基于电阻率层析成像的木材缺陷检测研究

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我国国土辽阔,自然资源丰富,具有大量的木材资源,但木材的综合利用率却远远低于西方发达国家。在树木的生长过程中,由于内部易受到微生物的侵害,导致其存在真菌感染、节子、缺陷等不同的健康问题,严重制约了木材的高效利用。此外,当环境温度有所差异时,树木内部微生物活动的能力也各不相同,因此树木病变的速率也会随之发生变化。采用合适的检测技术可以提高木材缺陷的检测能力,当木材具有腐朽或者缺陷等病变时,电阻率法也可以从不同角度探究环境温度对木材电阻率以及缺陷的影响规律。本文分析了不同环境温度下,缺陷木材电阻率的变化,建立了基于方位搜索反距离加权插值法的图像重建模型,并构建了环境温度-木材电阻率关系模型。主要工作及创新点如下:(1)本研究首先将采集的电阻数据进行数据预处理转换为电阻率数据,再将电阻率数据进行曲率修正,接着建立网格模型确定参估点属性,将方位搜索法引入反距离加权插值法中,提出了一种基于电阻率层析成像技术的改进反距离加权插值算法的木材缺陷检测模型。改进后模型的仿真图像缺陷与真实缺陷的图像交并比为60.04%,这一值比改进前提高了5%,改进后模型仿真缺陷中心偏移率为0.81%。改进后的反距离加权插值法充分考虑了参估点的位置信息,能更准确的预测缺陷木材的缺陷信息。(2)研究了环境温度和木材电阻率的关系,当木材的含水率保持不变时,随着环境温度的降低,木材样本的电阻率均呈上升趋势,木材电阻率和温度呈负相关,绝对系数R2=0.9,二者相关性显著(P<0.05)。木材缺陷位置的电阻率为健康位置电阻率的3-5倍,随着温度的降低,这一差距变得更加明显,并且不同种木材的电阻率差异较大。
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