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基于应力波原木内部缺陷二维图像重建的初步研究

闫在兴  
【摘要】: 20世纪50年代以来,基于各种原理的无损检测技术被广泛应用到活立木、木材、人造板的检测中来,这些技术的运用为保护森林资源,提高木材的利用率做出了巨大贡献。 在这些无损检测技术中,基于应力波原理的检测技术越来越被研究人员和林业工作者重视,其具体原因有如下几条:第一,与X射线相比,应力波对人体没有伤害,为检测人员提供了保障;第二,与超声波相比,应力波在检测过程中不用耦合剂,使得更容易操作;第三,与核磁共振相比,应力波检测设备体积小携带方便,适合进行野外作业等。所以,基于应力波的木材检测技术的前景是十分广阔的,本文正是在这个大环境的驱动下开始这项研究的。 应力波与计算机层析成像技术(CT)的结合,使得应力波无损检测技术朝着数字化、可视化、直观化的方向迈进了一大步。 本文首先研究了应力波传播的基本原理(波动方程、惠更斯原理、费马原理等)并引出了其在木材中传播的理论公式,探讨了应力波在原木横断面上的透射反射,随后又对基于透射原理的层析成像(ECT)技术进行了简要的阐述。在此基础上,本文结合以上的研究阐述了应力波透射层析成像技术在木材中应用的原理以及测试方法,重点探讨了基于应力波的走时成像技术在原木当中的应用,即射线追踪技术(直线追踪)和图像重建算法(ART法、SIRT法)两部分的结合,并使用VC++和Matlab分别编制了两部分的计算机程序。通过构建数值模型,比较了不同的重建方法对结果准确性的影响,并通过实物模型的测试,验证了本文所选算法的合理性和可行性。


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