集样本横截面应力波数据。首先校正采集的应力波速度,绘制应力波传播射线图,对成像区域进行网格划分;然后分割每一条应力波传播射线,基于已知射线传播速度估算待分割射线上多条线段的速度,增加应力波信号量,得到改进的应力波传播射线图;最后根据改进的应力波传播射线图估算成像区域内网格单元的速度,结合图像处理方法,生成断层图像。为验证算法的可行性,使用Resistograph微钻阻力仪评估活树内部健康状况。【结果】基于射线分割的林木应力波断层成像算法能够较准确地重建4株原木样本的断层图像。使用Resistograph微钻阻力仪对活树进行多路径钻探,与阻力曲线图相比发现,基于射线分割的林木应力波断层成像算法生成的断层成像具有较高精度。【结论】基于射线分割的林木应力波断层成像算法可提高初始网格单元速度的准确性和相关性,能够实现林木内部缺陷的高精度成像,适用于林木无损检测。     

用图像处理法采集原木形状参数的研究

对利用图像处理方法采集原木形状参数的过程作了研究。以正对原木长向摄影的图像为例,对图像处理的各个步骤及采和的算法分别作了试验和比较。结果表明,原木图像处理采用如下步骤是合理的：图像拌动→二元二次多项式法及双线性内插法几何校正→分段线性灰度变换→二值化→智能高通滤波法消除噪声→ＲＯＢＥＲＴ算子边缘提取→坐标提取,最后的坐标即为原木形状参数。     

白桦模拟缺陷材的电阻层析成像规律探究

以白桦圆盘为对象,人工设计各种空洞缺陷,研究电极传感器数量、内部缺陷面积、轮廓形状以及位置等因素在利用电阻层析成像检测缺陷准确性方面的影响。结果表明:电阻层析成像技术可以通过电阻率的分布直观地显示木材内部缺陷,但是其图像显示的缺陷面积和缺陷轮廓受诸多因素影响;圆形缺陷面积从5.69%上升到40.48%时,电阻层析成像系统显示的缺陷面积与实际缺陷面积的相对误差率从4.14下降到0.02;增加电极传感器的数量可以提高检测准确率;缺陷轮廓形状对电阻层析成像有一定的影响,狭长形缺陷容易被检测出来,但近圆形缺陷的面积准确率高;缺陷位置对电阻层析成像有一定的影响,缺陷面积一定时,边材处的空洞比心材处的空洞更容易被检测出来,而且缺陷面积的准确率也高。     

基于深度学习与深度信息的原木材积检测方法

针对工业现场整车木材摆放深浅不一且上下分层而导致的整车木材材积自动检测困难的问题,采用ZED2双目相机获取木材端面图像以及深度图像,在改进的基于掩模区域卷积神经网络(Mask region-based convolutional neural network, Mask R-CNN)实例分割模型完成对木材端面分割的基础上,对木材轮廓进行椭圆拟合,根据木材端面中心坐标以及深度图像获取每根木材的深度信息,利用整车木材上下层深度信息相差较大的特点,解决木材上下分层的问题,同时根据双目视觉视差原理,利用相机参数以及轮廓拟合后椭圆短径端点坐标,测量出木材端面检尺径,将检尺径和检尺长代入原木材积计算公式完成原木材积的检测。实验结果表明,使用本方法计算出的整车原木材积同人工检尺数据对比,材积误差率(偶数)为-1.61%,单根木材检尺径平均绝对误差(偶数)为0.33 cm,符合国家原木检尺要求。最终将模型以及材积计算算法部署于Nvidia Jetson Xavier NX平台,并在PyQt5核心库上设计了操作界面,用户仅需拍摄完整木材端面,即可实现原木材积的计算。利用本研究所提出方法可实现木材整车检尺...     

原木材积检测中的计算机视觉技术

原木材积的检测在林业研究及造纸工程等领域是十分重要的。本文提出了一种基于计算机视觉的新方法用于材积的 检测。首先,分析了用于检测的硬件系统。然后,给出了检测过程中的详细算法。为了提高原木横截面图像的质量,提出了基于模糊熵的图像增强算法。在许多实际应用问题中,图像中的原木横截面常常是部分不可见的,这一现象已成为材积正确检测的主要障碍。为了克服这一现象,本文提出了一种鲁棒的Hausdorff距离用以恢复完整的原木横截面。实验的结果证明了本文方法的有效性。图5参8。     

一种基于计算机视觉的原木端面面积检测方法

端面面积是原木材积检测中必须检测的参数,直接关系到材积检测的精度和效率。现有的端面面积检测方法以圆形或者椭圆来替代不规则的原木端面,不能直接检测形状不规则原木端面的面积,造成了原木材积测量值与实际值的差异。本研究提出一种基于计算机视觉的原木端面面积检测方法,实现对不规则原木端面面积的直接测量。研究利用该方法对成堆原木的端面面积进行了检测,并与传统的人工检尺法进行了对比,结果表明本研究提出的原木端面检测新方法的检测精度提高了2.8倍、检测速度提高了10~20倍。     

基于包络理论的原木截面检测及再现方法研究

介绍了一种应用激光检测技术将原木截面形状再现并计算出原木截面面积的新方法,即应用基于包络理论的原理建立测量系统模型,应用无线数据采集系统采集检测到的数据,然后利用采集到的数据在计算机中进行原木形状的再现,并进行包络线上点坐标的确定以及包络面积的计算,最后对可能出现的结果进行了分析。     

数控原木尺寸形状识别设备与工艺的研究

介绍了数控原木尺寸形状识别系统的总体设计方案,提出数控原木尺寸形状识别设备采用8点检测、4点组合回归描述的方法,运用自动检测技术及计算机模拟技术,对在原木输送机上运行的原木进行快速在线测量.并利用PCI-1711数据采集卡对角度传感器的输出电压信号进行实时采集,实现了原木的计算机模拟三维再现.     

基于非对称椭圆的应力波木材缺陷断层成像算法

木材中的空洞、腐朽等缺陷在很大程度上影响着木材的力学性能。为实现木材内部缺陷的无损检测,提高木材利用率,提出了一种基于非对称椭圆的木材应力波无损检测算法。选取3个不同缺陷的原木样本作为实验材料,其中两个分别为位于中心以及边缘的人工圆形缺陷,一个为偏边缘的自然缺陷,采用自制的应力波检测设备获取木材截面内的波形数据。首先根据得到的射线速度值计算分段后的线段和交点的速度值,并进行校正;然后计算射线两侧不同的控制系数,确定射线影响区域;最后根据网格单元的速度值生成断层图像。数值仿真与实测结果表明,基于非对称椭圆的应力波断层成像算法能够精确地检测出原木样本的缺陷。从重建的断层图像可以看出：与基本椭圆插值方法相比,提出的算法能够更清晰地显示缺陷的大小及位置,应用混淆矩阵定量分析,在准确率、精确度和查全率3个参数指标上分别有7.46%,4.04%和22.24%的提升。基于非对称椭圆的木材应力波无损检测算法可以提高断层图像的精度,准确反映缺陷情况,对于木材缺陷的无损检测具有较好的参考作用。     

原木内部孔洞缺陷二维超声图像构建

采用超声波手段,以椴木圆盘为研究对象,在试样完好和含不同大小孔洞时,测试并提取超声波信号特征值。依据超声波特征值构建训练集和测试集,利用支持向量机对原木孔洞缺陷的大小进行分类辨识,进而提出一种定量判别原木横截面内缺陷点位置的方法,分析并改进该方法存在的不足;在此基础上,实现原木横截面孔洞缺陷二维超声图像构建。结果表明：1)支持向量机用于原木横截面孔洞缺陷直径大小的分类识别是可行的,准确率达到84.78%;2)原木横截面孔洞缺陷二维图像模拟图与实物图重合度高,模拟效果较理想。     

基于应力波与X射线二维CT图像原木内部腐朽无损检测

木材无损检测技术是在20世纪60年代后逐步兴起的对木材性质进行非破坏性检测的技术,如今该技术已多达几十种,产生了多种多样的木材无损检测方法。为了更好地运用这些方法,找出它们的优缺点,有必要对它们检测木材内部缺陷进行试验和评价。同时使用应力波和X射线两种方法对原木内部腐朽进行检测,结果表明：应力波和X射线二维CT图像都能检测出原木内部腐朽,显示出腐朽的区域,而且能利用图像计算出腐朽区域的面积。两种方法计算出的腐朽区域的面积准确度φ都较高,但是应力波二维CT图像在其他许多方面逊于X射线二维CT图像：应力波二维CT图像对腐朽区域形状的显示不够准确,不能根据图像辨别出腐朽的严重程度,利用图像确定腐朽面积效率很低;X射线二维CT图像对腐朽区域形状的显示与实际较吻合,可以根据图像辨别出腐朽的严重程度,利用图像确定腐朽面积效率高。但是X射线仪器笨重不便携,而应力波检测仪轻快便携。     

传感器数量对应力波检测原木内部缺陷精度的影响

木材无损检测技术是高效利用木材的方法之一.该文阐述了应力波法检测木材缺陷的原理,分析了传感器数量对图像的拟合度和误差率两个指标的影响.结果表明,当原木直径在20～40cm范围内时,若需对原木缺陷进行精确测量,要求图像拟合度接近90%和误差率在0.1左右时,至少需12个传感器才能满足要求;当不需要对原木缺陷进行精确测量,只需确定缺陷的大致位置时,宜选用10个传感器进行测量;当仅仅需要判断原木是否存在缺陷时,选用6个传感器就能满足要求.图3表4参8.     

基于激光三角法测距的木段轮廓数字化研究

由于原木段形状不规则,传统的原木定心法难以获得最佳定心位置.开发一种设备造价低廉、易于实现的木段轮廓激光三角法测距扫描法,通过将激光线光源投射在定轴旋转的木段上,获得木段反射图像,再经软件处理,获得木段表面与旋转轴中心的实际位移,建立木段三维数字轮廓,可大大提高定心精度,实现木段优化定心设计.     

应力波断层成像诊断木材内部缺陷

采用应力波断层成像技术对杉木和胡杨木材内部缺陷进行检测,结果表明3种诊断方法均能对木材缺陷进行有效诊断,通过波速矩阵二维图像重构,能够直观显示缺陷部位、大小及形状等信息;断层图像能为树干危险性评价提供依据,但腐朽与空洞界线尚未能准确区分;应力波在健康木材断面传播途径呈规律性,在缺陷出现处应力波波速明显降低,且传播无规律性。     

基于YCbCr和Hough变换圆的林区原木运输车辆识别

正确识别林区原木运输车辆能有效防止原木被违法运输的异常行为,提高监控管理森林资源的效力。为了解决由于林区道路场景的复杂性,原木端面颜色受光照、湿度等影响使得原木运输车辆识别率较低的问题,将基于YCbCr颜色空间和Hough变换圆检测相结合来识别林区原木运输车辆。同一捆原木端面颜色差异较小,可使用YCbCr颜色特征空间来分割图像,去除背景干扰;图像被转换到RGB空间以去除原木区域二值图像的背景;利用形态学方法统一去除二值化图像的原木缝隙来确定图像边缘;利用Hough变换圆的点线间的对偶性来检测原木运输车辆,降低了噪声的敏感性。实验结果表明,上述方法对成捆裸露在外的原木运输车辆识别率达到了71%以上,鲁棒性和有效性较好。     

工业CT扫描在原木内部缺陷检测中应用

利用工业CT对三组原木进行扫描,并通过VGStudioMAX软件将扫描数据进行三维重建,检测原木内部缺陷。结果表明:原木的三维重建体模型能反映出缺陷在原木中的三维空间分布情况,对原木截面的虚拟剖切,可直观了解缺陷的形状、位置和分布,精确获知缺陷的大小,实现优质和珍贵原木的利用率及利用价值最大化。     

计算机控制激光扫描识别木段横断面图形的研究

针对原木在确定最佳旋切回转中心时,需要识别原木横断面外形几何尺寸而研究、设计了采用计算机控制的激光扫描检测系统,对原木进行动态测试、数据转换及图形显示。其方法是沿木段长度方向均匀设置５～７个激光传感器,当木段旋转时,起动激光传感器进行数据采集,每隔１５°扫描一个点,在各横断面圆周上共采集２４个点的数据,由计算机计算出每个角度上原木表面到中心轴的距离,并对这些数据通过坐标变换,在计算机上绘制出原木横断面几何图型。测试结果表明,该系统的综合测量精度达到±１ｍｍ。     

森林调查的一种新方法——v 座标法

<正> 由于树干的横截面不是圆形,用π来计测立木材积就可能产生较大的误差。当树木偏心时,误差就更大。为解决这个问题,我们用v来取代π,并设计了一种横截面座标计算板(或称C_3)。使用时把C_3夹在树木胸高处,便可精确地得到胸围上各点的X、Y 座标值。根据这些座标值可以很近似地计测树干的截面积。与用圆形计测法相比,C_3法的误差在1%以内。在同一位置上,还可用卷尺和卡尺量测