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原文传递一种树木纵截面内部缺陷成像方法

专利名称：	一种树木纵截面内部缺陷成像方法
摘要：	本发明公开了一种树木纵截面内部缺陷成像方法，属于树木的无损检测领域。所述方法通过以应力波在树木内部的传播时间作为输入数据，将成像平面划分为一定数量的网格单元来建立其初始速度分布，之后使用直线传播模型进行多轮迭代，每轮迭代结束之后利用SIRT算法调节成像平面的速度分布，使用最大值以及最小值速度约束以及基于网格单元组的模糊约束对每个网格单元速度进行限制，直到最后的速度分布与所测得的数据较吻合时结束迭代，通过比较此时的网格单元的速度值与被测健康树木的参考值，判断出异常网格单元，之后对网格单元成像进行二次平滑处理，得到树木内部的缺陷位置，该方法能够准确检测出树木缺陷区域，且误检区域少，成像效果好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江南大学
发明人：	李光辉;刘雷
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910221698.2
公开号：	CN109900789A
代理机构：	哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司
代理人：	林娟
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	214000 江苏省无锡市蠡湖大道1800号
主权项：	1.一种树木纵截面内部缺陷成像方法，其特征在于，所述方法包括： S1：根据所测量树木的数据建立相应的成像平面，将成像平面划分为具有相同的大小尺寸的网格单元，为每个网格单元赋予一个相同的初始速度值，得到成像平面的初始速度分布； S2：根据成像平面的初始速度分布，使用直线传播模型模拟应力波在树木内部的传播，利用联合迭代重建技术SIRT算法调整成像平面网格单元的速度；调整过程中使用最大与最小速度值和基于网格单元组的模糊约束机制对成像平面网格单元的速度进行约束；得到成像平面每个网格单元调整后的速度v′； S3：根据成像平面每个网格单元调整后的速度v′确定每个网格单元是否为异常网格单元。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：计算健康树木内部各个方向应力波传播的速度参考值，继而得到成像平面每个网格单元的健康参考速度值v；所述S3为：比较成像平面每个网格单元调整后的速度v′和成像平面每个网格单元的健康参考速度值v，计算的值，当超过预定阈值时，标记v′对应的网格单元为异常网格单元。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对异常网格单元进行二次图像平滑处理，得到所测量树木内部的缺陷图。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S2包括： S21利用SIRT算法计算出每个网格单元的速度增量，将其应用于每个网格单元当前速度值，得到新的速度值； S22在速度调整的过程中，对网格单元的速度值施加最大与最小速度值限制，当所得到的新的速度值超过最大或最小极限值，则新的速度值就会被赋予为其所超过的极限值；同时，在速度调整的过程中，对网格单元的速度值施加基于网格单元组的模糊约束，根据每个网格单元的模糊约束因子，将每轮迭代结束之后的每个网格单元的反演速度值与每个网格单元的全约束速度值进行线性组合，作为网格单元的新的速度值； S23当最后一轮迭代结束后，得到成像平面每个网格单元调整后的速度v′。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算健康树木内部各个方向应力波传播的速度参考值v(θ,α)，继而得到成像平面每个网格单元的健康参考速度值v，包括：根据式(1)计算v(θ,α)，根据式(2)计算v； v(θ,α)＝vl×vR×(-0.2α2+1)/[vl×sin2θ+vR×(-0.2α2+1)×cos2θ] (1) 其中，vl是应力波沿树木纵向传播的速度，vR是应力波沿树木径向传播的速度值，α为传播方向相对应纵截面与径切面的夹角，θ为对应的应力波传播方向角，vi表示第i个网格单元的健康参考速度值，vij为穿过第i个网格单元的第j条传播路径的速度参考值，该速度值可由公式(1)计算得到，M为穿过第i个网格单元的路径总数，N为成像平面的网格单元数量。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当超过预定阈值时，标记v′对应的网格单元为异常网格单元中，预定阈值为15％。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述每个网格单元的模糊约束因子取值范围为[0.5，1]。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，靠近树木中心位置处的网格单元的模糊约束因子的取值大于靠近树木边缘位置处的网格单元的模糊约束因子的取值。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所测量树木的数据建立相应的成像平面之前，还包括：在所测量树木的树干两端沿纵向同一方向随机距离地布置预定数量的传感器；将传感器与应力波信号采集仪连接起来，通过脉冲锤敲击的方式获取两端传感器两两之间的传播时间数据；并测量树木的直径以及纵截面的传感器位置信息。 10.权利要求1-9任一所述的方法在无损检测领域内的应用。
所属类别：	发明专利