木材应力波无损检测图像的迭代重建算法研究
发布时间：2022-02-22 18:29
随着科技发展和我国天然保护林工程的实施,木材无损检测技术在不对木材破坏的情况下可以检测出木材内部的缺陷,在保护森林资源和提高木材的利用率等方面具有至关的作用。由于应力波无损检测技术对检测人员没有伤害而且便携袋、检测精度高适合野外作业等优点,所以应力波木材无损检测技术具有研究的价值。目前,基于应力波木材缺陷的二维图像重建已经有许多的研究成果,应力波木材缺陷的二维图像重建主要研究分为解析算法和迭代类算法图像重建两个方向。本文主要研究迭代类算法的二维木材缺陷图像重建,针对木材缺陷图像重建技术中的病态问题,研究迭代算法并改进加快迭代收敛速度,使其更直观的观察木材缺陷图像的位置和形状。本文主要研究木材缺陷的图像重建,首先根据应力波的波动理论和在木材内部不同介质传播规律,应力波在不同的介质中会发生反射和透射的现象。介绍弯曲法和试射法的射线追踪原理,分析不同的射线追踪法的优缺点,最终选用最短路径射线追踪法来确定应力波在木材内部的最小走时路。根据射线追踪的基本原理建立应力波的时间、距离和速度的迭代算法数值模型。根据应力波木材缺陷图像重建属于不适定问题,而迭代类算法在处理不适定问题具有很好的效果。本文研...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 木材缺陷无损检测技术
1.3 木材应力波无损检测技术发展现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 主要研究内容
2 应力波检测成像原理
2.1 应力波传播规律
2.2 应力波在原木内的传播机理
2.2.1 应力波传播方向垂直于界面的反射与透射
2.2.2 原木径向和弦向的应力波传播机理
2.3 应力波检测木材缺陷的方法
2.4 本章小结
3 应力波图像重建算法
3.1 层析成像基本原理
3.1.1 Radon变换
3.1.2 应力波层析成像不适定性分析
3.2 反向投影法
3.3 射线追踪理论
3.3.1 直射线追踪
3.3.2 有限差分射线追踪
3.3.3 最短路径射线追踪法
3.4 数值模型
3.5 Tikhonov正则化算法
3.6 ART迭代算法
3.7 Landweber迭代算法
3.8 改进的Landweber迭代算法
3.9 本章小节
4 木材二维缺陷图像重建
4.1 实验平台搭建
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验设备
4.1.3 实验软件
4.2 实验方案设计
4.2.1 实验数据
4.2.2 最短路径射线追踪
4.3 木材缺陷图像重建
4.3.1 改进的Landweber迭代算法的图像重建
4.3.2 ART迭代算法的图像重建
4.4 重建算法的对比分析
4.5 本章小结
5 应力波检测二维图像处理
5.1 图像的预处理
5.2 图像分割
5.2.1 图像形态学处理
5.2.2 图像边缘检测和图像填充
5.3 木材二维缺陷图像质量评价
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用兰德韦伯算法的木材缺陷图像重建[J]. 刘嘉新,高景泉,李超. 东北林业大学学报. 2019(12)
[2]我国经济林科技与产业发展研究综述[J]. 林明鑫,吕柳,曹福亮,温作民,贾卫国. 世界林业研究. 2020(02)
[3]基于空气耦合超声波的木材无损检测系统研制[J]. 方益明,蔺陆军,鲁植雄,冯海林. 浙江农林大学学报. 2017(02)
[4]我国与世界森林资源评估分析[J]. 陈景和,王家福,赵廷翠,王风臻,刘芳芳. 山东林业科技. 2015(03)
[5]一种基于非规则网格的地震波射线追踪方法[J]. 曲英铭,黄建平,李振春,李庆洋. 石油物探. 2014(06)
[6]计算机断层扫描技术（CT）在木材无损检测中的应用与发展[J]. 单海斌,刘杏娥,杨淑敏,孙建平,杨喜. 浙江农林大学学报. 2013(01)
[7]应力波无损检测技术及其工程应用[J]. 邢磊,李园,史星晟,裴跃林,王岩. 信息系统工程. 2011(06)
[8]地震层析成像方法综述[J]. 和锐,杨建思,张翼. CT理论与应用研究. 2007(01)
[9]应力波技术在古建筑木构件腐朽探测中的应用[J]. 段新芳,王平,周冠武,高超英. 木材工业. 2007(02)
[10]ART算法快速图像重建研究[J]. 张顺利,张定华,李山,赵歆波. 计算机工程与应用. 2006(24)
博士论文
[1]面向树木内部缺陷的精细化应力波成像方法研究[D]. 杜晓晨.浙江工业大学 2019
[2]微波处理樟子松木材机理研究[D]. 肖辉.中国林业科学研究院 2017
[3]基于应力波的木材缺陷二维成像技术研究[D]. 安源.中国林业科学研究院 2013
[4]环境温度对美国红松活立木及原木声波传播及力学特性的影响[D]. 高珊.东北林业大学 2012
[5]CT不完全投影数据重建算法研究[D]. 郭威.吉林大学 2011
[6]基于OpenGL的应力波原木内部腐朽断层图像三维重构研究[D]. 侯卫萍.东北林业大学 2011
[7]冻结与非冻结木材中应力波传播速度规律研究[D]. 徐华东.东北林业大学 2011
[8]单板层积材弹性模量在线检测系统研究[D]. 肖江.北京林业大学 2008
[9]近红外光谱预测人工林湿地松木材性质与腐朽特性的研究[D]. 杨忠.中国林业科学研究院 2005
[10]基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究[D]. 杨学春.东北林业大学 2004
硕士论文
[1]折射波走时层析成像方法研究[D]. 朱怡诺.吉林大学 2019
[2]基于应力波的木材径切面内部缺陷成像方法研究[D]. 郑泽宇.浙江农林大学 2018
[3]几类不适定问题的Landweber迭代正则化方法和算法[D]. 刘霄.兰州理工大学 2018
[4]木材内部缺陷检测三维成像技术研究[D]. 刘佳美.东北林业大学 2018
[5]基于细胞反向投影的木材缺陷断层重建的研究[D]. 吴彤.东北林业大学 2016
[6]木材内部缺陷三维应力波成像方法研究[D]. 陈方翔.浙江农林大学 2015
[7]基于MATLAB的图像边缘检测算法的研究和实现[D]. 吴曦.吉林大学 2014
[8]基于Hilbert-Huang变换的木材无损检测方法研究[D]. 马艳.浙江农林大学 2013
[9]基于Kriging插值的木材应力波断层二维成像算法研究[D]. 傅盛.浙江农林大学 2013
[10]黑龙江省林业低碳经济发展模式研究[D]. 王建.东北林业大学 2012
本文编号：3639998
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 木材缺陷无损检测技术
1.3 木材应力波无损检测技术发展现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 主要研究内容
2 应力波检测成像原理
2.1 应力波传播规律
2.2 应力波在原木内的传播机理
2.2.1 应力波传播方向垂直于界面的反射与透射
2.2.2 原木径向和弦向的应力波传播机理
2.3 应力波检测木材缺陷的方法
2.4 本章小结
3 应力波图像重建算法
3.1 层析成像基本原理
3.1.1 Radon变换
3.1.2 应力波层析成像不适定性分析
3.2 反向投影法
3.3 射线追踪理论
3.3.1 直射线追踪
3.3.2 有限差分射线追踪
3.3.3 最短路径射线追踪法
3.4 数值模型
3.5 Tikhonov正则化算法
3.6 ART迭代算法
3.7 Landweber迭代算法
3.8 改进的Landweber迭代算法
3.9 本章小节
4 木材二维缺陷图像重建
4.1 实验平台搭建
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验设备
4.1.3 实验软件
4.2 实验方案设计
4.2.1 实验数据
4.2.2 最短路径射线追踪
4.3 木材缺陷图像重建
4.3.1 改进的Landweber迭代算法的图像重建
4.3.2 ART迭代算法的图像重建
4.4 重建算法的对比分析
4.5 本章小结
5 应力波检测二维图像处理
5.1 图像的预处理
5.2 图像分割
5.2.1 图像形态学处理
5.2.2 图像边缘检测和图像填充
5.3 木材二维缺陷图像质量评价
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用兰德韦伯算法的木材缺陷图像重建[J]. 刘嘉新,高景泉,李超. 东北林业大学学报. 2019(12)
[2]我国经济林科技与产业发展研究综述[J]. 林明鑫,吕柳,曹福亮,温作民,贾卫国. 世界林业研究. 2020(02)
[3]基于空气耦合超声波的木材无损检测系统研制[J]. 方益明,蔺陆军,鲁植雄,冯海林. 浙江农林大学学报. 2017(02)
[4]我国与世界森林资源评估分析[J]. 陈景和,王家福,赵廷翠,王风臻,刘芳芳. 山东林业科技. 2015(03)
[5]一种基于非规则网格的地震波射线追踪方法[J]. 曲英铭,黄建平,李振春,李庆洋. 石油物探. 2014(06)
[6]计算机断层扫描技术（CT）在木材无损检测中的应用与发展[J]. 单海斌,刘杏娥,杨淑敏,孙建平,杨喜. 浙江农林大学学报. 2013(01)
[7]应力波无损检测技术及其工程应用[J]. 邢磊,李园,史星晟,裴跃林,王岩. 信息系统工程. 2011(06)
[8]地震层析成像方法综述[J]. 和锐,杨建思,张翼. CT理论与应用研究. 2007(01)
[9]应力波技术在古建筑木构件腐朽探测中的应用[J]. 段新芳,王平,周冠武,高超英. 木材工业. 2007(02)
[10]ART算法快速图像重建研究[J]. 张顺利,张定华,李山,赵歆波. 计算机工程与应用. 2006(24)
博士论文
[1]面向树木内部缺陷的精细化应力波成像方法研究[D]. 杜晓晨.浙江工业大学 2019
[2]微波处理樟子松木材机理研究[D]. 肖辉.中国林业科学研究院 2017
[3]基于应力波的木材缺陷二维成像技术研究[D]. 安源.中国林业科学研究院 2013
[4]环境温度对美国红松活立木及原木声波传播及力学特性的影响[D]. 高珊.东北林业大学 2012
[5]CT不完全投影数据重建算法研究[D]. 郭威.吉林大学 2011
[6]基于OpenGL的应力波原木内部腐朽断层图像三维重构研究[D]. 侯卫萍.东北林业大学 2011
[7]冻结与非冻结木材中应力波传播速度规律研究[D]. 徐华东.东北林业大学 2011
[8]单板层积材弹性模量在线检测系统研究[D]. 肖江.北京林业大学 2008
[9]近红外光谱预测人工林湿地松木材性质与腐朽特性的研究[D]. 杨忠.中国林业科学研究院 2005
[10]基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究[D]. 杨学春.东北林业大学 2004
硕士论文
[1]折射波走时层析成像方法研究[D]. 朱怡诺.吉林大学 2019
[2]基于应力波的木材径切面内部缺陷成像方法研究[D]. 郑泽宇.浙江农林大学 2018
[3]几类不适定问题的Landweber迭代正则化方法和算法[D]. 刘霄.兰州理工大学 2018
[4]木材内部缺陷检测三维成像技术研究[D]. 刘佳美.东北林业大学 2018
[5]基于细胞反向投影的木材缺陷断层重建的研究[D]. 吴彤.东北林业大学 2016
[6]木材内部缺陷三维应力波成像方法研究[D]. 陈方翔.浙江农林大学 2015
[7]基于MATLAB的图像边缘检测算法的研究和实现[D]. 吴曦.吉林大学 2014
[8]基于Hilbert-Huang变换的木材无损检测方法研究[D]. 马艳.浙江农林大学 2013
[9]基于Kriging插值的木材应力波断层二维成像算法研究[D]. 傅盛.浙江农林大学 2013
[10]黑龙江省林业低碳经济发展模式研究[D]. 王建.东北林业大学 2012
本文编号：3639998
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3639998.html
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