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[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
陈勇平 郭文静 唐启恒
【目的】开展木材内部孔洞的雷达检测研究，探讨该检测手段下孔洞成像的准度和精度，实现木材内部孔洞的雷达快速识别和定量表征。【方法】以古建筑木结构常用的马尾松Pinus massoniana木材和杉木Cunninghamia lanceolata木材为研究对象，采取人工模拟的方法在木段端部制作异型孔洞，并利用雷达扫描仪对带孔木段进行检测，比较分析直观成像技术与希尔伯特积算法、单路径数据提取合成以及成像轮廓多参数校正等处理方法之间的差异，提出基于雷达检测的木材内部孔洞面积测算与可行的修正方法。【结果】利用雷达无损检测技术可以对马尾松和杉木木材内部孔洞的存在进行快速识别，但其直观成像技术在定量评估方面误差较大，需进行相关的数据处理和修正；未经修正的雷达图像其预估孔洞面积小于实际孔洞面积，通过希尔伯特积算法演算或介电常数修正的雷达图像其预估孔洞面积与实际孔洞面积仍存在一定的误差；木材边缘与孔洞边缘的距离应按s_(3c)=(s_r-a)k_1k_2进行修正，即实际应用中根据树种和含水率所得到的介电常数仅为多参数校正中的一个因素；无论是否进行数据处理和修正，雷达检测难以准确识别孔洞的具体形状，应开展进一步研究。【结论】该雷达检测及修正方法应用于木材内部孔洞探测，综合树种和含水率数值，可确保孔洞面积识别误差小于30%。
[期刊] 林业科学
[作者]
陈勇平 高甜 李德山 郭文静
【目的】研究快速有效的古建筑木柱内部空洞残损评测方法,科学确定木柱内部空洞的存在位置及大小。【方法】以古建筑木构件常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟方法在木段端部制作不同大小、不同位置和不同形状的空洞残损,利用雷达无损检测技术探测空洞残损,通过分析木材内部残损在雷达检测方法下的表现形态,实现木材内部空洞的快速识别和表征。【结果】雷达无损检测技术可以对木材内部残损进行快速判别,雷达波在木材中探测到空洞时,其交界面会产生强烈反射,对应反射波形为谷-峰-谷,同时检测图像中出现黑-白-黑的特征形态;根据雷达
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈勇平 高甜 李德山 郭文静
本研究以木结构古建筑常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟的方法在马尾松木段端部制作中心空洞及外缘开裂的残损,通过开展残损木材的雷达探测及成像影响因素研究,给出不同残损在雷达检测下的表现形态,实现木材内部空洞和外缘开裂残损的快速识别及表征。研究结果表明:利用雷达无损检测技术可以实现木材内部空洞和外缘开裂残损的快速检出,而对残损大小的评估,雷达检测面积与实际残损面积存在偏差;当雷达探测到木材内部空洞时,其交界面会出现强烈的黑-白-黑形态图像,对应的反射波形为谷-峰-谷;当雷达探测到木材外缘开裂等凹陷特征时
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
覃晖 耿铁锁 谭岩斌 王骞
设计了跨孔雷达检测地下结构缺陷的实验系统,由地下连续墙模型和跨孔雷达系统2部分组成。内置缺陷的地下连续墙模型为钢筋混凝土结构,尺寸5.0 m×3.0 m×4.0 m,为跨孔雷达检测提供测试条件。跨孔雷达系统硬件部分采用步进频率体制,包括网络分析仪、控制主机以及收发天线等部分;软件系统可实现数据采集、显示和储存等功能。实验测试表明,该系统实现了跨孔雷达对地下结构内部缺陷的准确检测,创新性强,有助于激发学生的科研兴趣和探索精神。
关键词：
地下结构 无损检测 跨孔雷达 实验教学
[期刊] 林业科学
[作者]
王立海 徐华东 邢涛 倪松远
近几十年,木材无损检测一直是中外学者研究的热点,学者也一直不断地探索新的更适合于木材检测的方法(王立海等,2001;戚大伟等,2006;Ross et al.,1994)。近年来,模态分析技术由于其在桥梁损伤、机械故障等领域的成功应用(刘春城等,2009;Cornwell et al.,1999;Ratcliffe,2000),这一技术也逐渐被引入到木材检测领域中。然而,通过试验模态分析技术获取的固有频率等模态参数,其本身并不能直观地对木材缺陷进行定量识别,因此需
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
唐玉 康飞 宿晓辉 张建涛 张东昊 姚遥
水利学科前沿实验是“新工科”人才培养模式下实验教学的重要环节。为丰富前沿实验内容，将科研与教学紧密结合，设计了跨孔雷达检测水工防渗墙隐蔽病害的可视化实验系统。该系统由可视化水箱、可视化模型箱和跨孔雷达系统三部分组成。可视化水箱尺寸为1.2 m×1.0 m×1.5 m；可视化模型箱尺寸为0.6 m×0.2 m×1.0 m；跨孔雷达系统由网络分析仪和收发天线采集数据，由控制主机存储和显示数据。实验教学表明，该系统能够利用跨孔雷达有效检测出水工防渗墙内部隐蔽病害，具有较强的创新性和前沿性，有助于激发学生的创新思维，提高科研能力，达到以研促教、教研相长的目的。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
胡雄武 张平松 于仲
为尝试应用直流电法CT技术检测林木内部孔洞的结构特征,以含有明显孔洞的梧桐树为试验对象。针对该孔洞实际分布特征,分别布置1号无孔洞和2～5号有孔洞截面,测试时在每个截面表层布置48个铜电极,利用并行电法仪器采集全场电位,获得34592电场射线数,将射线数据绑定发射接收电极坐标,进行电阻率反演,进一步获得测试断面电阻率分布图。结果表明:孔洞区域电阻率值比正常树干电阻率值大2倍,反演图像清晰,孔洞大小、形态响应特征显著。因此,直流电CT技术可以作为检测林木内部孔洞结构特征的一种有效方法。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
李伟林 文剑 肖中亮 张京 韩红岩
采用雷达波树木无损探测技术与树木雷达分析软件,对颐和园内6棵古柳的内部异常情况进行雷达波探测成像试验.结果表明古柳内部均存在不同程度的异常,其中3棵古柳异常程度较高.雷达波成像解析结果准确且与实际情况相符程度高,表明树木雷达系统可以对树木内部异常分布情况进行高效无损的检测、成像和解析.
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张莹莹 周俊
为探索激光雷达在农业机器人环境理解和导航中的应用,研究一种基于改进DBSCAN算法的果园树干检测算法。该算法使用自适应密度阈值和聚类半径对不同距离处数据点进行聚类和整合,以克服DBSCAN算法对全局变量值敏感的缺点。针对激光雷达可能扫到地面造成机器人误检的问题,采用机器人航位推算模型计算当前帧数据中待定类的距离,通过与前一帧数据中对应类距离的比较判定待定类的类别,进而对地面干扰类进行排除。试验结果表明:1)机器人正常行走时本算法能够排除噪声准确识别树干类点;2)存在果树分枝或地面干扰时,有少量漏检,平均误判果树数目为-0.13棵,能够区分出地面类和果树类。该研究可以应用到农业机器人果园环境理解...
[期刊] 林业科学
[作者]
吴项乾 曹林 申鑫 汪贵斌 曹福亮
【目的】精确估测银杏人工林有效叶面积指数(eLAI),以更好了解银杏人工林的生长和竞争、理解人工林生态系统的功能和生产力。【方法】基于多旋翼无人机激光雷达(LiDAR)系统获取的点云数据,结合45块地面实测样地数据,使用孔隙度模型法(通过计算点云的冠层穿透率,根据Beer-Lambert定律计算有效叶面积指数)和统计模型法(首先通过地面实测的有效叶面积指数和所提取的LiDAR特征变量建模,然后借助拟合的模型估测有效叶面积指数)对我国典型银杏人工林进行样地尺度的有效叶面积指数估测。【结果】1)使用统计模型法估测eLAI时,仅利用LiDAR高度特征变量估测精度为R2=0. 38(rRMSE=54%),引入其他特征变量(冠层密度特征、冠层容积比以及强度特征变量)后精度分别达到R2=0. 64(rRMSE=26%)、R2=0. 61(rRMSE=28%)、R2=0. 74(rRMSE=23%); 2)根据Cover将样地分组建模后发现,分组建模的精度优于不分组建模的精度;3)孔隙度模型法估测有效叶面积指数的精度为R2=0. 71(rRMSE=32. 0%)。【结论】结合多组LiDAR特征变量估测有效叶面积指数能够充分挖掘LiDAR数据包含的冠层结构特性,从而提升估测精度;同时,使用孔隙度模型法可以有效估测银杏人工林有效叶面积指数。无人机LiDAR点云在估测银杏人工林有效叶面积指数上具有较好的潜力。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
王立海 杨慧敏
为了实现对木材孔洞缺陷的定量检测,在室内常温下,用RSM-SY5非金属超声波检测仪对50个孔洞缺陷的色木试件进行透射检测.通过对超声检测信号的小波变换特征分析,得到32个从低频到高频的小波包系数,提取其各频带内信号的能量变化量,构造一个32维特征向量,作为BP神经网络的输入参数,最后将这些特征输入神经网络进行训练和识别.结果表明:色木孔洞大小的总识别率达到88%;网络仿真的输出结果和目标输出做线性回归分析,得到的相关系数在0.8~0.9之间,训练结果比较理想.
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
吴伟斌1杜俊毅2洪添胜2冯灼峰2梁家越2李爽爽2
果树的叶面积指数（LAI）能为精确喷雾提供重要参考依据，但常规定义从垂直方向检测叶面积指数不满足水平方向精确喷雾的实际需求。采用LAI近红外透射检测系统从水平方向上检测柑橘树的LAI值，进而计算水平方向的叶片总面积，并以应用直接法得到的叶片真实总面积作为标准值衡量误差大小，同时与垂直方向的检测结果比较。结果表明：在水平方向上东西和南北2个方向LAI检测结果的绝对误差的平均绝对值分别为0.45和0.40，相对误差的平均绝对值分别为17.37%和14.91%； 叶片总面积的检测结果的误差与在垂直方向上应用LAI红外透射检测系统或WinSCANOPY型冠层分析仪的检测结果的误差接近； 在水平方向上检...
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
金伟正 孙原 李方玉
该文基于多分支特征融合的3D目标检测算法将无序的点云划分为规则的体素，利用体素特征编码模块和卷积神经网络学习体素特征，再将稀疏的3D数据压缩为稠密的二维鸟瞰图，最后通过2D骨干网络的粗糙分支和精细分支对多尺度鸟瞰图特征进行深度融合。该文实现了对多尺度特征的语义信息、纹理信息和上下文信息的聚合，得到了更加精确的原始空间位置信息、物体分类、位置回归和朝向预测，在KITTI数据集上取得优异的平均精度，并在保持一定帧率的同时具有较强的稳健性。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李怡娜 徐国祺 王立海 阚相成 谢军明
【目的】目前，探地雷达常被应用于活立木缺陷、健康水平以及根系分布等的检测，检测系统中通常默认介电常数为固定值，但经初步研究发现，活立木的介电常数受环境及自身性质等的影响并不是一成不变的，在检测中使用默认的介电常数值会降低检测的准确性。因此，探究在不同应用条件下的活立木木材介电常数变化，建立各因素与介电常数值相关模型可为后续探地雷达检测活立木的应用中提供高精度的参考依据。【方法】本研究选用从黑龙江省星火林场采集的红松、樟子松、大青杨和水曲柳原木试件，根据探地雷达的应用条件，采用Agilent 4294A型介质频谱测试仪测量试件在不同含水率(范围为10%～100%)、不同温度(范围为-15～20℃)、不同外电场频率(范围为40 Hz～110 MHz)下的介电常数。分析不同应用条件下木材介电常数的变化趋势，并基于SPSS软件进行相关性分析，建立介电常数和各因素间的回归模型。【结果】木材含水率、外电场频率和环境温度对4种木材介电常数的影响规律相似。1)随着木材含水率的增加，介电常数呈现出增大的趋势。当含水率低于纤维饱和点时，介电常数缓慢增加；含水率高于纤维饱和点时，介电常数增加的速率变快。2)随着环境温度的增加，木材的介电常数整体呈现出增大的趋势。当含水率高于纤维饱和点时，介电常数值在0℃处出现突变。3)介电常数与外电场频率呈负相关关系，且随着频率的增大介电常数的下降趋势逐渐趋于平缓。4)在此温度区间内，介电常数与频率和含水率呈较为显著的相关性。通过回归分析，建立了介电常数的回归方程。【结论】实验结果表明环境温度、木材含水率和外电场频率均会对木材的介电常数造成影响。介电常数与含水率、环境温度呈正相关，与外电场频率呈负相关关系。含水率和外电场频率对木材的介电常数影响较大，环境温度次之。在实际应用中，可通过建立的回归方程来修正活立木的介电常数以提高探地雷达的检测精度，为活立木的精确腐朽检测提供依据。
[期刊] 林业科学
[作者]
肖夏阳 文剑 肖中亮 李伟林 张厚江
【目的】采用探地雷达对木质体内部缺陷进行断层扫描探测,研究基于雷达波的树木内部层面反射特征识别算法,为雷达波无损测试技术在树木内部结构和缺陷的解析、定位及分布表征提供理论依据。【方法】采用900 MHz介质耦合树木雷达对柳木试件进行断层扫描,研究实现阈值法、匹配滤波器法和希尔伯特积算法获取缺陷层面的反射位置,基于层剥反演法对树木内部不同介质进行介电常数反演,求得层位的相对深度,结合三维激光扫描仪获取的树木外形轮廓点云数据,根据轮廓追踪法将雷达波B扫描图像与断层轮廓绝对位置进行映射,实现对树木内部缺陷的准确定位和表征。对3种算法分别使用FDTD正演方法进行对比验证,并应用于颐和园古柳木试件试验测试中。【结果】正演对比测试结果表明,希尔伯特积算法相较于阈值法和匹配滤波器法,对木质体内部缺陷识别效果更好。柳木试验测试结果显示,树木内部缺陷深度误差为10%,结合三维激光和外轮廓扫描技术求得的缺陷部分面积误差在5%左右。【结论】本研究提出的算法可以实现雷达波扫描图像对树木内部缺陷的准确定位和分布成像。
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