CN1800838A - 一种木材无损检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种木材无损检测装置，主要是用于对木材是否具有缺陷进行无损检测。为了实际应用、提高检测精度、克服检测现场X射线辐射对人体的危害等现有技术的不足，本发明采用X射线作为检测源，照射木材，应用图像处理功能，将接收屏上得到的X光图像通过微光摄像机送入A/D转换器中，再将变换后形成的数字图像存入计算机内存，应用计算机数字图像处理技术对木材中的缺陷进行处理、分析和识别。本发明所采用的技术方案是由X射线检测部分、图像传感部分，图像采集部分和图像处理部分组成。X射线对木材缺陷检测无损伤，经图像处理后，检测结果清晰，检测精度明显提高，操作人员在没有辐射影响的环境中工作，***安全、可靠，易于人眼识别。

Description

一种木材无损检测装置
(一)技术领域
本发明涉及一种木材无损检测装置，主要是用于对木材是否具有缺陷进行无损检测的装置。
(二)背景技术：
对木材进行无损检测的技术方法有微波检测、超声波检测、应力波检测、振动检测、声发射检测和X射线检测等方法。微波检测和超声波检测需要有传输媒介，在实际中难以应用。应力波检测、振动检测和声发射检测结果不精确，很难准确地判断缺陷的具***置、大小和程度。X射线检测金属、人体等密度一致的对象效果较好，检测密度差异较大的木材，其精度难以满足实际要求，检测现场的辐射对人体有危害。这些方法目前在国内都停留在理论研究阶段，没有形成可以在生产实际中应用的硬件设备。
(三)发明内容：
为了实际应用、提高检测精度、克服检测现场的X射线辐射对人体的危害等现有技术的不足，本发明采用X射线作为检测源，照射原木横截面，应用图像处理功能，将接收屏上得到的X光图像通过微光摄像机送入A/D转换器中，再将变换后形成的数字图像存入计算机内存，应用计算机数字图像处理技术对木材中的缺陷进行处理、分析和识别，操作人员在没有辐射影响的环境中工作，***安全、可靠，X射线对木材缺陷检测并不损伤，经图像处理后，检测结果清晰，检测精度明显提高，易于人眼识别。
本发明所采用的技术方案是：由X射线检测部分、图像传感部分，图像采集部分和图像处理部分组成；选择X射线作为检测源，照射在木材上，利用X射线的荧光成像效应，使木材的内部特征在吸收屏上成像；采用微光摄像机做图像输入传感器，将吸收屏上的模拟图像传送至图像采集卡；传送的模拟信号经A/D转换电路变为数字信号存入图像存储器，并与计算机接口；应用数字图像处理技术对X射线图像进行处理，图像处理方式是：滤波、锐化(增强)、边缘提取。
本发明实现了实际应用，克服了检测现场的X射线辐射对人体的危害，操作人员在没有辐射影响的环境中工作，***安全、可靠，X射线对木材缺陷检测并不损伤，经图像处理后，检测结果清晰，检测精度明显提高，易于人眼识别。
(四)附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为木材缺陷X射线无损检测装置示意图。
图1中，1为X射线检测部分，包括X射线源、X射线吸收屏和木材。2为图像传感部分，包括低照度微光摄像头、图像放大器、视频传输线。3为图像采集部分，包括A/D转换器、数据存储器、计算机接口。4为图像处理部分，包括计算机和图像处理软件。
图2为图像处理软件功能示意图。
图2中，1是原木缺陷图像处理***工作平台主菜单，2是图像输入；此功能块完成从摄像机采信一幅图像(512×512×8bit)，以BMP格式存入计算机内存的任务。输入的图像显示在微机监视器上。3是图像存取；此功能块完成微机内存图像和磁盘文件的转换，可打开图像文件、存储图像文件、以别名存储图像文件等等。4是平台窗口管理；此功能块负责管理平台窗口，具有平铺所有窗口、排队所有窗口、关闭所有窗口、快速检索所有窗口等功能。5是图像几何处理；此功能块实现图像的放大、缩小。6是AIO操作；此功能块可在图像中定义一块感兴趣区域，定义后可对该区域进行各种处理。7是LOI操作；此功能块可在图像中的某一条直线上定义一个感兴趣线段，从而实现对任意线段的各种处理。8是图像处理；此功能块包括13个子功能块。9是快速中值滤波；此滤波器可有效去除图像中点状噪声，模板尺寸可选定为3×3、5×5或7×7，默认模板尺寸为3×3。10是快速均值滤波；此滤波器可平滑图像，去除点噪声，模板尺寸可选定为3×3、5×5或7×7，默认模板尺寸为3×3。11是高斯滤波；此滤波器可在平台中对图像进行去噪，以实现实时滤波；模板尺寸为5×5、7×7、9×9、13×13，默认模板尺寸为5×5。12是图像伪彩色处理；此模块包括：伪彩色分层，自定义伪彩色分层，可在红绿蓝3色中任选变换曲线，针对不同类型的原木图像实行不同的处理方案。13是图像直方图均衡化；模块可将图像的灰度拉开，增强对比度，使图像便于观看。14是图像边缘增强；这是常用的图像边缘增强方法，采用微分算子突出图像边缘。15是霍夫(Hough)变换；用参数来描述简单几何形状的方法。16是边缘跟踪算法；将原木X射线图像中缺陷的边缘跟踪计算，连接成连续的曲线。17是图像分割算法；利用特征向量检验图像区域的一致性，从而达到将图像分割成不同区域的目的。18是用分形快速算法检测边缘；应用分形参数实时检测原木X射线图像中缺陷边缘。19是图像边缘检测；利用模板检测图像边缘，包括Laplace、Sobel、Kirsch和改进的Laplace边缘检测法。模板尺寸为3×3、5×5和7×7。20是图像灰度直方图显示；此模块把图像以灰度直方图的形式显示出来，可直观地反映原木X射线图像的灰度直方图分布情况。21是同态滤波；在频域中同时将图像亮度范围进行压缩和将图像对比度进行增强。
(五)具体实施方式
本发明所采用的技术方案是：由X射线检测检测部分、图像传感部分，图像采集部分和图像处理部分组成；选择X射线作为检测源，照射在木材上，利用X射线的荧光成像效应，使木材的内部特征在吸收屏上成像；采用微光摄像机做图像输入传感器，将吸收屏上的模拟图像传送至图像采集卡；传送的模拟信号经A/D转换电路变为数字信号存入图像存储器，并与计算机接口；应用数字图像处理技术对X射线图像进行处理，图像处理方式是：滤波、锐化(增强)、边缘提取。
利用X射线的荧光成像效应，即X射线能使硫化钙、硫化锌、铂、氰化钡、钨酸钙和硫酸铅钡等物质发出在暗处很容易观察到的荧光，并且同一荧光物质发出荧光的强弱与接收的通过原木的X射线强弱成正比的关系对原木进行无损检测，当射线通过被检原木时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线吸收能力不同，一般情况是透过有缺陷部位的射线强度高于(或低于)无缺陷部位的射线强度，因而可以通过检测透过被检物体后的射线强度的差异，来判断被检测原木内部是否存在缺陷。但直接观察往往难以避免人体受到危害，灵敏度也不高，因此，实验处理***采用微光摄像机做图像输入传感器将图像信号传送至计算机，避免人眼直接观察而受到辐射，传送的模拟信号经A/D转换电路变为数字信号并存入图像存储器，应用数字图像处理技术对X射线图像进行处理。建立的木材缺陷X射线无损检测图像采集与处理***基本结构如附图1所示。根据实际条件，采用国产工业X-光机(2005)透视原木横截面，在涂有荧光物质(如ZnS/CaS)的荧光屏上成像，整个***以586计算机为中心完成各种操作和数字图像处理工作。
图像处理方法有：直方图均衡、直方图规定化、快速均值滤波、快速中值滤波、时域滤波、空域滤波、SOBEL算子、KIRSCH算子、LAPLACE算子、微分锐化和分形参数检测边缘等。
本发明的一种木材无损检测装置，其X射线源可以为工业X光机或软X射线机。
本发明的一种木材无损检测装置，作为图像传感所用的微光摄像头，照度低于10-3勒克斯，进一步保证操作人员在没有辐射影响的环境中工作。
本发明的一种木材无损检测装置，图像采集部分中可以采用图象采集卡，A/D转换器、数据存储器，可以采集512×512×8bit的BMP或DIB格式数字图像，图像通过计算机接口存于计算机内存中。
本发明的一种木材无损检测装置，应用计算机数字图像处理技术对木材中的缺陷图像进行分析和处理。图像处理方法包括：直方图均衡、直方图规定化、快速均值滤波、快速中值滤波、时域滤波、空域滤波、SOBEL算子、KIRSCH算子、LAPLACE算子、微分锐化和分形参数检测边缘等。

Claims (5)

1、一种木材无损检测装置，由X射线检测部分、图像传感部分，图像采集部分和图像处理部分组成；选择X射线作为检测源，照射在木材上，利用X射线的荧光成像效应，使木材的内部特征在吸收屏上成像；采用微光摄像机做图像输入传感器，将吸收屏上的模拟图像传送至图像采集卡；传送的模拟信号经A/D转换电路变为数字信号存入图像存储器，并与计算机接口；应用数字图像处理技术对X射线图像进行处理，图像处理方式是：滤波、锐化(增强)、边缘提取。
2、根据权利要求1所述的一种木材无损检测装置，其特征是：X射线检测部分的射线源为工业X光机或软X射线机。
3、根据权利要求1所述的一种木材无损检测装置，其特征是：作为图像传感所用的微光摄像头，照度低于10-3勒克斯。
4、根据权利要求1所述的一种木材无损检测装置，其特征是：图像采集部分采用图象采集卡，A/D转换器、数据存储器，可以采集512×512×8bit的BMP或DIB格式数字图像，图像通过计算机接口存于计算机内存中。
5、根据权利要求1所述的一种木材无损检测装置，其特征是：应用计算机数字图像处理技术对木材中的缺陷图像进行分析和处理；图像处理方法包括：直方图均衡、直方图规定化、快速均值滤波、快速中值滤波、时域滤波、空域滤波、SOBEL算子、KIRSCH算子、LAPLACE算子、微分锐化和分形参数检测边缘等。
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