应用数字图像处理技术测量木材显微构造特征参数[c]

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1、中国林学会木材科学分会第十次学术研讨会论文集应用数字图像处理技术测量木材显微构造特征参数任宁于海鹏刘一星(东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040)摘要:本文利用显微镜、摄像传感器和计算机联机组成的数字图像动态采集系统来获取数字化的木材显微构造图像,并利用基于数字图像处理技术的彩色图像分析软件,针对木材显微构造组织分子的特点,通过在软件平台上的二次开发,实现了木材组织比量、胞壁率、管孔分布密度、细胞壁厚、径/弦向直径、壁腔比及形态量等参数的数字化测量,在准确性、高效性和自动化程度上比照以往方法均有较大程度的提高。关键词:木材显微构造特征参数数字化测量Measureme

2、ntofWoodMicrostructureCharacteristicParameterbyDigitalImageProcessingRENNingYUHai-pengLIUYi-xing(MaterialScienceandEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040)Abstract:Dynamicdigitalimagecollectionsystemmadebymicroscope,videocamerasensorandcomputerwasusedforthecollectionofwo

3、odmicrostructureimage.Inviewofwood’smicrostructuretraits,imageprocessingfunctionsbasedondigitalimageprocessingtechniquewereusedtocomputecharacteristicparameters.Itrealizedthedigitalmeasureofwoodtissueproportion,cellwallpercentage,distributeddensityofvessel,cellwallthickness,celldiameter,rat

4、ioofcellwalltocavity,andcellfigurequantum.Theresultshowedthatthedigitalmeasuremethodhasmoreadvantagesofaccuracy,efficiency,andautomaticdegreethanmethodsago.Keyword:wood,microstructurecharacteristicparameter,digitalmeasure1前言木材显微构造是木材识别、加工和利用的基础和重要科学依据。传统的依靠光镜和电镜观察、拍片后再手工测量、配合显微投影仪的手工测量等木材显微

5、构造研究方法已经不能满足日益发展的科学研究和生产的实际需要,因此对木材显微构造特征参数的数字化测量方法的探索已是十分必要。第一作者简介:任宁,1981年生,女,东北林业大学木材科学与技术专业硕士研究生。主要从事木材物理学方面的研究。电话:0451-82191756;电子邮件:r_zhen2000@yahoo.com.cn。20世纪80年代初,世界科技发达国家开始应用计算机图像处理技术测量和分析木材解剖分子。CharlesW.McMilln(1982)利用图像分析技术测量了木材胞壁率、纤维长度、细胞腔面积和径向细胞腔直径[1]。R.P.Kibbewhite(1988)等研究和测

6、量了纤维横切面的宽度、厚度、腔比率、壁比率等[2]。JordanBD(1988)用一种简单的图像处理方法测量纤维壁厚[3]。ThetfordRD(1991)将图像处理方法应用到树木年代学研究中,测量密度和生长轮宽[4]。岩切一树(1991)采用累计图像处理方法测量了细胞壁厚度,解决了细胞壁厚度数字图像处理计算中的难点问题[5]。藤田稔等(1991)应用图像处理技术对木材构造进行了研究,开发了一种傅立叶变换的图像处理方法来定量测量细胞壁厚度[6]。FujitaM(1991)利用OFT(光学傅立叶变换)及FFT共同组成的分析系统定量的分析了日本柳杉材的细胞排列和大小[7]。柴修武

7、(1992)、刘鹏(1995)及杨家驹(2001)等先后应用Q570图像分析仪对组织比量、胞壁率、管胞径弦向直径、胞腔直径、胞壁厚度、壁腔比和腔径比进行了测量[8]581中国林学会木材科学分会第十次学术研讨会论文集。XiumingDiao等(1995,1996,1999)用FFT量化分析方法检测了10种针叶树材横断面细胞排列及形状的周期性,并根据傅立叶功率谱图灰度值的角度分布函数定量地比较了各树种间周期性排列的性质,测量了细胞的径弦向直径、径弦壁角度等,所得结果几乎与显微镜测量结果一致,并得出管胞横切面

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1、中国林学会木材科学分会第十次学术研讨会论文集应用数字图像处理技术测量木材显微构造特征参数任宁于海鹏刘一星(东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040)摘要:本文利用显微镜、摄像传感器和计算机联机组成的数字图像动态采集系统来获取数字化的木材显微构造图像,并利用基于数字图像处理技术的彩色图像分析软件,针对木材显微构造组织分子的特点,通过在软件平台上的二次开发,实现了木材组织比量、胞壁率、管孔分布密度、细胞壁厚、径/弦向直径、壁腔比及形态量等参数的数字化测量,在准确性、高效性和自动化程度上比照以往方法均有较大程度的提高。关键词:木材显微构造特征参数数字化测量Measureme

2、ntofWoodMicrostructureCharacteristicParameterbyDigitalImageProcessingRENNingYUHai-pengLIUYi-xing(MaterialScienceandEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040)Abstract:Dynamicdigitalimagecollectionsystemmadebymicroscope,videocamerasensorandcomputerwasusedforthecollectionofwo

3、odmicrostructureimage.Inviewofwood’smicrostructuretraits,imageprocessingfunctionsbasedondigitalimageprocessingtechniquewereusedtocomputecharacteristicparameters.Itrealizedthedigitalmeasureofwoodtissueproportion,cellwallpercentage,distributeddensityofvessel,cellwallthickness,celldiameter,rat

4、ioofcellwalltocavity,andcellfigurequantum.Theresultshowedthatthedigitalmeasuremethodhasmoreadvantagesofaccuracy,efficiency,andautomaticdegreethanmethodsago.Keyword:wood,microstructurecharacteristicparameter,digitalmeasure1前言木材显微构造是木材识别、加工和利用的基础和重要科学依据。传统的依靠光镜和电镜观察、拍片后再手工测量、配合显微投影仪的手工测量等木材显微

5、构造研究方法已经不能满足日益发展的科学研究和生产的实际需要,因此对木材显微构造特征参数的数字化测量方法的探索已是十分必要。第一作者简介:任宁,1981年生,女,东北林业大学木材科学与技术专业硕士研究生。主要从事木材物理学方面的研究。电话:0451-82191756;电子邮件:r_zhen2000@yahoo.com.cn。20世纪80年代初,世界科技发达国家开始应用计算机图像处理技术测量和分析木材解剖分子。CharlesW.McMilln(1982)利用图像分析技术测量了木材胞壁率、纤维长度、细胞腔面积和径向细胞腔直径[1]。R.P.Kibbewhite(1988)等研究和测

6、量了纤维横切面的宽度、厚度、腔比率、壁比率等[2]。JordanBD(1988)用一种简单的图像处理方法测量纤维壁厚[3]。ThetfordRD(1991)将图像处理方法应用到树木年代学研究中,测量密度和生长轮宽[4]。岩切一树(1991)采用累计图像处理方法测量了细胞壁厚度,解决了细胞壁厚度数字图像处理计算中的难点问题[5]。藤田稔等(1991)应用图像处理技术对木材构造进行了研究,开发了一种傅立叶变换的图像处理方法来定量测量细胞壁厚度[6]。FujitaM(1991)利用OFT(光学傅立叶变换)及FFT共同组成的分析系统定量的分析了日本柳杉材的细胞排列和大小[7]。柴修武

7、(1992)、刘鹏(1995)及杨家驹(2001)等先后应用Q570图像分析仪对组织比量、胞壁率、管胞径弦向直径、胞腔直径、胞壁厚度、壁腔比和腔径比进行了测量[8]581中国林学会木材科学分会第十次学术研讨会论文集。XiumingDiao等(1995,1996,1999)用FFT量化分析方法检测了10种针叶树材横断面细胞排列及形状的周期性,并根据傅立叶功率谱图灰度值的角度分布函数定量地比较了各树种间周期性排列的性质,测量了细胞的径弦向直径、径弦壁角度等,所得结果几乎与显微镜测量结果一致,并得出管胞横切面

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