一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统的制作方法

本发明涉及工业木材质量检测领域，涉及到一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统。

背景技术：

我国木材需求量大，木纹面积、腐朽和含水率都会影响木材的质量，继而影响木材的使用，为了有效利用木材资源，有必要对木材的质量进行检测，使其产生最大的经济效益。

但是，现有的木材质量检测技术普遍存在一些不足，传统的木材质量检测主要是依靠人工目测进行，通过人工目测观察木材的颜色来判断木材的种类，但是人工检测标准不一，导致种类误判增加从而影响木材质量，通过人工的经验无法精确判断木材的强度，同时无法检测木材的干燥度，存在湿木材失水后体积变小，导致木材发生开裂和曲翘，从而造成经济财产损失，并通过人工嗅觉检测木材散发的腐朽气体浓度，这样不仅人工作业强度大，长时间容易造成身体疲劳，影响检测精度，而且人工检测效率还很低，为了解决以上问题，现设计一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统，本发明通过图像采集模块和图像处理模块分析各木材的种类，同时通过木纹面积检测模块和木纹面积分析模块并结合分析服务器综合分析各木材的强度等级，并通过相关人员给各木材进行对应的强度等级标注，同时检测各木材的重量和泄露的腐朽气体浓度值，计算各木材的综合质量影响系数，对比判断各木材的质量是否合格，对质量不合格的木材编号进行显示，相关人员根据显示进行废品处理，解决了背景技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统，包括图像采集模块、图像处理模块、木纹面积检测模块、木纹面积分析模块、重量检测模块、重量分析模块、气体检测模块、气体分析模块、分析服务器、显示终端和存储数据库；

所述分析服务器分别与图像处理模块、木纹面积分析模块、重量分析模块、气体分析模块、存储数据库和显示终端连接，存数数据库分别与图像采集模块、图像处理模块、重量分析模块和气体分析模块连接，图像采集模块与图像处理模块连接，木纹面积检测模块分别与木纹面积分析模块和重量分析模块连接，重量检测模块与重量分析模块连接，气体检测模块与气体分析模块连接；

所述图像采集模块包括高清摄像头，用于对各待检测木材的表面进行图像采集，通过高清摄像头采集各待检测木材的表面图像，将采集的各木材的表面图像发送至图像处理模块，同时按照顺序依次对采集的各木材的表面图像进行编号，编号分别为1,2,...,i,...,n，将采集的各木材的表面图像编号发送至存储数据库；

所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的各木材的表面图像，对接收的各木材的表面图像进行特征提取，提取各木材的表面图像中颜色和纹理组织，并提取存储数据库中存储的各种类木材的表面图像中标准颜色和标准纹理组织，将各木材的表面图像中颜色和纹理组织分别与各种类木材的表面图像中对应的标准颜色和标准纹理组织进行逐一对比，统计各木材的表面图像中颜色和纹理组织与各种类木材的表面图像中对应的标准颜色和标准纹理组织的相似度，筛选颜色和纹理组织相似度均最高的种类木材的表面图像，统计各表面图像中颜色和纹理组织相似度最高的木材对应的种类，将各木材对应的种类发送至分析服务器；

所述木纹面积检测模块包括x射线检测仪，用于对各木材表面的木纹面积进行检测，通过x射线检测仪采集各木材表面的木纹图像，分别获取各木材的各横向木纹面积、各纵向木纹面积、总体板面面积和总体体积，将各木材的各横向木纹面积、各纵向木纹面积及总体板面面积发送至木纹面积分析模块，并将各木材的总体体积发送至重量分析模块；

所述木纹面积分析模块用于接收木纹面积检测模块发送的各木材的各横向木纹面积、各纵向木纹面积及总体板面面积，构成各木材的各横向木纹面积集合wns¹(w1s¹a,w2s¹a,...,wis¹a,...,wns¹a)、各木材的各纵向木纹面积集合wns²(w1s²b,w2s²b,...,wis²b,...,wns²b)和各木材的总体板面面积集合wn(w1s1,w2s2,...,wisi,...,wnsn)，wis¹a表示为第i个木材的第a个横向木纹面积，a＝1,2,...,x，wis²b表示为第i个木材的第b个纵向木纹面积，b＝1,2,...,y，wisi表示为第i个木材的总体板面面积，将各木材的各横向木纹面积集合、各纵向木纹面积集合和总体板面面积集合发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收图像处理模块发送的各木材对应的种类，同时接收木纹面积分析模块发送的各木材的各横向木纹面积集合、各纵向木纹面积集合和总体板面面积集合，提取存储数据库中存储的各种类单位体积的木材标准强度，计算各木材的总体强度，同时提取存储数据库中存储的各种类木材的各强度等级对应的强度，将各木材的总体强度与对应的种类木材的各强度等级对应的强度进行对比，筛选各木材的总体强度对应的强度等级，统计各木材的强度等级，将统计的各木材的强度等级发送至显示终端；

所述重量检测模块包括重量传感器，用于对各木材的重量进行检测，通过重量传感器检测各木材的重量，并统计各木材的重量，构成各木材的重量集合gn(g1,g2,...,gi,...,gn)，gi表示为第i个木材的重量，将各木材的重量集合发送至重量分析模块；

所述重量分析模块用于接收木纹面积检测模块发送的各木材的总体体积，同时接收重量检测模块发送的各木材的重量集合，构成各木材的总体体积集合v(v1,v2,...,vi,...,vn)，vi表示为第i个木材的总体体积，并提取存储数据库中存储的各种类单位体积的绝干木材标准重量，将各木材的重量与对应体积的绝干木材标准重量进行对比，统计各木材的重量对比差值，构成各木材的重量对比差值集合δgn(δg1,δg2,...,δgi,...,δgn)，δgi表示为第i个木材的重量对比差值，将各木材的重量对比差值发送至分析服务器；

所述气体检测模块包括异味气体检测仪，用于对各木材泄露的腐朽气体进行检测，通过异味气体检测仪对各木材泄露的腐朽气体浓度值进行检测，将各木材泄露的腐朽气体浓度值发送至气体分析模块；

所述气体分析模块用于接收气体检测模块发送的各木材泄露的腐朽气体浓度值，提取存储数据库中存储的各腐朽等级对应的腐朽气体浓度值，将接收的各木材泄露的腐朽气体浓度值与存储的各腐朽等级对应的腐朽气体浓度值进行对比，筛选各木材泄露的腐朽气体浓度值对应的腐朽等级，将筛选的各木材泄露的腐朽气体浓度值对应的腐朽等级发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收重量分析模块发送的各木材的重量对比差值，同时接收气体分析模块发送的各木材的腐朽等级，提取存储数据库中存储的各腐朽等级对应的腐朽影响系数，计算各木材的综合质量影响系数，提取存储数据库中存储的各种类木材的标准综合质量影响系数，将各木材的综合质量影响系数与对应的种类木材的标准综合质量影响系数进行对比，若某木材的综合质量影响系数小于或等于对应的种类木材的标准综合质量影响系数，表明该木材的质量合格，若某木材的综合质量影响系数大于对应的种类木材的标准综合质量影响系数，表明该木材的质量不合格，统计质量不合格的各木材编号，将质量不合格的各木材编号发送至显示终端；

所述显示终端用于接收分析服务器发送的各木材的强度等级和质量不合格的各木材编号，并进行显示，同时相关人员对各木材进行对应的强度等级标注，并对质量不合格的各木材进行废品处理；

所述存储数据库用于接收图像采集模块发送的各木材的表面图像编号，存储各种类木材的表面图像中标准颜色和标准纹理组织，存储各种类单位体积的木材标准强度和绝干木材标准重量，同时存储各种类木材的各强度等级对应的强度，存储的各腐朽等级对应的腐朽气体浓度值和腐朽影响系数，各腐朽等级分别为无腐朽、轻微腐朽、中度腐朽和严重腐朽，各腐朽等级对应的腐朽影响系数分别为k1、k2、k3、k4，k1,k2,k3,k4依次分别表示为无腐朽、轻微腐朽、中度腐朽和严重腐朽对应的腐朽影响系数，存储各种类木材中横向木纹的强度影响系数和纵向木纹的强度影响系数，分别记为λ¹和λ²，并存储的各种类木材的标准综合质量影响系数；

进一步地，所述各木材的总体强度计算公式为pi表示为第i个木材的总体强度，wisi表示为第i个木材的总体板面面积，wis²b表示为第i个木材的第b个纵向木纹面积，b＝1,2,...,y，表示为第i个木材对应的种类单位体积的木材标准强度，λ¹i表示为第i个木材对应的种类中横向木纹的强度影响系数，wis¹a表示为第i个木材的第a个横向木纹面积，a＝1,2,...,x，λ²i表示为第i个木材对应的种类中纵向木纹的强度影响系数；

进一步地，所述各木材的综合质量影响系数的计算公式为ξi表示为第i个木材的综合质量影响系数，wis²b表示为第i个木材的第b个纵向木纹面积，b＝1,2,...,y，wisi表示为第i个木材的总体板面面积，wis¹a表示为第i个木材的第a个横向木纹面积，a＝1,2,...,x，表示为第i个木材对应的种类单位体积的木材标准强度，pi表示为第i个木材的总体强度，δgi表示为第i个木材的重量对比差值，表示为第i个木材对应的种类单位体积的绝干木材标准重量，vi表示为第i个木材的总体体积，e表示为自然数，等于2.718，ki表示为第i个木材对应的腐朽等级的腐朽影响系数，k＝k1,k2,k3,k4。

有益效果：

(1)本发明提供的一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统，通过图像采集模块和图像处理模块分析各木材的种类，这样可以统一检测标准，降低了种类误判率，保证了木材的质量；同时通过木纹面积检测模块和木纹面积分析模块并结合分析服务器综合分析各木材的强度等级，并通过相关人员给各木材进行对应的强度等级标注，便于使用者能够直观的了解木材的强度等级，降低了安全事故的发生，同时检测各木材的重量，从而避免人们使用湿木材后失水问题，预防木材发生开裂和曲翘，并检测泄露的腐朽气体浓度值，分析各木材泄露的腐朽气体浓度值对应的腐朽等级，从而提高检测精度和检测效率，为后期计算各木材的综合质量影响系数提供可靠的参考数据。

(2)本发明通过分析服务器综合计算各木材的综合质量影响系数，对比判断各木材的质量是否合格，统计质量不合格的木材编号，将质量不合格的木材编号进行显示，便于相关人员能够精准的查找质量不合格的木材，对质量不合格的木材进行废物处理，提高了木材的二次利用率，保障了人们经济财产损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于工业大数据图像分析的木材质量智能检测系统，包括图像采集模块、图像处理模块、木纹面积检测模块、木纹面积分析模块、重量检测模块、重量分析模块、气体检测模块、气体分析模块、分析服务器、显示终端和存储数据库；

所述分析服务器分别与图像处理模块、木纹面积分析模块、重量分析模块、气体分析模块、存储数据库和显示终端连接，存数数据库分别与图像采集模块、图像处理模块、重量分析模块和气体分析模块连接，图像采集模块与图像处理模块连接，木纹面积检测模块分别与木纹面积分析模块和重量分析模块连接，重量检测模块与重量分析模块连接，气体检测模块与气体分析模块连接；

所述图像采集模块包括高清摄像头，用于对各待检测木材的表面进行图像采集，通过高清摄像头采集各待检测木材的表面图像，将采集的各木材的表面图像发送至图像处理模块，同时按照顺序依次对采集的各木材的表面图像进行编号，编号分别为1,2,...,i,...,n，将采集的各木材的表面图像编号发送至存储数据库；

所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的各木材的表面图像，对接收的各木材的表面图像进行特征提取，提取各木材的表面图像中颜色和纹理组织，并提取存储数据库中存储的各种类木材的表面图像中标准颜色和标准纹理组织，将各木材的表面图像中颜色和纹理组织分别与各种类木材的表面图像中对应的标准颜色和标准纹理组织进行逐一对比，统计各木材的表面图像中颜色和纹理组织与各种类木材的表面图像中对应的标准颜色和标准纹理组织的相似度，筛选颜色和纹理组织相似度均最高的种类木材的表面图像，统计各表面图像中颜色和纹理组织相似度最高的木材对应的种类，这样可以统一检测标准，降低了种类误判率，保证了木材的质量，并将各木材对应的种类发送至分析服务器。

所述木纹面积检测模块包括x射线检测仪，用于对各木材表面的木纹面积进行检测，通过x射线检测仪采集各木材表面的木纹图像，分别获取各木材的各横向木纹面积、各纵向木纹面积、总体板面面积和总体体积，将各木材的各横向木纹面积、各纵向木纹面积及总体板面面积发送至木纹面积分析模块，并将各木材的总体体积发送至重量分析模块；

所述木纹面积分析模块用于接收木纹面积检测模块发送的各木材的各横向木纹面积、各纵向木纹面积及总体板面面积，构成各木材的各横向木纹面积集合wns¹(w1s¹a,w2s¹a,...,wis¹a,...,wns¹a)、各木材的各纵向木纹面积集合wns²(w1s²b,w2s²b,...,wis²b,...,wns²b)和各木材的总体板面面积集合wn(w1s1,w2s2,...,wisi,...,wnsn)，wis¹a表示为第i个木材的第a个横向木纹面积，a＝1,2,...,x，wis²b表示为第i个木材的第b个纵向木纹面积，b＝1,2,...,y，wisi表示为第i个木材的总体板面面积，将各木材的各横向木纹面积集合、各纵向木纹面积集合和总体板面面积集合发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收图像处理模块发送的各木材对应的种类，同时接收木纹面积分析模块发送的各木材的各横向木纹面积集合、各纵向木纹面积集合和总体板面面积集合，提取存储数据库中存储的各种类单位体积的木材标准强度，计算各木材的总体强度，各木材的总体强度计算公式为pi表示为第i个木材的总体强度，wisi表示为第i个木材的总体板面面积，wis²b表示为第i个木材的第b个纵向木纹面积，b＝1,2,...,y，表示为第i个木材对应的种类单位体积的木材标准强度，λ¹i表示为第i个木材对应的种类中横向木纹的强度影响系数，wis¹a表示为第i个木材的第a个横向木纹面积，a＝1,2,...,x，λ²i表示为第i个木材对应的种类中纵向木纹的强度影响系数，同时提取存储数据库中存储的各种类木材的各强度等级对应的强度，将各木材的总体强度与对应的种类木材的各强度等级对应的强度进行对比，筛选各木材的总体强度对应的强度等级，统计各木材的强度等级，将统计的各木材的强度等级发送至显示终端；

所述重量检测模块包括重量传感器，用于对各木材的重量进行检测，通过重量传感器检测各木材的重量，并统计各木材的重量，构成各木材的重量集合gn(g1,g2,...,gi,...,gn)，gi表示为第i个木材的重量，将各木材的重量集合发送至重量分析模块；

所述重量分析模块用于接收木纹面积检测模块发送的各木材的总体体积，同时接收重量检测模块发送的各木材的重量集合，构成各木材的总体体积集合v(v1,v2,...,vi,...,vn)，vi表示为第i个木材的总体体积，并提取存储数据库中存储的各种类单位体积的绝干木材标准重量，将各木材的重量与对应体积的绝干木材标准重量进行对比，统计各木材的重量对比差值，从而避免人们使用湿木材后失水问题，预防木材发生开裂和曲翘，构成各木材的重量对比差值集合δgn(δg1,δg2,...,δgi,...,δgn)，δgi表示为第i个木材的重量对比差值，将各木材的重量对比差值发送至分析服务器；

所述气体检测模块包括异味气体检测仪，用于对各木材泄露的腐朽气体进行检测，通过异味气体检测仪对各木材泄露的腐朽气体浓度值进行检测，将各木材泄露的腐朽气体浓度值发送至气体分析模块；

所述气体分析模块用于接收气体检测模块发送的各木材泄露的腐朽气体浓度值，提取存储数据库中存储的各腐朽等级对应的腐朽气体浓度值，将接收的各木材泄露的腐朽气体浓度值与存储的各腐朽等级对应的腐朽气体浓度值进行对比，筛选各木材泄露的腐朽气体浓度值对应的腐朽等级，从而提高检测精度和检测效率，为后期计算各木材的综合质量影响系数提供可靠的参考数据，并将筛选的各木材泄露的腐朽气体浓度值对应的腐朽等级发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收重量分析模块发送的各木材的重量对比差值，同时接收气体分析模块发送的各木材的腐朽等级，提取存储数据库中存储的各腐朽等级对应的腐朽影响系数，计算各木材的综合质量影响系数，各木材的综合质量影响系数的计算公式为ξi表示为第i个木材的综合质量影响系数，wis²b表示为第i个木材的第b个纵向木纹面积，b＝1,2,...,y，wisi表示为第i个木材的总体板面面积，wis¹a表示为第i个木材的第a个横向木纹面积，a＝1,2,...,x，表示为第i个木材对应的种类单位体积的木材标准强度，pi表示为第i个木材的总体强度，δgi表示为第i个木材的重量对比差值，表示为第i个木材对应的种类单位体积的绝干木材标准重量，vi表示为第i个木材的总体体积，e表示为自然数，等于2.718，ki表示为第i个木材对应的腐朽等级的腐朽影响系数，k＝k1,k2,k3,k4；提取存储数据库中存储的各种类木材的标准综合质量影响系数，将各木材的综合质量影响系数与对应的种类木材的标准综合质量影响系数进行对比，若某木材的综合质量影响系数小于或等于对应的种类木材的标准综合质量影响系数，表明该木材的质量合格，若某木材的综合质量影响系数大于对应的种类木材的标准综合质量影响系数，表明该木材的质量不合格，统计质量不合格的各木材编号，将质量不合格的各木材编号发送至显示终端；

所述显示终端用于接收分析服务器发送的各木材的强度等级和质量不合格的各木材编号，并进行显示，便于相关人员能够精准的查找质量不合格的木材，同时相关人员对各木材进行对应的强度等级标注，便于使用者能够直观的了解木材的强度等级，降低了安全事故的发生，并对质量不合格的各木材进行废品处理，提高了木材的二次利用率，保障了人们经济财产损失。

所述存储数据库用于接收图像采集模块发送的各木材的表面图像编号，存储各种类木材的表面图像中标准颜色和标准纹理组织，存储各种类单位体积的木材标准强度和绝干木材标准重量，同时存储各种类木材的各强度等级对应的强度，存储的各腐朽等级对应的腐朽气体浓度值和腐朽影响系数，各腐朽等级分别为无腐朽、轻微腐朽、中度腐朽和严重腐朽，各腐朽等级对应的腐朽影响系数分别为k1、k2、k3、k4，k1,k2,k3,k4依次分别表示为无腐朽、轻微腐朽、中度腐朽和严重腐朽对应的腐朽影响系数，存储各种类木材中横向木纹的强度影响系数和纵向木纹的强度影响系数，分别记为λ¹和λ²，并存储的各种类木材的标准综合质量影响系数。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。