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[期刊] 林业科学
[作者]
郭慧 王霄 刘传泽 周玉成
【目的】提出一种基于灰度共生矩阵和分层聚类的刨花板表面图像缺陷提取方法,根据缺陷部分与正常部分纹理特征不同,利用分层聚类算法将缺陷分离出来,以解决板面缺陷检测系统中刨花板表面纹理导致缺陷提取不准确的问题。【方法】将刨花板表面灰度图像划分成若干个窗口,使用灰度共生矩阵的统计特征参数对各窗口纹理进行表征,通过分层聚类算法将纹理特征不同区域区分开。首先确定灰度共生矩阵构造因子的取值,包括窗口大小、灰度级、方向和步长,构建出各个窗口的灰度共生矩阵;使用Fisher准则和线性相关性对灰度共生矩阵14个统计特征参数的表征能力进行度量,选取出分类能力强且相关性低的特征构成特征向量,所有窗口的特征向量构成样本集。然后运用BIRCH分层聚类算法对样本集进行聚类,为使聚类结果更准确,同时加快计算速度,提出一种优化策略,绘制样本集均值和统计直方图,将其波峰数量作为理想的类别数量,当聚类产生的类别数量大于理想类别数量时,将聚类结果中距离近的簇合并,解决聚类精度过高而导致的过分割问题。最后根据聚类结果,对原图像中各窗口进行标记,提取出缺陷区域。【结果】选择大小为512像素×512像素,带有杂物、油污、胶斑、大刨花和松软5种类型缺陷的刨花板表面图像,使用本研究方法能够准确将缺陷区域提取出来,精确度达92.2%,召回率达91.8%。【结论】基于灰度共生矩阵和分层聚类的刨花板表面图像缺陷提取方法,可解决因刨花板表面纹理导致缺陷提取不准确的问题,为机器视觉板面缺陷检测系统的缺陷度量和识别提供良好支撑。
[期刊] 林业科学
[作者]
于海鹏 刘一星 张斌 李永峰
引入空间灰度共生矩阵对木材表面纹理进行定量分析 ,在对国内 5 0个树种径弦向纹理计算、分析的基础上得出结论 :像素点对间距d取 3,像素点对角度θ在径向纹理时取 0°,在弦向纹理时取 0°、4 5°和 135°的平均值对于反映木材纹理的特点较适宜。在 11种纹理特征参数的基础上归纳出 4个纹理主成分因子 ;讨论了主成分上木材纹理的分布规律和特点 ,并具体对木材的径、弦向纹理分别进行了分析 ,得出了各自的变化特点 ;提出了纹理综合值的计算方法 ,以及通过纹理综合值判定 2种纹理间相似性的方法。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
王魏 冯全 杨梅
根据表皮纹理对哈密瓜进行自动分级。选取基于灰度共生矩阵的4种纹理参数和分形盒维数对哈密瓜表皮纹理进行统计分析,研究哈密瓜以及作为对比组的西瓜和甜瓜关于这5种纹理参数的分布规律。试验结果表明:基于灰度共生矩阵的4种纹理参数能将大部分纹理清晰与纹理模糊、霉变的哈密瓜表皮区分开,分形盒维数则可区分大部分纹理模糊表皮与霉变表皮;这5种纹理参数的组合可区分哈密瓜与西瓜、甜瓜的纹理。
[期刊] 浙江林学院学报
[作者]
尹建新 楼雄伟 黄美丽
提出了一种基于灰度直方图检测木板材表面缺陷的方法。对图像以4×4像素块作25级灰度直方图分析,根据灰度直方图统计中是否有颜色突变来判别木板材是否存在缺陷。缺陷图片在直方图中表现出双峰特征,利用次波峰确定缺陷部位,但判别时应排除杂色与纹理因素的干扰。比较次波峰与主波峰的值来消除木材杂色所产生的影响,即当差值大于1/10时,次波峰代表缺陷颜色。与此同时,借助于直方图修正排除纹理因素造成的干扰。该方法能有效地识别缺陷图像与正常图像。
关键词：
林业工程 灰度直方图 表面缺陷 木材检测
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
杨凡 杨博凯 李荣荣
【目的】针对板式家具零件表面缺陷人工检测过程存在的检测效率低、准确率低、检测结果无法数字化存储等问题，提出了一种基于图像分割和深度学习算法的饰面人造板表面缺陷的检测方法。【方法】利用工业相机采集人造板图像，构建缺陷数据集，采用全局阈值和局部动态阈值算法分割表面缺陷与图像截取，通过将ReLU6非线性激活函数替代ReLU函数，并引入倒残差结构的方法，优化MobileNetv 2深度学习网络，进行缺陷识别与分类。【结果】该方法对饰面人造板表面崩边和划痕缺陷的检测精确率分别达到了93.1%和97.5%，召回率分别为95.3%和97.6%，单张板件平均检测用时为163 ms。【结论】本研究提出的方法具有较高精度与稳定性，可解决传统人工检测方法的准确率低、效率低等问题，为家具板材表面缺陷的自动化检测提供新思路。图6表3参21
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
周鹏 徐科 杨朝霖
中厚板在生产过程中,由于各种因素难免会产生压痕、辊印、划伤等缺陷,严重的缺陷会对下一道轧制工艺产生不良的影响,因此在包含氧化铁皮背景中准确识别出真实缺陷对提高钢铁企业的产品质量至关重要。该文采用尺度不变特征转换(scale-invariant feature transform,SIFT)算子来提取具有尺度旋转不变性的特征向量,并采用Euclidean距离相似性判定度量实现图像匹配,进而识别出中厚板表面缺陷。该文通过大量实验分析并确定各参数取值,最终将SIFT算法应用到中厚板表面缺陷识别,实验结果表明:该算法对辊印、压痕等缺陷的识别率较高,能够达到95%,尤其是对连续出现的缺陷检测效果明显,从而验证了SIFT方法较好的光照不变性、旋转不变性和仿射不变性。
关键词：
中厚板 表面检测 尺度不变 局部特征
[期刊] 数量经济技术经济研究
[作者]
黄常锋
本文针对传统交叉熵(CE)方法在平衡和更新社会核算矩阵(SAM)研究中存在的缺陷进行分析,提出基于离差熵绝对值期望最小化的改进模型1和基于离差熵平方期望最小化的改进模型2。理论结果表明,传统的CE方法得到的解是本文所提出的基于离差熵绝对值期望最小化改进模型1的一种特殊情况。同时为检验模型改进前后的实际效果,本文运用蒙特卡罗方法进行模拟,得出改进后的模型2得到的SAM流量矩阵精度比传统的CE方法得到的精度更高,而改进后的模型1得到的精度却相对较低。
[期刊] 林业科学
[作者]
郭慧 王霄 刘传泽 周玉成
【目的】提出一种自适应快速阈值图像分割算法,为人造板表面缺陷在线检测提供支持。【方法】首先将整幅图像划分成若干子区域,通过计算子区域的方差对缺陷进行定位,提取出缺陷所在区域,只对缺陷区域进行图像分割,解决小面积目标难以准确分割的问题。然后对缺陷区域的一维灰度直方图进行处理,直方图平滑后去除掉不显著波峰,根据处理后保留的主要波峰数量和位置自适应地确定分割阈值个数以及每个阈值的分割区间,实现当图像中出现多种类型缺陷时算法自动确定分割阈值个数。最后,通过分析Otsu算法,将阈值穷举搜索改进为条件搜索并限定搜索方向,在每个分割区间内使用改进的Otsu算法对阈值进行搜索,提高搜索速度。【结果】对板面存在油污、大刨花、胶斑、杂物、松软5种类型缺陷的人造板表面图像进行分割,在板面缺陷数量、类型不固定的情况下,算法可以自适应地确定分割阈值个数,在15 ms内将各种类型缺陷从人造板表面图像中分割出来,平均分割准确率达97%。【结论】自适应快速阈值分割算法能够快速、准确将缺陷从人造板表面图像中分离出来,在执行速度和分割效果上均满足在线缺陷检测系统的要求,可为人造板表面缺陷在线检测提供新思路。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
白雪冰 许景涛 郭景秋 陈凯
木材表面缺陷会严重影响木材的质量、性能和使用价值，对木材表面缺陷分割检测有利于提高木材的利用率，节约现有木材资源，缓解森林资源短缺的压力。针对传统的Ｃ－Ｖ（Ｃｈａｎ－Ｖｅｓｅ）模型算法不能分割灰度不均匀图像的缺点，本文采用Ｃ－Ｖ模型与形态学结合的方法与传统的Ｃ－Ｖ模型算法进行对比试验。与此同时，根据Ｃ－Ｖ模型和Ｃ－Ｖ模型结合形态学方法的不足之处，在Ｃ－Ｖ模型基础上，引入局部拟合函数和高斯核函数，提出了一种基于Ｃ－Ｖ模型的改进算法，能够有效地克服Ｃ－Ｖ模型的不足。通过对木材表面缺陷图像分别采用传统Ｃ－Ｖ模型算法、Ｃ－Ｖ模型与形态学结合的方法和改进的Ｃ－Ｖ模型算法进行多组针对单一目标的木材表面缺陷．．．
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
朱琦 周德强 盛卫锋 左文娟 朱家豪
[目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题，提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力，设计了一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(Deep and shallow feature selection module)，采用DSCS替换Backbone中的C3模块，在保留表面缺陷浅层信息的基础上强化对重要特征的学习，并起到削弱冗余特征的作用；针对由于Backbone与Neck部分输出信息过多导致的参数耦合问题，利用解耦头原理对Head层部分进行分层预测。同时采用ELU激活函数改进原有解耦头，简化了末端结构，使网络训练更加容易；最后针对表面缺陷标注困难的问题，采用Wise-IoU损失函数代替CIoU损失函数，为不同质量的标注提供非线性增益，实现网络的动态聚焦学习。[结果]试验结果表明，DSCS-YOLO对苹果表面缺陷检测的平均精度均值达到90.9%，相较于YOLOv3-tiny、YOLOv5s、YOLOX-s以及SSD分别提高了4.5%、1.9%、6.3%、16.3%。[结论]改进后的DSCS-YOLO提高了YOLOv5s算法的精度，实现了苹果表面缺陷的精准识别。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
蔡清源 吴治超 卢胜高 詹满军 王燕 李欣欣 吴义强 刘明
【目的】刨花板因其原材料利用充分、密度低、能耗少、生产过程环保等优点而广泛用于室内装饰、家具制造等领域。定制家居的快速发展对刨花板的性能提出了更高要求。如何高效制造物理力学性能优异的刨花板已成为木材工业领域的热点。本研究探讨板坯表面增湿对刨花板成形及性能的影响，为刨花板生产节约成本、提高效率、提高产品质量等提供支撑。【方法】分别在使用脲醛树脂胶黏剂(UF)、聚4-4二苯基甲烷二异氰酸酯胶黏剂(pMDI)和豆粕胶黏剂制备的刨花板板坯表面均匀喷洒10、20、40、60、80、100 g/m~2的雾化纯水，将板坯热压成厚度15±0.2 mm，密度为650±20 kg/m~3的3层结构刨花板。在热压过程中，利用温度传感器实时监控刨花板板坯中心的温度变化情况，探究板坯表面增湿对使用3种常用胶黏剂制备的刨花板的成形过程的影响。通过检测各组试样的内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)和24 h吸水厚度膨胀率(TS)，探究板坯表面增湿对使用不同胶黏剂制备的刨花板的物理力学性能的影响。【结果】当板坯表面增湿每平方米用水量从0 g增加到100 g时，随着表面增湿用水量的增加，刨花板中心达到100℃所需的时间逐渐缩短。使用不同胶黏剂制备的刨花板热压过程中的芯层温度变化略有区别，板坯表面增湿用量从0 g/m~2提升到100 g/m~2的过程中，使用脲醛树脂胶黏剂制备刨花板温度升至100℃所需的时间缩短约45 s，使用聚合异氰酸酯胶黏剂制备的刨花板温度升至100℃所需的时间缩短约30 s，而使用豆粕胶黏剂时则缩短约25 s。同时，随着板坯表面增湿量的增加，板材的内结合强度和24 h吸水厚度膨胀率均被显著改善，而静曲强度则受使用胶黏剂的不同有较大区别，使用脲醛树脂胶黏剂制备的刨花板呈下降趋势，使用聚4-4二苯基甲烷二异氰酸酯胶黏剂和豆粕胶黏剂制备的刨花板则呈先增后降的趋势，临界点分别在增湿量为80 g/m~2和10 g/m~2时。【结论】板坯表面增湿处理可以有效缩短热压时间，增加热压效率，以此达到节约成本，减少碳排放的目的。同时，根据使用胶黏剂和产品要求的不同，合理地利用板坯表面增湿技术可以有效提高产品质量。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
尹建新 祁亨年 冯海林 杜晓晨
利用计算机视觉技术检测木板材表面缺陷。提出了一种基于混合纹理特征的表面缺陷检测算法,能准确、鲁棒地检测出木板材表面图像中是否有缺陷。首先,分别使用灰度共生矩阵方法、Gabor滤波方法和几何不变矩方法提取了10个优化后的图像纹理及尺度、平移、旋转不变特征;然后,对特征向量进行有效组合;最后,基于融合后的混合纹理特征向量,应用BP人工神经网络对样本集进行训练和检测。实验表明,该方法能准确地对木板材表面缺陷进行检测,平均检测成功率达96.2%。
[期刊] 林业科学
[作者]
刘传泽 王霄 陈龙现 郭慧 罗瑞 周玉成
【目的】提出一种基于随机森林(RF)算法的分类模型,以实现纤维板表面大刨花、胶斑、杂物、油污的快速、准确识别。【方法】获取100张规格为4 800 mm×2 400 mm的纤维板表面图像,利用Otsu阈值分割算法对图像进行分割,提取缺陷区域的面积(S)、周长(L)、长宽比(OR)、紧凑性(J)、矩形度(P)、圆形性(O)、灰度均值(u)及灰度的标准差(σ_D)、平滑度(σ_P)、偏度(σ_S)、峰度(σ_K)和均方根值(σ_R)12个特征属性的特征值作为试验数据。使用100份试验数据构建RF分类器,采用Bootstrap方法随机抽取2/3数据和8个特征作为输入构建k株决策树,组成RF,以每株决策树袋外数据(OOB)误差率均值作为RF分类器的评估指标确定决策树数量k。采用100张纤维板厂家提供的带有大刨花、胶斑、杂物和油污的纤维板对分类模型进行测试。【结果】当k=600时,RF分类器的OOB误差率均值最低为0.004,利用构建的RF分类器对纤维板厂家提供的100张纤维板进行缺陷识别,正确率为99%,每张纤维板的识别时间为525 ms,在识别时间和正确率上明显优于神经网络(NN)和支持向量机(SVM)。【结论】基于随机森林算法的分类器用于纤维板表面缺陷在线识别具有可行性,能够实现纤维板表面缺陷的快速、准确识别,满足纤维板缺陷在线检测系统的的准确性和实时性要求。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
贾浩男 徐华东 王立海 张金生 褚晓辉 唐旭
【目的】为解决人工及传统数字图像处理方法对木板材表面缺陷识别效果差、效率低等问题，并提高木材利用率。以深度学习模型为基础，构建木板材表面缺陷检测系统，旨在拓展深度学习模型在木板材缺陷检测领域的应用。【方法】基于“Wood Defect Database”公开数据集中的839张木板材缺陷图像，使用Imgaug数据增强库对数据集进行扩充；通过在主干特征网络部分引入SE注意力机制，使用focus、FPN+PAN结构构建YOLOv5木板材表面缺陷目标检测框架，进而采用迁移学习思想改进训练方式，将训练过程分为两个阶段（冻结阶段和解冻阶段）。然后将构建的模型与当前主流深度学习目标检测模型进行对比，最后利用混淆矩阵、Loss值变化曲线、模型大小、检测时间以及均值平均精确率等指标评价模型。【结果】提出了一种基于YOLOv5模型对木板材表面缺陷中活节、死节、裂缝、孔洞的检测方法。模型对死节、活节、裂缝、孔洞识别结果的均值平均精确率分别约为98.66%、99.06%、98.10%和96.53%，并与当前主流检测模型进行比较，改进的模型具有更好的精确率、召回率和综合平均准确率，分别为97.48%、96.53%和98.22%。模型单幅图像平均检测时间为10.3 ms，最大检测耗时20.5 ms，检测效果与泛化特性较好，模型所占内存仅13.7 MB，易于移植。【结论】实验表明改进的YOLOv5模型可用于检测木板材表面主要缺陷。且模型对木板材表面缺陷的识别效果优于其他5种主流检测模型。在维持原有检测精度的基础上，提高了小目标缺陷的识别能力，减少了木板材缺陷漏检的情况，实现在复杂场景下快速检测。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
郭晓磊 张清 朱兆龙 庆振华
针对饰面刨花板铣削过程中铣削表面质量低及刀具磨损过快的特点,本文采用CrN涂层硬质合金刀具对饰面刨花板进行了低高速铣削试验。对切削过程中的铣削表面质量及刀具磨损形态和磨损原因进行了分析研究。试验结果表明:低速切削条件下,饰面刨花板铣削表面极易产生毛刺和凹坑;高速切削条件有助于降低饰面刨花板铣削表面粗糙度和提高表面质量;低速切削条件下,CrN涂层硬质合金刀具的磨损主要是在后刀面切削刃口处出现了微小的崩刃,磨损原因为磨料磨损;高速切削条件下,CrN涂层硬质合金刀具的磨损主要是在后刀面切削刃口处,表现为涂层剥落和基体磨损,这种涂层的早期剥落及基体磨损造成了涂层刀具早期失效。因此,可以认为高速切削虽然大幅度提高了饰面刨花板铣削效率和表面质量,但是也同时加快了CrN涂层刀具的早期失效。
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