随着无损检测技术和数字图像处理技术的发展,使得木材无损检测技术也得到了迅速的发展。本文通过对各种常用的木材无损检测方法的比较和综合评价,选择作为射线检测技术分支的计算机断层扫描技术(CT)作为木材无损检测的手段,通过与传统方法进行比较,CT成像具有图像直观准确、分辨率高、无叠加等特点,被誉为最佳的木材无损检测手段。本文阐述了CT技术检测木材的基本原理,CT在木材无损检测方面取得的成绩,及图像处理技术在木材无损检测中的研究进展；研究了CT图像重建的基本原理及常用方法,总结出CT扫描成像的优点和局限性,并寻找到适合木材快速CT扫描的相关参数设定值；基于CT值的定义,构建了生材密度和含水率与其CT值数学预测模型；基于数字图像处理技术和分形理论,应用多重分形频谱理论对木材内部缺陷进行识别,并设定了适用于木材图像检测的分形频谱值范围；将线性插值法应用到木材CT断层图像的三维重建,并结合伪彩色处理技术建立起木材表面及内部结构,进一步将该方法应用于木材的虚拟锯切。课题的研究结果归纳如下：(1)对目前国内外木材无损检测技术进行分析、总结和比较,应用计算机断层扫描技术作为检测木材物理性质的手段,通过对国内外木材无损检测的发展现状及其发展趋势的研究,发现计算机断层扫描技术在木材缺陷检测及木材物理性质检测方面有着良好的应用前景；(2)通过不同CT重建算法的比较,选用解析法作为CT图像重建的基本方法,解析法具有运算速度快,重建数据精确度高的优点。(3)为了实现快速、准确的木材CT检测,提高CT木材扫描过程的效率,节约时间及成本,构建基于CT技术的木材无损检测系统,通过对27个原木生材样品的扫描结果的观察与计算,确定了适合木材CT检测的基本参数,其中扫描层厚可设定为8mm-14mm、扫描电压设定在80KV-120KV、扫描电流设定在100mA、窗位值设定在-300Hu,窗宽设定为1000Hu。窗口及层厚适当选取可以减少图像伪影及部分容积效应对CT图像缺陷识别产生的影响,并可以提高CT木材扫描过程的效率,节约时间及成本。(4)根据CT值的定义,推导出木材的CT值与其质量衰减系数有着密切的关系,以此为基础建立了CT值与生材密度的数学预测模型,使得木材的无损检测范围扩大,由缺陷检测扩展到木材物理特性的检测。通过对从黑龙江方正林业局采集的28种木材样品进行断层扫描,获取各树种样木的CT值,通过统计分析建立起了木材CT值-密度预测模型D=0.0009H+0.9564(R2=0.968),通过验证实验该模型平均估计差为0.017 g／cm3,平均误差率为2.64%。(5)基于CT值-密度模型,及木材的密度与其含水率的关系,建立生材的CT值与含水率预测模型,对从黑龙江方正林业局采集的24种原木样品进行CT断层扫描并记录其CT值,建立起了木材CT值-含水率预测模型M=-0.0864H+78.001(R2=0.9203),通过验证实验该模型平均估计差为3.02%,平均误差率为2.90%。(6)选择多重分形频谱理论对木材断层扫描图像进行边缘检测,在对一含有多种缺陷的水曲柳CT断层图像实验基础上,找出了检测木材缺陷边缘多重分形频谱参数的范围1.0≤f(α)≤1.3,且多重分形频谱值设定范围值越大,检测到的边缘越精确,通过与传统的梯度边缘检测方法比较,该方法在图像边缘检测上具有局部性强和准确性高的优点。(7)综合木材图像的特点及检测精度要求,结合多重分形频谱法对木材CT断层图像进行特征提取,应用线性插值法对木材CT断层图像进行三维重建,基于重建后的三维图像运用坐标变换灰度插值技术对重建后的图像进行虚拟锯切,对重建出来的三维图像进行伪彩色处理。通过对白桦树和杨树两原木样品进行三维重建实验,证实该方法具有三维重建效果好,运算速度快,图像清晰、直观的特点,为木材的虚拟锯切和合理利用木材提供一条有效的方法。