基于最短路径射线追踪的木材缺陷二维图像重建研究

发布时间：2017-10-07 02:00

  本文关键词：基于最短路径射线追踪的木材缺陷二维图像重建研究

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【摘要】：木材内部缺陷会严重影响木材物理、力学性质,严重降低了木材质量。通过对活立木的缺陷检测,来决定是否对树木进行救治、砍伐等措施,以达到保护树木、保护社会生活安定的目的,同时对木材利用率的提高,森林生态环境的可持续发展有着重要的现实意义。图像重建是利用波场的走时信息对被检测的木材速度(或慢度)进行反演成像的,主要包括射线追踪和反演算法,是研究木材内部缺陷的有效手段。其中射线追踪算法目的在于找到模型和数据之间的关系,最短路径射线追踪方法与其它追踪算法相比,适应性强、速度快、易于实现。本文运用应力波无损检测方法、层析成像走时理论等相关理论和分析方法,内容主要围绕着最短路径射线追踪算法的研究、模型的建立、实验数据的采集、最短路径射线追踪算法的仿真分析、成像图像的结果指标分析几个方面进行。主要工作如下：(1)本文对最短路径射线追踪方法的原理、具体实现过程及所用的Dijkstra算法等进行研究,并根据该正演算法的特点及原理,选择一种合适的图像重建算法。(2)建立数值模型,构建基于最短路径射线追踪的速度模型和网络模型。(3)利用质因数分解法建立最短路径射线追踪的节点自动搜索函数,使用Matlab编程进行最短路径射线追踪正演追踪模拟和层析反演算法。本文的创新之处在于：(1)通过研究含水率与木材径向速度之间关系,对本文的参考速度合理性进行验证。(2)采用使波的传播路径更加精确的最短路径射线追踪算法。
【关键词】：图像重建 应力波 层析成像 最短路径射线追踪
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;S781.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 研究背景7
• 1.2 无损检测技术概述7-9
• 1.2.1 无损检测特点及发展阶段7-8
• 1.2.2 木材无损检测技术的现状及发展方向8-9
• 1.3 基于应力波的木材无损检测技术现状9-11
• 1.3.1 国外研究现状9-10
• 1.3.2 国内研究现状10-11
• 1.4 射线追踪方法发展现状11
• 1.5 常见的应力波无损检测仪器11-12
• 1.6 研究内容及研究方法12-15
• 1.6.1 研究内容12-13
• 1.6.2 研究方法及创新13-15
• 2 应力波传播规律的研究15-19
• 2.1 应力波概述15
• 2.2 应力波传播满足的定理15-16
• 2.3 应力波检测木材性质的方法及机理16-18
• 2.3.1 应力波检测木材性质的基本方法16-17
• 2.3.2 应力波沿木材横向的传播机理17-18
• 2.4 应力波法检测木材缺陷的基本原理及方法18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 层析成像算法的理论研究19-29
• 3.1 简介19
• 3.2 CT技术理论及数学基础19-20
• 3.3 成像理论20-27
• 3.3.1 层析成像的物理依据20-21
• 3.3.2 成像的基本步骤21
• 3.3.3 射线追踪方法21-24
• 3.3.4 层析成像反演方法24-27
• 3.4 本章小结27-29
• 4 最短路径射线追踪算法的路径模拟29-36
• 4.1 最短路径射线追踪方法的原理29-31
• 4.1.1 最短路径概述29-30
• 4.1.2 最短路径射线追踪方法原理30-31
• 4.2 最短路径射线追踪算法的路径模拟实现过程31-34
• 4.2.1 速度模型及网络模型的建立31-32
• 4.2.2 最小走时及局部走时的计算32
• 4.2.3 Dijkstra算法计算节点最小旅行时及确定射线路径32-33
• 4.2.4 速度模型及旅行时解析公式33-34
• 4.3 基于最短路径(SPR)射线追踪的图像重建算法34-35
• 4.4 本章小结35-36
• 5 应力波成像数值模型实验分析36-49
• 5.1 数值模型的构造36-37
• 5.2 理论网格节点慢度37
• 5.3 实验方案设计37-39
• 5.3.1 实验条件及参考速度37-38
• 5.3.2 测试方法及数据采集38-39
• 5.4 实验仿真分析39-43
• 5.4.1 最短路径法的射线追踪39-42
• 5.4.2 成像ART算法42-43
• 5.5 图像重建结果43-44
• 5.6 增加网格密度后图像重建结果44-45
• 5.7 重建结果图像的Matlab预处理45-47
• 5.8 成像结果分析47-48
• 5.8.1 图像拟合度指标47
• 5.8.2 重建图像结果指标对比分析47-48
• 5.9 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-53
• 附录A53-54
• 攻读学位期间发表的学术论文54-55
• 致谢55-56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 杨学春,王立海;红松木材结构缺陷对应力波传播参数的影响[J];东北林业大学学报;2005年01期

2 李志辉;刘争平;;最短路径法射线追踪的MATLAB实现[J];工程地质计算机应用;2004年04期

3 ;第六次全国森林资源清查及森林资源状况[J];绿色中国;2005年02期

4 王立海,杨学春,徐凯宏;木材无损检测技术的研究现状与进展[J];森林工程;2001年06期

5 冯海林;李光辉;方益明;李剑;;应力波传播模型及其在木材检测中的应用[J];系统仿真学报;2010年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 牟洪波;基于BP和RBF神经网络的木材缺陷检测研究[D];东北林业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 杨慧敏;基于能量法木材孔洞缺陷的超声定量检测研究[D];东北林业大学;2005年

2 张雪垠;非均匀背景场射线追踪的改进及有限元数值模拟[D];浙江大学;2006年

3 闫在兴;基于应力波原木内部缺陷二维图像重建的初步研究[D];东北林业大学;2007年

4 游祥飞;基于应力波二维图像原木内部腐朽三维重建的初步研究[D];东北林业大学;2010年

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本文编号：986241