基于多特征的木材缺陷识别分类方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于木材无损检测技术领域，具体是涉及一种基于多特征的木材缺陷识别 分类方法。
【背景技术】
[0002] 面对木材资源匮乏的现状，如何提高木材利用率以及促进我国林业现代化的可持 续发展，已经成为林业工作者关注的焦点。应力波木材无损检测技术和微钻阻力木材检测 技术由于具有其自身的特点，被广泛应用于木材无损检测中。然而，目前的应力波木材无损 检测技术和微钻阻力木材检测技术只能定性地判断木材内部是否存在缺陷、缺陷大小以及 缺陷位置，无法判断具体是何种类型的缺陷，导致古建筑维护和名木古树保护过程中很难 针对具体缺陷选取不同的措施进行后期处理。所以如何使用应力波木材无损检测技术和微 钻阻力木材检测技术对木材内部的缺陷类型进行判断具有非常重要的意义。
[0003] 因此，需要针对木材内部缺陷类型的判断提出一种新型的方法。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种方便灵活、可靠性高 的基于多特征的木材缺陷识别分类方法。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明的基于多特征的木材缺陷识别分类方法，包括 以下步骤：
[0006] (1)将木材缺陷类型划分为四种，分别为含空洞类型、含裂缝类型、含腐朽类型和 无缺陷类型；
[0007] (2)针对每种木材缺陷类型准备若干组木材试样；
[0008] (3)使用应力波木材无损检测仪采集每组木材试样的应力波传播速度数据；
[0009] (4)使用微钻阻力木材检测仪采集每组木材试样的阻力值；
[0010] (5)将每种木材缺陷类型中每组木材试样的应力波传播速度数据和阻力值进行数 据处理，得到该木材缺陷类型的一组样本数据；
[0011] (6)将每种木材缺陷类型的若干组样本数据进行分组，分别为训练组数据和分类 组数据；
[0012] (7)采用支持向量机方法对所述训练组数据进行训练以及对所述分类组数据进行 分类。
[0013] 进一步地，所述步骤（2)中，针对每种木材缺陷类型准备不少于15组木材试样。
[0014] 进一步地，针对每种木材缺陷类型准备20组木材试样。
[0015] 进一步地，所述步骤（3)包括以下步骤：
[0016] (3-1)在每组木材试样周围均匀布置12个传感器且所述12个传感器之间依次通 过电连接，12个传感器依次标志为1号传感器、2号传感器、3号传感器、4号传感器、5号传 感器、6号传感器、7号传感器、8号传感器、9号传感器、10号传感器、11号传感器和12号传 感器；
[0017] (3-2)将所述应力波木材无损检测仪分别与电脑和所述1号传感器连接；
[0018] (3-3)使用脉冲锤从1号传感器开始依次敲击12个传感器；
[0019] (3-4)当12个传感器敲击完毕时，记录电脑软件系统显示的应力波传播速度矩 阵，该应力波传播速度矩阵中包括132个速度值。
[0020] 进一步地，所述步骤（4)包括以下步骤：
[0021] (4-1)首先在每组木材试样上准备六条不同检测路径；
[0022] (4-2)然后使用微钻阻力木材检测仪按照每条检测路径以恒定速率钻入木材内 部，得到对应每条检测路径的阻力曲线；
[0023] (4-3)记录对应每条检测路径的阻力曲线显示的阻力值并计算对应每条检测路径 的平均阻力值，从而得到与所述六条检测路径对应的6个平均阻力值。
[0024] 进一步地，所述步骤（7)包括以下步骤：
[0025] (7-1)首先采用支持向量机的方法对所述训练组数据进行训练，生成分类器；
[0026] (7-2)然后利用所述分类器对选取的分类组数据进行分类，得到所述分类组数据 中每组数据的分类准确率和每组数据的具体分类情况；
[0027] (7-3)根据每组数据的分类准确率和每组数据的具体分类情况，判断分类结果是 否满足分类精度要求，（精度要求由使用者根据实际需要确定），如果分类结果没有达到分 类精度要求，则调整所述训练组数据以及调节支持向量机中的参数c和参数g，所述参数c 为惩罚系数，所述参数g为核函数参数。
[0028] 进一步地，所述步骤（6)中，将每种木材缺陷类型的若干组样本数据进行随机分 组。
[0029] 进一步地，所述步骤（7-2)中，利用所述分类器对选取的分类组数据进行分类之 前，首先对样本数据进行归一化预处理，进行归一化预处理可以提高支持向量机识别分类 的准确率。
[0030] 进一步地，采用[0，1]区间归一化预处理方式对样本数据进行归一化预处理。
[0031] 有益效果：本发明提出的方法与现有技术比较，具有的优点是：使用应力波木材 无损检测仪采集应力波传播速度数据特征以及使用微钻阻力仪采集阻力值特征，能够较好 地表征木材横截面上的全局特征，利用这两种木材数据特征和支持向量机方法对木材内部 的缺陷进行识别分类，能够准确分类木材缺陷类型，具有较高的可靠性，且该方法实施方便 灵活，能够节省仪器成本。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明提出的基于多特征的木材缺陷识别分类方法流程图；
[0033] 图2是应力波木材无损检测实验平台图；
[0034] 图3是微钻阻力木材检测仪实验平台图；
[0035] 图4是微钻阻力木材检测仪的六条不同检测路径；
[0036] 图5是一条检测路径的阻力曲线图；
[0037] 图6是分类集实际分类和本方法分类结果分布比较图；
[0038] 图7是松木试样识别分类准确率直方图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0040] 本发明提出一种基于多特征的木材缺陷识别分