基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法技术

本发明专利技术涉及基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法，属于数据处理技术领域。该方法采用相关的电子设备进行图形识别，以获取木材截面RGB图像，具体方法包括以下步骤：计算排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度；根据排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度计算各年轮线的真伪度；根据各年轮线的真伪度判断各年轮线是否为伪年轮；将伪年轮去除后的年轮线记为正常年轮线，根据各存在缺口的正常年轮线对应的各缺口向量对节瘤区位置进行定位和复原。本发明专利技术能够有效区别木材截面图中的正常生长年轮线和伪年轮线，并能够对节瘤区进行定位和复原，可实现对木材年轮线的精确提取。可实现对木材年轮线的精确提取。可实现对木材年轮线的精确提取。

【技术实现步骤摘要】
基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体涉及基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法。

技术介绍

[0002]木材年轮在生长过程中，由于在一个生长周期内的环境因素的突变，例如：长期干旱以后突然下雨、火灾、病害虫损坏等，导致木材出现两个及以上的生长轮，在进行边缘检测提取轮廓的时候也会被提取出来并被误作为生长轮，此外木材也会出现节瘤区将年轮线的部分中断，对木材的年轮分割增加了难度。根据木材年轮的圈数可以判断木材的年龄，现有对木材年轮的圈数的提取多基于人工，检测效率和检测精度难以保证。

技术实现思路

[0003]为了解决现有方法不能精确提取木材年轮线的问题，本专利技术提供了一种基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法的技术方案，包括以下步骤：获取木材截面RGB图像，对所述木材截面RGB图像进行灰度化处理，得到对应的木材截面灰度图像；从木材截面灰度图像中提取轮廓线，记为初始轮廓线；利用密度聚类算法对所述初始轮廓线进行聚类，得到多个年轮聚类轮廓线；根据各年轮聚类轮廓线的角度跨度将年轮聚类轮廓线划分为完整的年轮聚类轮廓线和不完整的年轮聚类轮廓线，将每一条完整的年轮聚类轮廓线记为一条第一年轮线；将不完整的年轮聚类轮廓线中属于同一年轮线的年轮聚类轮廓线共同记为一条第二年轮线；将各第一年轮线和各第二年轮线按照对应的极坐标半径的大小进行排序，计算排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度；根据排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度计算各年轮线的真伪度；根据各年轮线的真伪度判断各年轮线是否为伪年轮；将伪年轮去除后的年轮线记为正常年轮线，对于存在缺口的正常年轮线，根据各存在缺口的正常年轮线对应的排序后的年轮线序号和各缺口中心位置信息构建各存在缺口的正常年轮线对应的各缺口向量；根据各存在缺口的正常年轮线对应的各缺口向量对节瘤区位置进行定位和复原。
[0004]进一步地，所述根据各年轮聚类轮廓线的角度跨度将年轮聚类轮廓线划分为完整的年轮聚类轮廓线和不完整的年轮聚类轮廓线，包括：对于任一年轮聚类轮廓线：计算该年轮聚类轮廓线上的点的极坐标，求取极大值和极小值，如果该年轮聚类轮廓线上的点的极坐标分布在和之间，那么该聚类轮廓的角度跨度；如果该年轮聚类轮廓线上的点的极坐标分布在和之外，或，那么该聚类轮廓的角度跨度；
判断该年轮聚类轮廓线的完整度，将该年轮聚类轮廓线的完整度与完整度阈值进行比对，如果小于阈值，则判定该年轮聚类轮廓线不是完整的年轮聚类轮廓线；如果不小于阈值，则判定该年轮聚类轮廓线是完整的年轮聚类轮廓线。
[0005]进一步地，所述将不完整的年轮聚类轮廓线中属于同一年轮线的年轮聚类轮廓线共同记为一条第二年轮线，包括：对不完整的年轮聚类轮廓线进行圆的拟合操作：计算各不完整的年轮聚类轮廓线上任意三点确定的圆参，为圆的圆心位置的横坐标，为圆的圆心位置的纵坐标，为圆的圆心位置的半径；求取各不完整的年轮聚类轮廓线对应的各圆参的均值，根据各不完整的年轮聚类轮廓线对应的各圆参的均值计算任意两不完整的年轮聚类轮廓线对应的圆相似度，将圆相似度大于设定圆相似度阈值的不完整的年轮聚类轮廓线判定为属于同一年轮线，将属于同一年轮线的各年轮聚类轮廓线共同记为一条第二年轮线；若某不完整的年轮聚类轮廓线与其它不完整的年轮聚类轮廓线之间的圆相似度均不大于设定圆相似度阈值，则将该不完整的年轮聚类轮廓线单独记为一条第二年轮线。
[0006]进一步地，计算排序后各年轮线的完整度的方法包括：对于存在缺口的年轮线，根据年轮线的缺口个数和缺口处的宽度计算年轮线的完整度指标，计算公式为：其中，和代表调节参数，为某年轮线的完整度指标，为该年轮线的缺口个数，为该年轮线上第m个缺口的宽度。
[0007]进一步地，计算排序后各年轮线的黏连度的方法包括：利用如下公式计算各年轮线的黏连度指标：其中，为第条年轮线的黏连度指标，表示第圈年轮的年轮宽度，第圈年轮是由第条年轮线和第条年轮线围成的，表示第圈年轮的年轮宽度，表示第圈年轮的年轮宽度。
[0008]进一步地，计算排序后各年轮线的清晰度的方法包括：利用如下公式计算各年轮线的清晰度：
其中，是某年轮线的清晰度评价指标，是该年轮线上的所有像素点灰度的均值，代表该年轮线上的像素点梯度幅值的均值，和为设定调节参数。
[0009]进一步地，所述根据排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度计算各年轮线的真伪度；根据各年轮线的真伪度判断各年轮线是否为伪年轮，包括：利用如下公式计算各年轮线的真伪度：其中，是某年轮线的真伪度，为该年轮线的黏连度，为该年轮线的清晰度，为该年轮线的完整度；比较各年轮线的真伪度与真伪度阈值的大小，如果某年轮线的真伪度超过真伪度阈值，则将该年轮线判定为伪年轮线。
[0010]进一步地，所述根据各存在缺口的正常年轮线对应的各缺口向量对节瘤区位置进行定位和复原，包括：将缺口向量中年轮线序号值连续且缺口向量中缺口的中心位置的极角差异小于设定阈值的缺口位置判定为同一节瘤区存在的位置，将属于同一节瘤区的缺口向量进行聚合，得到各节瘤区在其相交年轮线上的位置坐标；以每一个节瘤区为单位，在节瘤区位置处采用霍夫圆变换进行复原：对缺口之外的年轮线进行霍夫圆拟合，并用得到的霍夫圆方程对缺失的年轮线进行年轮线预测，补全缺失的年轮线。
[0011]进一步地，利用如下公式计算任意两不完整的年轮聚类轮廓线对应的圆相似度：其中，圆相似度表示第i个年轮聚类轮廓线的圆参和第j个年轮聚类轮廓线的圆参的圆相似度，为设定调节参数，为第i个年轮聚类轮廓线的圆心位置的横坐标，为第i个年轮聚类轮廓线的圆心位置的纵坐标，为第i个年轮聚类轮廓线的圆心位置的半径；为第j个年轮聚类轮廓线的圆心位置的横坐标，为第j个年轮聚类轮廓线的圆心位置的纵坐标，为第j个年轮聚类轮廓线的圆心位置的半径。
[0012]有益效果：本专利技术基于木材截面图像计算了各年轮线的完整度、黏连度和清晰度，能够有效区别木材截面图中的正常生长年轮线和伪年轮线，并能够对节瘤区进行定位和复原，可实现对木材年轮线的精确提取。本专利技术的方法属于一种自动提取和复原方法，相较于
现有基于人工的提取和复原方式，效率更高，且能够避免人为主观因素带来的影响。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法流程图；图2是本专利技术的年轮线完整度计算方法流程图。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行介绍。
[0015]本专利技术的目的在于解决现有方法不能精确提取木材年轮线的问题。如图1所示，本实施例的基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法包括以下步骤：（1）获取木材截面RGB图像，对所述木材截面RGB图像进行灰度化处理，得到对应的木材截面灰度图像；从木材截面灰度图像中提取轮廓线，记为初始轮廓线；本实施例利用相机获取木材截面RGB图像，对RGB图像进行灰度化处理，将图像转化为对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法，其特征在于，包括以下步骤：获取木材截面RGB图像，对所述木材截面RGB图像进行灰度化处理，得到对应的木材截面灰度图像；从木材截面灰度图像中提取轮廓线，记为初始轮廓线；利用密度聚类算法对所述初始轮廓线进行聚类，得到多个年轮聚类轮廓线；根据各年轮聚类轮廓线的角度跨度将年轮聚类轮廓线划分为完整的年轮聚类轮廓线和不完整的年轮聚类轮廓线，将每一条完整的年轮聚类轮廓线记为一条第一年轮线；将不完整的年轮聚类轮廓线中属于同一年轮线的年轮聚类轮廓线共同记为一条第二年轮线；将各第一年轮线和各第二年轮线按照对应的极坐标半径的大小进行排序，计算排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度；根据排序后各年轮线的完整度、黏连度和清晰度计算各年轮线的真伪度；根据各年轮线的真伪度判断各年轮线是否为伪年轮；将伪年轮去除后的年轮线记为正常年轮线，对于存在缺口的正常年轮线，根据各存在缺口的正常年轮线对应的排序后的年轮线序号和各缺口中心位置信息构建各存在缺口的正常年轮线对应的各缺口向量；根据各存在缺口的正常年轮线对应的各缺口向量对节瘤区位置进行定位和复原。2.根据权利要求1所述的基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法，其特征在于，所述根据各年轮聚类轮廓线的角度跨度将年轮聚类轮廓线划分为完整的年轮聚类轮廓线和不完整的年轮聚类轮廓线，包括：对于任一年轮聚类轮廓线：计算该年轮聚类轮廓线上的点的极坐标，求取极大值和极小值，如果该年轮聚类轮廓线上的点的极坐标分布在和之间，那么该聚类轮廓的角度跨度；如果该年轮聚类轮廓线上的点的极坐标分布在和之外，或，那么该聚类轮廓的角度跨度；判断该年轮聚类轮廓线的完整度，将该年轮聚类轮廓线的完整度与完整度阈值进行比对，如果小于阈值，则判定该年轮聚类轮廓线不是完整的年轮聚类轮廓线；如果不小于阈值，则判定该年轮聚类轮廓线是完整的年轮聚类轮廓线。3.根据权利要求1所述的基于边缘信息的木材年轮线精确提取及复原方法，其特征在于，所述将不完整的年轮聚类轮廓线中属于同一年轮线的年轮聚类轮廓线共同记为一条第二年轮线，包括：对不完整的年轮聚类轮廓线进行圆的拟合操作：计算各不完整的年轮聚类轮廓线上任意三点确定的圆参，为圆的圆心位置的横坐标，为圆的圆心位置的纵坐标，为圆的圆心位置的半径；求取各不完整的年轮聚类轮廓线对应的各圆参的均值，根据各不完整的年轮聚类轮廓线对应的各圆参的均值计算任意两不完整的年轮聚类轮廓线对应的圆相似度，将圆相似度
大于设定圆相似度阈值的不完整的年轮聚类轮廓线判定为属于同一年轮线，将属于同一年轮线的各年轮聚类轮廓线共同记为一条第二年轮线；若某不完整的年轮聚类轮廓线与其它不完整的年轮聚类轮廓线之间的圆相似度均不大于设定圆相似度阈值，则将该不完整的年轮聚类轮廓线单独记...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏，
申请(专利权)人：海门王巢家具制造有限公司，
类型：发明
国别省市：