【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，属于木材无损检测。
技术介绍
1、木材，作为一种广泛用于建筑结构的材料，因其易于获取和优异的机械性能而受到青睐。采用无损检测技术可以深入理解林木资源的木材质量特性，对于实现高效木材生产和利用至关重要。应力波检测仪作为一种无损检测工具，相对于其他无损检测技术(例如超声检测、抗阻仪检测和微波检测等)具有安全、便携、抗干扰等优点。应力波层析成像技术通过传播速度有效识别木材缺陷，并以视觉图像形式展示检测结果，适用于木材属性评估、缺陷鉴定、资源利用及古树保护等方面。
2、已有大量国内外研究探讨了应力波速度与木材缺陷的关系，但现有国外应力波断层成像技术在检测树干内部缺陷方面有其局限，尤其在准确映射实际空洞方面。传统应力波成像技术存在精度不足和易误判的问题，从而无法得到准确的应力波速度分布，进而无法提高网格单元速度的精确度，无法实现高精度的应力波断层成像。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，该方法通过采用交点拟合算法，有效解决了传统应力波成像的精度不足和易误判的问题，得到了更准确的应力波速度分布，从而提高了网格单元速度的精确度，并成功实现了高精度的应力波断层成像。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，包括：
3、步骤s1、沿被测量的树木横截面均匀分布若干传感器，以采集应力波速度数据，对采集到的应力波速度数据进行校
4、步骤s2、将成像区域划分为多个网格单元，根据各个应力波射线的交点速度重新拟合该射线的速度，该射线的速度函数如式(1)所示，根据拟合后的射线速度绘制对应的应力波传播射线图；
5、sij(x)＝f(x；p)式(1)
6、其中，sij为第i号传感器与第j号传感器之间的应力波传播速度函数，x为该射线上的点到第i号传感器的距离，p为其它射线与该射线交点的集合，f(.)为表拟合函数；
7、步骤s3、计算成像区域内各网格单元的速度，并采用插值算法补全无数据网格单元，根据网格单元速度确定其状态，并运用图像处理方法重建树木内部缺陷的图像。
8、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s1具体包括以下步骤：
9、步骤s11、应力波速度数据由应力波检测仪获得，通过将多个传感器在树干的不同位置放置，用于捕捉和分析通过树木传播的应力波；
10、步骤s12、根据式(2)使用基于偏离率的归一化方法，选取合适的百分位计算应力波速度数据的最大值、最小值以及偏离率：
11、
12、其中，s为偏离率，datamax为应力波速度数据中分位数85的速度值，datamin为应力波速度数据中分位数15的速度值，mean()为平均值函数；
13、步骤s13、偏离率的大小反应应力波速度数据的离散程度，偏离率越小代表数据越集中，即树木是健康状态的概率越大，减小应力波速度数据区间的最小值，以将初始数据置于健康阈值范围并正确成像，根据式(3)计算更合理的应力波速度数据的最大值和最小值，并对采集到的应力波速度数据进行归一化处理：
14、vmax＝datamax+s*(datamax-datamin),
15、vmin＝datamin+(1-s)*(datamax-datamin)式(3)
16、其中，vmax为更新后的速度最大值，vmin为更新后的速度最小值；。
17、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s2具体包括以下步骤：
18、步骤s21、将树干视为理想圆柱体，成像横截面为标准正圆；
19、步骤s22、对任意一条射线进行拟合，根据交点速度拟合出该射线的速度函数，并重复进行，直至所有射线均经历上述的拟合处理，以产生改进后的应力波传播射线图；其中，应力波在原木中速度传播函数是一个最低次数为2、最高次数为4的多项式之和，如式(4)所示：
20、f(x)＝a4x4+a3x3+a2x2+a1x+b式(4)
21、其中，f()为未定参数的四次函数，a1、a2、a3、a4和b为待定参数；
22、步骤s23、根据应力波速度值大小，将林木健康状态分为健康、腐朽、空洞三个状态，并根据健康状态呈现不同颜色。
23、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s3具体包括以下步骤：
24、步骤s31、当应力波射线穿过某网格单元时，根据式(5)该网格单元的速度估计值通过加权的方式计算，其权重取决于射线数量占比：
25、vxy＝w1vg+w2vy+w3vr 式(5)
26、其中，vxy为坐标(x,y)处网格单元的速度估计值，vg、vy、vr分别为穿过该网格单元的三种不同颜色射线的平均值，w1、w2、w3为相应速度的权重值；
27、步骤s32、采用最近邻插值方法，将无射线穿过的网格单元进行插值处理；
28、步骤s33、对异常网格单元进行图像平均池化处理，降低异常数据的影响，并得到所测量林木横截面的缺陷图。
29、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s1中采集应力波数据包括：
30、沿被测量的树木横截面均匀分布若干传感器，每个传感器发射并接收应力波，用脉冲锤敲击任一传感器，应力波沿横截面传播，其余传感器作为接收端记录传播时间，测量应力波在树木截面内的传播时间以采集应力波速度数据。
31、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s1中对采集到的应力波速度进行校正包括：
32、根据式(6)对采集到的应力波速度数据进行校正：
33、v(β)≈(1-0.2β2)vr 式(6)
34、其中，v(β)为应力波沿弦向方向的传播速度，vr为应力波沿直径方向的传播速度，β为弦线方向与径向方向间的夹角。
35、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s3还包括：根据下述式(7)判断各网格单元是否位于成像区域内：
36、
37、其中r为被检测树木横截面的半径，x和y分别为网格单元在横纵轴上的坐标；若g(x,y)＝1，则表示该网格处于成像区域内；若g(x,y)＝0，则表示该网格不在成像区域内。
38、在本专利技术一种实施方式中，所述步骤s3中的树木内部缺陷的图像包括树木内部缺陷位置、大小和形状信息。
39、第二方面，本专利技术提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法的步骤。
40、第三方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法的步骤。
41、本专利技术的有益效果在于：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S1中采集应力波数据包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S1中对采集到的应力波速度数据进行校正包括：
7.根据权利要求4所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
8.根据权利要求1所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤S3中的树木内部缺陷的图像包括树木内部缺陷位置、大小和形状信息。
9.
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于交点拟合的林木应力波断层成像方法，其特征在于，所述步骤s1中采集应力波数据包括：
6.根据权利要...
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