原木三维重建检测缺陷的方法研究

论文摘要

原木分等一直是林业生产和木材加工等部门的一个关键环节,本文就是要在不损坏原木原有结构的条件下,找出影响木材加工的缺陷,确保合理选材,科学用材,提高木材使用率,有效的节约木材资源。CT在检测原木时是利用射线在原木无损状态下,从多个方向以扫描方式透射原木某断层,用专门的探测器把经过原木射线衰减后的信息采集下来,通过计算机采用专门的图像重建算法,把被扫描断面以二维灰度图像形式展现出来,其检测直观结果就是被检断层的断面图像。再应用三维重建技术把多个二维图像合成三维图像,并加以光照模型和各种渲染技术,生成各种具有强烈真实感的高质量三维人工合成图像。本文首先针对原木中对木材加工有影响的典型缺陷进行了分析,然后介绍了计算机断层扫描技术的基本理论以及成像原理,提出了一种以CT图像三维重建技术为检测手段的原木无损检测方法,接下来以计算机数字图像处理技术为基础理论对原木CT图像进行处理与分析,使原木缺陷更加清晰,便于人眼识别和进一步处理,再次用图像插值法来增加切片图像的数量和精确性,这样就在图像数量有限的基础上确保建立出比较清晰正确的三维原木结构图。最后对原木的CT图像进行三维重建,并对原木的缺陷进行了初步的定位研究,这对进一步应用计算机进行原木中的缺陷自动模式识别有着重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 原木缺陷无损检测的现状与发展趋势
• 1.2.1 原木的组成
• 1.2.2 原木缺陷和分类
• 1.2.3 原木无损检测在国内外的研究现状与进展
• 1.2.4 原木无损检测的意义及其应用前景
• 1.3 计算机断层扫描技术（CT）
• 1.4 论文的研究内容
• 2 数字图像处理技术
• 2.1 数字图像处理的相关概念
• 2.1.1 数字图像及其组成要素
• 2.1.2 图像处理
• 2.1.3 图像分析
• 2.1.4 图像理解
• 2.2 数字图像处理的发展
• 2.3 数字图像处理的主要研究内容
• 2.4 数字图像处理方法
• 2.4.1 空域处理方法
• 2.4.2 变换域处理方法
• 2.5 数字图像处理的应用
• 2.6 CT图像特点及分析
• 2.7 本章小结
• 3 原木CT图像预处理
• 3.1 原木 CT图像格式转换
• 3.2 原木 CT图像的剪切
• 3.3 图像增强
• 3.3.1 灰度变换增强
• 3.3.2 空域滤波增强
• 3.3.3 频域增强
• 3.4 本章小结
• 4 原木CT图像的图像分割和边缘提取
• 4.1 图像阈值分割
• 4.2 边缘检测
• 4.2.1 微分算子
• 4.2.2 拉普拉斯高斯算子（LOG）
• 4.2.3 Canny算子
• 4.3 四叉树分解
• 4.4 用数学形态学解决分割问题
• 4.4.1 二值形态学操作简述
• 4.4.2 数学形态学操作进行区域修整
• 4.5 本章小结
• 5 原木CT图像的三维重建
• 5.1 图像重建概述
• 5.2 CT技术的重建算法
• 5.3 二维CT图像之间的插值
• 5.4 原木CT图像的面绘制
• 5.5 原木CT图像的体绘制
• 5.6 缺陷分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢