木材CT图像配准方法研究
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楠木原木的激光扫描成像技术应用研究摘要:近年来,随着科技的不断进步,激光扫描成像技术在木材行业中得到了广泛应用。
本文以楠木原木为研究对象,探讨了激光扫描成像技术在楠木原木表面缺陷检测、木材密度测量和木材湿度检测方面的应用。
通过对楠木原木进行激光扫描成像,可以快速准确地检测出楠木表面的缺陷情况,为楠木的优质选材提供参考依据;同时,利用激光扫描成像技术可以非破坏性地测量楠木的密度和湿度,提高楠木的加工效率和产品质量。
因此,激光扫描成像技术在楠木原木的应用具有重要意义。
一、激光扫描成像技术简介激光扫描成像技术是一种通过激光束扫描物体表面并检测激光的反射或散射来获取物体表面信息的技术。
它具有非接触、高精度、高速度等特点,被广泛应用于工业、医学、机器人等领域。
二、激光扫描成像技术在楠木原木表面缺陷检测中的应用楠木原木作为一种高价值的木材资源,其表面的缺陷情况对于木材加工和产品质量有着重要影响。
传统的检测方法需要人工目测,效率低下且易产生人为误差。
而利用激光扫描成像技术进行楠木原木表面缺陷检测,可以实现快速准确的检测,并且不受人为因素的影响。
激光扫描成像技术通过激光束扫描楠木原木表面,利用反射或散射的激光信号获取原木表面的图像信息。
通过图像处理和分析算法,可以对楠木原木表面的缺陷进行识别和定位。
例如,可以检测出楠木原木表面的裂纹、疤痕、腐烂等缺陷,为楠木原木的选材提供重要参考依据。
三、激光扫描成像技术在楠木原木密度测量中的应用楠木原木的密度是评估其品质的重要指标之一。
传统的密度测量方法需要破坏性取样和实验室分析,时间成本较高且不适合实时在线测量。
而利用激光扫描成像技术可以非破坏性地测量楠木原木的密度,提高测量效率和准确度。
激光扫描成像技术通过计算激光束在楠木原木表面的反射率或散射率,可以间接得到原木的密度。
通过对激光信号的处理和分析,可以获得楠木原木密度的空间分布图像。
这不仅可以用于评估楠木原木的整体密度,还可以揭示不同部位的密度差异。
基于CNN和互信息的PET/CT图像配准方法的研究的开题报告一、研究背景PET/CT联合成像是一种非常常见的医学影像诊断方法,能够提供不同的生理和代谢信息以及CT图像的解析能力,以此进行疾病的诊断和评估。
PET图像可以检测出生理代谢信息,而CT图像可以提供更精准的位置信息。
由于两种图像提供的信息不同,因此必须将它们进行配准,以实现更准确的影像分析和病情评估。
二、研究目的本研究旨在探讨一种基于深度学习和互信息的PET/CT图像配准方法。
通过使用CNN网络提取PET/CT图像的特征,然后将这些特征作为输入到配准模型中,以实现精准的PET/CT图像配准。
在此基础上,利用互信息来评估模型配准的精度。
三、研究方法1. 数据的获取与预处理本研究将使用公开可获得的PET/CT图像数据集,包括PET图像和CT图像。
在数据预处理步骤中,将对图像进行归一化,对PET图像进行去噪处理,对CT图像进行骨架提取以减少图像的复杂度。
2. 特征提取使用卷积神经网络(CNN)提取PET/CT图像的特征。
将分别对PET 图像和CT图像进行特征提取,然后将提取的特征进行融合。
3. 配准模型构建使用融合后的特征作为输入,构建深度学习配准模型。
该模型将通过反向传播算法进行训练,并调整参数以最小化配准误差。
4. 互信息评估使用互信息评估模型的配准精度。
互信息是一种用于度量图像配准的非参数指标,可用于评估模型是否成功将PET和CT图像进行配准。
四、预期结果本研究的预期结果是建立一个基于深度学习和互信息的PET/CT图像配准模型,该模型可更准确地将PET和CT图像进行配准。
预计通过探索CNN网络,能够提高配准模型的准确性,从而提高PET/CT图像的诊断效果。
五、结论与传统方法相比,本研究的基于深度学习和互信息的PET/CT图像配准方法具有更高的配准精度和更高的诊断效果。
我们预计本研究将对临床PET/CT图像的诊断和评估提供更准确和精准的支持。
木材表面缺陷图像识别的算法研究摘要随着木材加工业的集约化发展,木材产品的生产量持续大幅度增长。
在生产中,对木材表面加工质量高水平的苛求,尤其是一致性的要求,使得传统的人工检测方式已经难以胜任。
为此,本论文基于机器视觉理论对木材表面缺陷识别进行了深入研究。
结合数字图像处理技术和支持向量机模式识别技术,本论文研究了木材表面缺陷图像预处理、特征提取、模式识别问题,研究并改进了用于检测木材表面缺陷的定位和识别等图像处理算法。
图像的预处理是检测的第一步,它对图像缺陷特征的正确提取是非常关键的。
本文针对传统滤波算法在抑制噪声的同时,也会对图像的边缘及细节有比较大的损害,使图像的边沿及细节变模糊的问题,提出了加权有向平滑滤波算法。
并在图像分割上融合了几种分割方法,提出一种改进的基于双正交小波变换的多分辨率图像融合方法和基于融合技术的小波变换和形态学边缘检测算法,优化了分割效果,为后续特征提取打下了很好的基础。
对于木材缺陷的识别,本文从纹理特征(5个灰度共生矩阵参数)和颜色特征(4个颜色矩参数)两个角度来描述缺陷。
根据各参数分布情况,选择标准差较小的参数作为分类器输入特征向量;以及采用主分量分析法进行特征提取,降低纹理特征维数,消除模式特征之间的相关性,突出其差异性,满足识别层的输入要求。
并采用支持向量机分类器进行缺陷的模式识别,达到较高的识别率。
实验结果证明:根据木材表面缺陷图像的纹理特征和颜色特征,运用数字图像处理技术,来解决木材表面缺陷的分割和识别等问题,是行之有效的途径。
关键词:数字图像处理技术;图像分割;特征提取;支持向量机AbstractWith the development of wood industry, the manufacture of wood products is increasing significantly. The demand of a consistent high-quality surface wood product introduces automatic inspection that cannot be easily satisfied by traditional manual inspection. Based on the theory of computer vision, a research on defect distinguish of the wood surface is made in the paper.Image preprocess, feature extraction and pattern recognition of wood surface defect images are also studied by means of digital image processing technique and pattern recognition technology based on SVM(Support Vector Machines). Image processing algorithms are studied and improved to orientate and recognize wood surface defect.Image preprocess is the first step for detection, which is vital to the correct extraction of the defection feature. In the fact of a traditional filtering algorithm can substantially damage the edges and details of the image and blur the image’s edges and details, a weighted and directional smoothing algorithm is proposed in this paper. Merging several image segmentation method , a improved method of image fusion of multi-resolution analysis based on biorthogonal wavelet transform and a edge detection algorithm based on the fusion technology of wavelet transform and morphological edge detection are proposed in the paper. Thus segmentation result is optimized and laying the root for feature extraction of follow up.The defects are described from two aspects based on image characteristic, the texture features(five gray level co-occurrence matrix parameters) and color features (four color moment parameters)to identify the wood defects. According to the distribution of these parameters, the parameters which have small standard deviation are selected as the input eigenvector of the classifiers. And the features are extracted by the principal components analysis which can reduce the texture dimensions and eliminate the relevance between feature modes and highlight their difference to satisfy the input request of the recognition level. Using Support Vector Machines classifier to identify the defects, the correct rates of pattern recognition achieve better level.The experiment results show it is an effective way to solve the segmentation and identification of wood surface defects by texture features and color features of wood surface defect images according to the digital image processing technology,.Keyword:digital image processing technique;image segmentation;feature extraction;SVM (Support Vector Machines)目录第一章绪论 ................................................................................................................... - 1 -1.1 课题的研究背景和意义 ..................................................................................... - 1 -1.1.1 课题的研究背景...................................................................................... - 1 -1.1.2 课题的研究意义...................................................................................... - 1 -1.2 木材表面缺陷检测的研究现状及发展趋势........................................................ - 2 -1.2.1 木材缺陷的常用检测方法 ....................................................................... - 2 -1.2.2 国内外研究现状...................................................................................... - 3 -1.2.3 木材检测技术的发展与展望.................................................................... - 4 -1.3 木材表面缺陷特征及存在形式 .......................................................................... - 5 -1.3.1 木材缺陷种类.......................................................................................... - 5 -1.3.2 木材缺陷对木材质量的影响.................................................................... - 8 -1.4 课题的主要研究内容和创新.............................................................................. - 8 -第二章木材表面缺陷图像的增强预处理...................................................................... - 11 -2.1 图像增强概述.................................................................................................. - 11 -2.2 木材缺陷图像灰度变换 ................................................................................... - 12 -2.2.1 木材缺陷图像灰度化处理 ..................................................................... - 12 -2.2.2 木材缺陷图像灰度变换 ......................................................................... - 13 -2.3 木材缺陷图像平滑 .......................................................................................... - 16 -2.3.1 邻域平滑............................................................................................... - 16 -2.3.2 中值滤波............................................................................................... - 16 -2.3.3 加权有向平滑滤波 ................................................................................ - 17 -2.4 图像锐化 ......................................................................................................... - 21 -2.4.1微分算子................................................................................................ - 22 -2.4.2 Sobel算子.............................................................................................. - 23 -2.4.3拉普拉斯算子 ........................................................................................ - 24 -2.5 本章小结 ......................................................................................................... - 25 -第三章图像分割 .......................................................................................................... - 27 -3.1 基于区域的图像分割....................................................................................... - 27 -3.1.1 并行区域分割技术 ................................................................................ - 27 -3.1.2 串行区域分割技术 ................................................................................ - 29 -3.2基于边缘的图像分割........................................................................................ - 30 -3.2.1 梯度算子............................................................................................... - 31 -3.2.2 Canny边缘检测算子 .............................................................................. - 32 -3.2.3 几种边缘检测算子的比较 ..................................................................... - 33 -3.3 结合特定理论工具的分割技术 ........................................................................ - 33 -3.3.1 基于人工神经网络的分割技术 .............................................................. - 34 -3.3.2 基于小波分析和变换的分割技术 .......................................................... - 34 -3.3.3 基于数学形态学的分割技术.................................................................. - 37 -3.4 本章小结 ......................................................................................................... - 40 -第四章特征提取 .......................................................................................................... - 41 -4.1 纹理特征提取.................................................................................................. - 41 -4.1.1灰度共生矩阵 ........................................................................................ - 41 -4.1.2 Haralick特征 .......................................................................................... - 43 -4.2 色彩特征提取.................................................................................................. - 45 -4.2.1颜色直方图 ............................................................................................ - 46 -4.2.2 颜色矩 .................................................................................................. - 47 -4.3 主成分分析 ..................................................................................................... - 47 -4.3.1主成分分析的原理 ................................................................................. - 48 -4.3.2 主成分分析的基本步骤 ......................................................................... - 49 -4.4 基于主成分分析的算法实现 ........................................................................... - 50 -4.4.1 基于主成分分析的降维算法.................................................................. - 50 -4.4.2 基于主成分分析的降维结果.................................................................. - 51 -4.5 本章小结 ......................................................................................................... - 52 -第五章支持向量机的分类器设计 ................................................................................. - 54 -5.1分类器简介...................................................................................................... - 54 -5.2 SVM算法原理 .................................................................................................. - 54 -5.3 核函数的选择 ................................................................................................. - 57 -5.4 基于SVM的识别结果 ...................................................................................... - 57 -5.4.1 基于纹理特征的木材缺陷图像识别 ..................................................... - 58 -5.4.2 基于主成分分析法的综合纹理特征和颜色特征的木材缺陷图像识别 .. - 59 -5.4.3 三类木材缺陷识别结果 ....................................................................... - 60 -5.5 本章小结 ........................................................................................................ - 61 -第六章总结与展望 ...................................................................................................... - 63 -6.1 总结 ................................................................................................................ - 63 -6.2 展望 ................................................................................................................ - 63 -参考文献 ....................................................................................................................... - 65 -第一章绪论1.1 课题的研究背景和意义1.1.1 课题的研究背景我国是一个木材资源非常匮乏的国家,我国现有森林面积 1.33亿hm2,森林蓄积101.3m3,仅次于俄罗斯、巴西、加拿大、美国,居世界第五位。
木质地板结构与密度分布特征的CT技术检测
木质地板是一种常见的地面装饰材料,在我们的日常生活中随处可见。
检测木质地板的结构与密度分布特征,对于产品质量的评估和使用效果的判断至关重要。
在传统的检测方法中,仅能评估木质地板的外观质量和力学性能,而采用CT技术检测可以更全面地了解木质地板的结构和密度分布特征。
CT技术是一种非破坏性检测技术,可以实现对物体内部的结构和密度的三维重建。
通过使用CT扫描仪,可以获得木质地板的各个层次的图像,实现对木质地板的结构和密度分布特征的高清晰度检测。
木质地板的结构特征在CT图像中表现为线条和颜色的变化。
具有较高密度的部分,如木材的心材部分,在CT图像中呈现出较深的颜色和较细的线条,而较低密度的部分,如木材的边材部分,在CT图像中呈现出较浅的颜色和较粗的线条。
通过对这些线条和颜色的分析,可以了解到木质地板的结构分布情况。
木质地板的密度分布特征在CT图像中表现为亮度的变化。
具有较高密度的部分在CT图像中呈现出较暗的颜色,而较低密度的部分在CT图像中呈现出较亮的颜色。
通过对CT图像的观察和分析,可以得知木质地板的密度分布情况,这对于评估木质地板的质量和力学性能具有重要的意义。
通过CT技术检测木质地板的结构与密度分布特征,可以有效地评估产品的质量和使用效果,并为制造商提供更好的生产流
程和控制质量的方式。
这种非破坏性的CT技术检测方法也可以应用于其他材料的检测和质量评估中,拓展其应用范围。
基于CT断层扫描的木质家具与原木内部缺损三维可视化研究赵桂玲;邓宗极;藏加宇;邱兆文
【期刊名称】《林产工业》
【年(卷),期】2024(61)2
【摘要】研究木质家具与原木试件内部缺损三维可视化,有助于木质文物精准干预性保护与木材高效规划利用。
凸显三维成像技术可视化优势,对木质文物保护具有
重要意义。
本文采用philips16排CT——A机型Brilliace16对试件三维断层扫描。
通过对CT扫描后原始图像的分割,获取品质较佳的三维数字模型。
继而对分割后的图像进行切面与断面两个维度的手工着色,随后通过三维重建可得到开裂、虫洞、
朽坏等不同形式缺损的三维形态,并可得到与之对应的精准三维模型。
试验证明:通
过三维重建,可获取木质试件内部不同类型三维缺损形态的可视化分析,可对缺损形
态进行360°观察,并可获取三维缺损形态的表面积、体积等精准物理参数。
本技术可为木质文物修复提供三维缺损形态的精准参数及直观可视化三维模型。
【总页数】5页(P24-28)
【作者】赵桂玲;邓宗极;藏加宇;邱兆文
【作者单位】东北农业大学;东北林业大学;黑龙江拓盟科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TS664;TS396
【相关文献】
1.基于CT三维可视化在脑动脉瘤介入术中的应用研究
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基于图像处理和计算机视觉技术的木质材料检测研究随着生活水平的提高和科技的发展,木质材料的应用范围越来越广泛。
无论是建筑、造船、家具制造还是手工艺制作等领域,都有着广泛的应用。
而这些木质材料的质量检测也变得越来越重要。
传统的木材质检方法依靠人工目测或取样化验,不仅效率低下还容易出现漏检或误检现象。
因此,基于图像处理和计算机视觉技术的木质材料检测逐渐受到了人们的关注。
一、图像预处理图像处理的第一步通常是图像预处理。
图像预处理的目标是优化纹理等信息,方便后续的处理。
首先,需要将图像的噪声消除,包括光线噪声、边缘噪声等。
其次,应调整图像的色彩、亮度、对比度等参数来达到更好的视觉效果。
最后,还可以对图像进行裁剪、缩放等操作,以便专注于特定区域或提高图像分辨率。
二、边缘检测边缘检测是在图像中定位和描述物体界面的过程。
它主要是通过检测图像亮度变化的区域来实现。
边缘检测常用的方法有Sobel算子、Canny算子、Laplacian算子等。
其中,Canny算法在边缘检测中使用最广。
三、形态学处理形态学处理是一种比较基础的图像处理方法,通常用于图像分割和形态修正。
这种技术的基本思想是通过对图像的膨胀、腐蚀、开运算和闭运算等方法对图像进行逻辑表达,从而达到对图像进行二值化、去噪等场景的优化。
四、特征提取特征提取是为了从图像中提取信息而进行的过程。
它是计算机视觉中一个非常重要的步骤。
特征提取的目标是从图像中提取出有价值的、表达图像内容的特征,并将其转换为容易识别和分类的形式。
五、木材疵点检测通过上述图像处理、边缘检测、形态学处理和特征提取等技术,可以有效实现对木材疵点的检测。
第一步是对木材表面的图像进行处理,包括分类、去噪等操作。
之后,将处理后的图像进行二值化处理,确定木材表面的疵点位置。
最后,通过对这些疵点的提取和分类,得出疵点类型和位置,并进行报警或剔除。
六、研究意义目前,基于图像处理和计算机视觉技术的木质材料检测得到了越来越广泛的应用。
木材CT断层成像系统旋转中心校正方法葛浙东;戚玉涵;罗瑞;陈龙现;王艳伟;周玉成【摘要】[目的]构建一套等距扇形X射线束木材CT断层成像系统,提出一种基于正弦图的系统旋转中心校正方法,实现对木材高质量断层成像,为准确获取木材内部结构信息、研究木材结构形态提供技术支持.[方法]首先,分析CT断层成像系统成像原理,验证穿过扫描断层内任意一点的投影地址与旋角度存在一定函数关系,投影地址轨迹在扫描过程中是一条与旋转角度相关的正弦曲线;其次,计算投影地址对称中心与探测器中点的差值,在图像重建过程中,对旋转中心偏移量进行补偿,获得任意一点正确的投影位置;再次,选择直径205 mm、高度400 mm的杉木作为试验对象,分别校正旋转中心偏移量为8、9、10、11、12个探测点,对断层1进行扫描,获得5幅断层图像,并对试验结果进行定量分析;最后,对断层2进行扫描,重建旋转中心校正前后断层图像,并对2幅图像进行评价与分析.[结果]断层1的5幅重建图像均可反映木材内部结构特征,校正数值逐渐接近旋转中心偏移量,峰值信噪比和结构相似度均有所提高,而相对误差均有所减小,图像愈加近似于原始图像,旋转中心校正数值与偏移量相等情况下重建图像效果最好.断层2的2幅重建图像质量差异性较大,校正前图像环形伪影干扰严重,生长轮肉眼难以区分,图像边缘有向周边扩散现象,相近裂纹结构产生假象,而校正后图像无环形伪影干扰,心材生长轮清晰可见,图像边缘无向周边扩散现象,成像质量良好.旋转中心校正后的图像质量远远优于校正前,基于正弦图的系统旋转中心校正方法在木材CT断层成像系统中具有良好的应用效果.[结论]基于正弦图的系统旋转中心校正方法可有效解决木材CT成像系统旋转中心随机偏移问题,抑制环形伪影缺陷,明显提升木材CT断层图像的重建效果.木材CT断层成像系统旋转中心经校正后,重建的木材断层图像可清晰反映裂纹、生长轮、心边材等结构特征,能满足科研、高校、检测检验等机构对木材内部结构的检测与分析要求.【期刊名称】《林业科学》【年(卷),期】2018(054)011【总页数】8页(P164-171)【关键词】X射线;CT;木材;正弦图;旋转中心【作者】葛浙东;戚玉涵;罗瑞;陈龙现;王艳伟;周玉成【作者单位】山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101;中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091;山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101;山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101;中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091;山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101【正文语种】中文【中图分类】S781.1;TB115计算机断层扫描(computed tomography,CT)是利用计算机技术对被检测物体断层扫描图像进行重建获得三维断层图像的扫描方式,其不受被检测物体材料、形状和表面状况等限制,可实现物体内部结构的无损观测,是一种先进的非接触式检测技术,最早应用于医学影像诊断学的检查,目前已逐步扩展至工业、农业和林业等领域(齐子诚等, 2018;张京平等, 2014;葛浙东等, 2016a)。
基于图像处理的木材缺陷检测与分类技术研究引言作为一种广泛应用于建筑、家具、造纸等行业的材料,木材具有质地坚实、质感自然等特点,但同时也存在着一些缺点,如:木材表面容易出现裂纹、疤痕、虫蛀、臭味等缺陷,这些缺陷不仅影响美观度,而且会对未来使用和销售造成不利影响。
因此,开发一种高效、准确的木材缺陷检测与分类技术变得尤为重要。
本文将介绍一种基于图像处理的木材缺陷检测与分类技术,其可以对木材表面的缺陷进行自动化分析和识别,从而实现高精度的缺陷分类和位置定位。
第一章图像处理技术在木材缺陷检测中的应用图像处理技术是一种比较先进的计算机化技术,它为我们处理图像提供了极大的便利。
这种技术对于改善图像质量、实现自动化识别等方面具有重要的意义。
在木材缺陷检测中,图像处理技术可以通过对原始图像进行数字化、滤波、特征提取、分类等一系列操作,从而实现木材表面缺陷的快速分析和识别。
1.1 数字化数字化是将图像信号转化为计算机可读的0/1数字信号的过程。
在木材缺陷检测中,数字化可以使得图像信息以数据的形式存在,加快图像处理的速度,减少人工操作对检测结果的影响,真正实现自动化检测。
1.2 滤波滤波可以将图像中的噪声过滤掉,提高处理的准确度。
在木材表面缺陷检测中,由于木材表面本身容易出现的纹理和颜色变化,因此在图像处理过程中必须进行滤波以保证对缺陷的分类和定位。
一些常用的图像滤波算法包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波等。
1.3 特征提取特征提取是将图像中的信息转换为计算机可处理的特征向量。
在木材缺陷检测中,特征提取可以对缺陷进行区分和分类。
一些常用的特征提取方法包括边缘检测、角点检测、纹理分析等。
1.4 分类分类是将图像中的目标分为不同的类别。
在木材缺陷检测中,分类可以将不同种类的木材缺陷区分开来。
目前较为常用的分类方法包括支持向量机、卷积神经网络、随机森林等。
第二章基于图像处理的木材缺陷检测技术流程2.1 原始图像采集原始图像通过相机等设备对木材缺陷表面进行采集,并进行数字化处理。
百家论点CT技术在木材无损检测领域的应用研究顾萍(江苏省泰兴市市场监督管理局,江苏泰兴225400)摘要:伴随计算机技术蓬勃发展,无损检测技术日益更新,兼具智能化与自动化的木材无损检测技术,特别是CT技术逐日在市场上脱颖而出。
CT技术是一种有利于自动高效检测木材,提高木材利用水平的计算机断层扫描技术。
本篇文章重在详细阐释CT技术基本内涵的基础上探究CT技术在木材无算检测中的应用研究。
期望能为相关研究提供可行性建议。
关键词:CT技术;木材;无损检测;应用1引言对木材进行木材检测的CT技术是在木材射线照相技术基础上逐步发展起来的。
其主要将多种不一致的能量波视作辐射源,但具体工作原理并不等同于射线。
利用CT技术对木材进行木材检测,有利于显著加快扫描原木木段横切面和成像速度,并通过采集完整的扫描数据重新建立木材横截面的二维图像和三切面视图。
相关研究结果表面,通过CT技术扫描木材横截面所得二维图像可观察横切面年轮、裂纹和节子等信息;通过单层或多层螺旋扫描所得三视图和透视图可精确定位缺陷位置,从而帮助木材使用者确定木材内部结构特征,进而使木材分等具有可靠的依据支持。
当前,学术界已将多层螺旋视作新时期的检测技术主流。
2CT计算机断层扫描技术20世纪90年代,计算机断层扫描X射线法(CT)凭借其强穿透能力、高分辨率和极快的检测速度等优势被正式应用于木材无损检测。
CT是指以测定穿透射线在物体内的衰减系数为基础,结合物理技术与数学方法对数据进行电子计算机处理,再求解出衰减系数值,构建某剖面上的二维分布矩阵,同时利用内含电子技术把此二维分布矩阵转变为图像画面上的灰度分布,最终建立断面二维与三维图像的一种现代化高清成像技术。
其在木材检测中的应用,能够深度探究木材密度,并对木材结构内部缺陷轮廓信息进行提取。
3CT技术在木材无损检测领域的应用3.1CT技术在木材宏观构造检测中的应用现阶段,利用CT技术对木材的宏观构造进行检测,重点聚焦在三个层面,一是髓心,二是心边材,三是生长轮。
在三年研究生生活中,有许多人给了我热情的帮助,正是他们的支持和鼓励,才使我顺利度过了这段美好的时光。
在本文完成之际,我在此衷心地感谢曾经给予我有益帮助的人!首先要感谢我的导师业宁副教授,业老师不仅在学业上给予悉心的指导和帮助,在生活等方面也给予了无微不至的关怀与照顾。
他严谨的治学态度、积极进取的探索精神、乐观的生活态度以及对工作的责任感都使我受益匪浅。
感谢教研室的所有老师和同学,在学习和生活上,他们都给予了无私的关怀和帮助。
由于水平有限,论文中难免出现一些疏忽和遗漏。
敬请各位老师、同学批评指正,作者不胜感激。
图像配准是将不同时间、不同的传感器(成像设备)或不同条件下(天候、照度、摄像位置和角度等)获取的同一场景的两幅或多幅图像进行配准、叠加的处理过程。
图像配准的主要方法大致分为三类:基于图像灰度的配准方法;基于图像特征的配准,如边缘、角点方法;基于图像频域的配准,如基于快速傅里叶变换的方法。
目前图像配准技术主要应用在计算机视觉、医学诊断与辅助治疗、遥感影像、三维建模、图像拼接等领域。
本文在对三种常用的图像配准方法——基于图像灰度的图像配准,基于频域变换的图像配准和基于特征点的图像配准方法加以分析的基础上,提出了相应的改进算法,并对木材CT图像进行配准,取得了很好的配准效果。
首先用基于互信息的方法对木材CT图像进行配准,并对传统的PV插值算法和遗传算法加以改进,改进后的算法能有效抑制局部极值的产生,同时解决了遗传算法搜索时过早收敛的问题。
接着讨论了基于频域变换的图像配准方法,在利用傅立叶变换的相位相关原理对图像进行配准的基础上,对传统傅立叶变换图像配准算法加以改进,采用由粗到细的金字塔分层配准策略,有效提高了图像配准精度,使得图像配准精度达到亚像素级别。
最后讨论了基于Harris特征点的图像配准方法,提出一种三角形法来确定特征点对间相互对应的关系,根据特征点对间的关系求解出配准所需参数,从而对木材CT图像进行配准,该算法计算量大大减少,因而配准速度较快,但受噪声影响较大。
关键词:图像配准, 互信息, 遗传算法, 相位相关, 特征提取Study of Wood CT Image RegistrationABSTRACTImage registration is a registration and superposition process which uses two or more images for the same scene obtained at different time, by different sensors(imaging equipment), or under different conditions (weather, illumination, camera position and angle, etc.). The main method of image registration can be divided into three categories: gray level image-based registration method; registration based on image characteristics, such as edge feature and corner point feature; image registration based on frequency domain, such as the method based on fast Fourier transform. The current image registration techniques are used in computer vision, medical diagnosis and adjuvant therapy, remote sensing images, 3D modeling, image mosaic and so on.This paper analyzes the three common methods of image registration and use them to registrate wood CT images. First, uses the method based on mutual information to registrate, and improves traditional PV interpolation algorithm and genetic algorithm, the improved algorithm can effectively suppress the generation of local extremum, while solves the premature problems of the genetic algorithm; then we discuss the image registration method based on frequency domain transform, and improve image registration algorithm using a coarse to fine the pyramid hierarchical registration strategy which is based on the traditional Fourier transform, this algorithm effectively improves the accuracy of image registration, image registration accuracy enables sub-pixel level; Finally the method based on the Harris feature point image registration is discussed. We propose a triangle algorithm to determine relationship between the feature points, and according to the relationship of the feature points we can obtain the parameters for the wood CT image registration. This algorithm can greatelly reduce the calculation, so registration is faster but more affected by noise.Key words: mutual information, image registration, phase correlation, feature extraction, genetic algorithms目 录第一章 绪论 (1)1.1本文研究背景 (1)1.2图像配准技术 (2)1.3图像配准的应用领域 (3)1.4图像配准技术的发展及现状 (3)1.5本文研究内容及文章组织 (6)第二章 图像配准理论 (7)2.1图像配准的公式描述 (7)2.2空间变换模型 (7)2.3配准相似度度量 (9)2.3.1常用的距离测度 (9)2.3.2 相关度量法 (9)第三章 基于互信息的木材CT图像配准 (11)3.1基于互信息和遗传算法的图像配准算法 (11)3.1.1互信息 (11)3.1.2 互信息的计算----联合直方图法 (12)3.1.3 图像插值算法 (12)3.1.4 遗传算法 (14)3.2改进的基于互信息的图像配准算法 (16)3.2.1 PV插值算法的缺陷 (16)3.2.2 PV插值算法的改进 (16)3.2.3 遗传算法的改进 (17)3.3实验结果 (18)3.3.1 对只发生平移的图像配准 (18)3.3.2 对发生平移和旋转的图像配准 (19)3.3.3不同日期扫描的CT图像配准 (20)3.4本章小结 (21)第四章 基于傅里叶变换的木材CT图像配准 (22)4.1相位相关图像配准原理 (22)4.2图像亚像素配准算法 (23)4.2.1算法原理 (23)4.2.2 算法评价标准 (24)4.3 实验结果及分析 (25)4.4 本章小结 (28)第五章 基于Harris角点的木材CT图像配准 (29)5.1 图像特征概述 (29)5.1.1 边缘特征 (29)5.1.2角点特征 (30)5.2 Harris角点检测 (30)5.3 基于harris角点检测的图像配准 (31)5.3.1特征点排序 (32)5.3.2确定特征点对应关系 (32)5.3.3利用匹配特征点对获取配准参数 (33)5.4 实验结果与分析 (34)5.5 本章小结 (35)第六章 总结与展望 (36)6.1论文总结 (36)6.2 未来工作展望 (36)参考文献 (38)第一章 绪论1.1本文研究背景众所周知,木材只有经过良好的干燥才能保证产品的加工质量、形态稳定和使用寿命,从而提高其使用价值。
木材的干燥已成为木材加工利用过程中最基本、最重要的工序,也是处理时间最长、能量消耗最多的一道工序。
据统计,木材的干燥能耗约占木制品生产总能耗的40-70%[1]。
在木材资源日渐减少、能源日趋紧张的大环境下,如何在保证干燥质量的前提下进一步提高干燥效率、降低能耗,是各国木材科学家们正在努力的方向。
木材各方向上的干缩率不一致及干燥过程中木材的含水率梯度引起的木材内部应力,会导致木材开裂和表面硬化等干燥缺陷的发生和发展。
只有木材内部水分向外移动的密度和木材表面水分向空气散发的密度相适应,使木材表面含水率和当时趋向木材平衡含水率之间的差额逐渐缩小,才能保证木材不致于因干燥过快而发生开裂。
由于实际上木材干燥的速度在很大程度上决取于内部水分迁移到表面的速率,改变外部因素(如提高温度、降低外界压力)也就促进了内部水分向表面的迁移。
因此木材干燥问题实质上主要是水分在木材中如何迁移的问题。
长期以来,有关木材干燥的研究主要集中在针对具体树种的干燥工艺参数上。
近年来,较多的研究集中在木材渗透性(浸注性)及其改善上。
无论是干燥过程中水分迁移机理、传热传质,还是渗透性能和浸注性能的研究,均是根据一些理论(如Fick定理、Darcy定理、非稳态热力学等)进行某些假设,推导出传热、传质模型,并设计一些实验,测定一些参数对模型进行验证[2-5];或根据实验结果进行分析。