基于多特征的木材缺陷識別分類方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于木材無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于多特征的木材缺陷識別 分類方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對木材資源匱乏的現(xiàn)狀，如何提高木材利用率以及促進我國林業(yè)現(xiàn)代化的可持 續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為林業(yè)工作者關(guān)注的焦點。應(yīng)力波木材無損檢測技術(shù)和微鉆阻力木材檢測 技術(shù)由于具有其自身的特點，被廣泛應(yīng)用于木材無損檢測中。然而，目前的應(yīng)力波木材無損 檢測技術(shù)和微鉆阻力木材檢測技術(shù)只能定性地判斷木材內(nèi)部是否存在缺陷、缺陷大小以及 缺陷位置，無法判斷具體是何種類型的缺陷，導(dǎo)致古建筑維護和名木古樹保護過程中很難 針對具體缺陷選取不同的措施進行后期處理。所以如何使用應(yīng)力波木材無損檢測技術(shù)和微 鉆阻力木材檢測技術(shù)對木材內(nèi)部的缺陷類型進行判斷具有非常重要的意義。
[0003] 因此，需要針對木材內(nèi)部缺陷類型的判斷提出一種新型的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種方便靈活、可靠性高 的基于多特征的木材缺陷識別分類方法。
[0005] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于多特征的木材缺陷識別分類方法，包括 以下步驟：
[0006] (1)將木材缺陷類型劃分為四種，分別為含空洞類型、含裂縫類型、含腐朽類型和 無缺陷類型；
[0007] (2)針對每種木材缺陷類型準備若干組木材試樣；
[0008] (3)使用應(yīng)力波木材無損檢測儀采集每組木材試樣的應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)；
[0009] (4)使用微鉆阻力木材檢測儀采集每組木材試樣的阻力值；
[0010] (5)將每種木材缺陷類型中每組木材試樣的應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)和阻力值進行數(shù) 據(jù)處理，得到該木材缺陷類型的一組樣本數(shù)據(jù)；
[0011] (6)將每種木材缺陷類型的若干組樣本數(shù)據(jù)進行分組，分別為訓(xùn)練組數(shù)據(jù)和分類 組數(shù)據(jù)；
[0012] (7)采用支持向量機方法對所述訓(xùn)練組數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練以及對所述分類組數(shù)據(jù)進行 分類。
[0013] 進一步地，所述步驟（2)中，針對每種木材缺陷類型準備不少于15組木材試樣。
[0014] 進一步地，針對每種木材缺陷類型準備20組木材試樣。
[0015] 進一步地，所述步驟（3)包括以下步驟：
[0016] (3-1)在每組木材試樣周圍均勻布置12個傳感器且所述12個傳感器之間依次通 過電連接，12個傳感器依次標志為1號傳感器、2號傳感器、3號傳感器、4號傳感器、5號傳 感器、6號傳感器、7號傳感器、8號傳感器、9號傳感器、10號傳感器、11號傳感器和12號傳 感器；
[0017] (3-2)將所述應(yīng)力波木材無損檢測儀分別與電腦和所述1號傳感器連接；
[0018] (3-3)使用脈沖錘從1號傳感器開始依次敲擊12個傳感器；
[0019] (3-4)當12個傳感器敲擊完畢時，記錄電腦軟件系統(tǒng)顯示的應(yīng)力波傳播速度矩 陣，該應(yīng)力波傳播速度矩陣中包括132個速度值。
[0020] 進一步地，所述步驟（4)包括以下步驟：
[0021] (4-1)首先在每組木材試樣上準備六條不同檢測路徑；
[0022] (4-2)然后使用微鉆阻力木材檢測儀按照每條檢測路徑以恒定速率鉆入木材內(nèi) 部，得到對應(yīng)每條檢測路徑的阻力曲線；
[0023] (4-3)記錄對應(yīng)每條檢測路徑的阻力曲線顯示的阻力值并計算對應(yīng)每條檢測路徑 的平均阻力值，從而得到與所述六條檢測路徑對應(yīng)的6個平均阻力值。
[0024] 進一步地，所述步驟（7)包括以下步驟：
[0025] (7-1)首先采用支持向量機的方法對所述訓(xùn)練組數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，生成分類器；
[0026] (7-2)然后利用所述分類器對選取的分類組數(shù)據(jù)進行分類，得到所述分類組數(shù)據(jù) 中每組數(shù)據(jù)的分類準確率和每組數(shù)據(jù)的具體分類情況；
[0027] (7-3)根據(jù)每組數(shù)據(jù)的分類準確率和每組數(shù)據(jù)的具體分類情況，判斷分類結(jié)果是 否滿足分類精度要求，（精度要求由使用者根據(jù)實際需要確定），如果分類結(jié)果沒有達到分 類精度要求，則調(diào)整所述訓(xùn)練組數(shù)據(jù)以及調(diào)節(jié)支持向量機中的參數(shù)c和參數(shù)g，所述參數(shù)c 為懲罰系數(shù)，所述參數(shù)g為核函數(shù)參數(shù)。
[0028] 進一步地，所述步驟（6)中，將每種木材缺陷類型的若干組樣本數(shù)據(jù)進行隨機分 組。
[0029] 進一步地，所述步驟（7-2)中，利用所述分類器對選取的分類組數(shù)據(jù)進行分類之 前，首先對樣本數(shù)據(jù)進行歸一化預(yù)處理，進行歸一化預(yù)處理可以提高支持向量機識別分類 的準確率。
[0030] 進一步地，采用[0，1]區(qū)間歸一化預(yù)處理方式對樣本數(shù)據(jù)進行歸一化預(yù)處理。
[0031] 有益效果：本發(fā)明提出的方法與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有的優(yōu)點是：使用應(yīng)力波木材 無損檢測儀采集應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)特征以及使用微鉆阻力儀采集阻力值特征，能夠較好 地表征木材橫截面上的全局特征，利用這兩種木材數(shù)據(jù)特征和支持向量機方法對木材內(nèi)部 的缺陷進行識別分類，能夠準確分類木材缺陷類型，具有較高的可靠性，且該方法實施方便 靈活，能夠節(jié)省儀器成本。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明提出的基于多特征的木材缺陷識別分類方法流程圖；
[0033] 圖2是應(yīng)力波木材無損檢測實驗平臺圖；
[0034] 圖3是微鉆阻力木材檢測儀實驗平臺圖；
[0035] 圖4是微鉆阻力木材檢測儀的六條不同檢測路徑；
[0036] 圖5是一條檢測路徑的阻力曲線圖；
[0037] 圖6是分類集實際分類和本方法分類結(jié)果分布比較圖；
[0038] 圖7是松木試樣識別分類準確率直方圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0040] 本發(fā)明提出一種基于多特征的木材缺陷識別分