基于細(xì)胞反向投影的木材缺陷斷層重建的研究.pdf

1、隨著國內(nèi)外無損檢測技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，基于應(yīng)力波的木材無損檢測技術(shù)越來越得到研究人員的重視，其具有便攜性、對測量環(huán)境要求低、測試過程簡便、不損害檢測者健康，并且能在短時間內(nèi)獲得所需要的結(jié)果等優(yōu)點(diǎn);因此利用應(yīng)力波檢測木材內(nèi)部缺陷的重建技術(shù)具有十分廣闊的前景。
　　國內(nèi)外研究人員對應(yīng)力波檢測木材物理學(xué)特性研究證明，木材是天然高分子材料，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各向異性和非均勻的特性，即使是同一樹種，生長環(huán)境不同，其材性也有差異。應(yīng)力波在活立木中

2、的傳播從屬于彈性波的范疇，其規(guī)律滿足波動方程。
　　本文主要研究木材缺陷斷層的重建，因此根據(jù)波動學(xué)理論，主要研究應(yīng)力波沿原木徑向和弦向的傳播條件下，在不同波阻抗介質(zhì)界面間的變化規(guī)律。研究表明，如果應(yīng)力波傳播時經(jīng)過缺陷部位，則會由于波阻抗增大導(dǎo)致應(yīng)力波幅值下降，以此判定該原木內(nèi)部存在缺陷，從而證明應(yīng)力波對木材缺陷檢測的可行性。在此基礎(chǔ)上，首先利用應(yīng)力波在原木中的傳播時間、距離和速度三項(xiàng)參數(shù)建立基于細(xì)胞反向投影的模型;然后在有空洞缺陷

3、的硬椴木段樣本上均勻選取6個應(yīng)力波發(fā)射端，在常溫狀態(tài)下利用微秒計(jì)測得在各點(diǎn)之間的傳播時間，利用細(xì)胞反向投影的模型構(gòu)建數(shù)值模型，將各個細(xì)胞單元的速度值等效為二維圖像像素的灰度值，采用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)斷層重建;并將重建的二維缺陷圖像與實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行對比，討論分析不同測試點(diǎn)數(shù)量、不同細(xì)胞密度、不同含水率下的斷層重建圖像的誤差率和擬合度，證實(shí)算法可行性。最后通過形態(tài)學(xué)對重建圖像進(jìn)行平滑處理，分析不同結(jié)構(gòu)元素的形狀與尺寸的選取標(biāo)準(zhǔn)，從而得到更加