基于应力波和支持向量机的木材缺陷识别分类方法

现有的应力波木材检测仪只能测定木材内部是否存在缺陷,无法对木材缺陷类型进行分类。笔者提出了一种结合应力波无损检测技术和支持向量机(SVM)的木材缺陷识别分类方法,该方法首先测量木材内部的应力波传播速度,以此作为分类特征,利用支持向量机对木材的内部缺陷进行分类。为了验证该方法的有效性,选取健康的以及含有不同缺陷的山核桃木试样31件、松木试样28件,采集山核桃木试样应力波传播速度数据117组、松木试样应力波传播速度数据80组,以应力波传播速度为分类特征,利用支持向量机对木材的缺陷类型进行分类。结果表明:山核桃木试样缺陷分类准确率达到93.75%,松木试样缺陷分类准确率达到95%。该方法不仅能识别木材内部是否存在缺陷,还能对木材的空洞、裂缝、腐朽等缺陷进行准确分类。     

应力波和超声波检测在木拱廊桥安全评估中的应用

木拱廊桥是木结构古建筑中重要的文化遗产,现存的部分木拱廊桥仍在使用中.为保护木拱廊桥,考虑各种复杂的环境因素和结构条件,将应力波和超声波检测技术应用于真实环境下的木拱廊桥检测中.挑选福州市闽侯县远济桥的承重木柱作为研究对象,针对木柱内部缺陷采用应力波检测与超声波检测.检测结果表明应力波和超声波检测木材缺陷时,超声波的检测精度更高,二者检测结果存在相似性;远济桥检测样本的承重木柱存在空洞、裂纹、虫蛀等缺陷,建议对远济桥的安全性进行优化和改进.基于木拱廊桥所处环境的实际情况,利用应力波和超声波检测相对照的检测方法,提出针对木拱廊桥的安全性等级进行划分,使应力波和超声波检测技术更好地应用于木拱廊桥的保护工程中.     

珍贵老树之非破坏性检测技术与案例

本报告简介常用之树木非破坏检测仪器，并应用3D声学断层影像技术检测肖楠圆盘上凿洞方式，人工模拟各种孔洞大小及针、阔叶树天然腐朽情形，并进行野外3株老树实地检测。发现FakoppArborSonic3D声学断层影像对木材内部缺点定位能力颇佳，但无法精确描绘出空洞之形状，其量化结果有稍为高估情况。但增加检测头可提高判定腐朽或各项缺点之精度。弦向和径向音速之比值与孔洞率大小有密切关系，可为快速评估立木有无空洞腐朽的检测方法。由检测结果证明，Fakopp声学断层影像，对树干内部腐朽空洞之评估，搭配ArborSonic3D软件为有效之工具。     

基于全向EMAT的金属板缺陷Lamb波层析成像方法

基于全向电磁超声换能器(EMAT)的Lamb波层析成像(LWT)技术是获取金属板材中缺陷图像的有效方法。但是,由于Lamb波(LW)具有频散和多模态特性,传统全向Lamb波EMAT的检测波形复杂,LW的模态识别、走时提取和层析成像精度较低。本文提出了一种基于新型结构全向EMAT的LWT方法,即利用伪Wigner-Ville分布(PWVD)对该新型EMAT检测波形进行走时提取,并采用跨孔成像技术进行LWT。实验结果表明:相比传统EMAT,所研制的新型EMAT可以收发更纯净的单一A0模态LW;基于PWVD的走时提取方法比传统方法精度更高。在此基础上,使用所提出的LWT方法对铝板上的人工缺陷进行图像重构,获得的缺陷轮廓尺寸与实际值吻合良好。该成像方法有助于提高金属板缺陷LWT的精度。     

超声断层成像系统对四肢成像的早期研究

考虑到超声断层成像技术不仅具有超声非侵入、无辐射、低成本等优点，并可以进行断层成像获取断层信息，对四肢成像有着广泛的应用前景.文中介绍了华中科技大学医学超声实验室研发的新一代超声断层成像系统的系统结构、控制方案和原始数据采集过程，并与上一代原理样机参数进行比较.设计了大腿和小腿腹的数据采集实验用于四肢超声断层成像的早期研究，对比大腿和小腿腹超声断层图像和解剖结构图发现二者具有很高的一致性，为超声断层成像技术后续的四肢成像研究奠定了良好的基础.     

浙江西天目山古树树干健康状况及其随海拔梯度变化规律

古树作为组成和支撑森林和城市生态系统的重要组成部分,为各种动植物的生长提供了条件,为人类社会提供多种生态系统服务。分析古树树干腐烂及空洞状况沿海拔梯度的分布规律及其限制因素,有助于古树管理和保护策略的制定与实施。基于PICUS应力波树木断层图像诊断仪,本研究对浙江天目山国家自然保护区内不同海拔梯度上古树树干的腐烂及空洞情况进行了定量评估。共调研137株古树,结论如下：古树树干胸高断层处腐烂及空洞面积所占比例平均值为18.89%;古树树干腐烂及空洞面积占比在不同物种间存在一定差异;古树树干健康状况与海拔和气候因子之间存在一定的相关性,主要表现为随海拔升高,树干内出现腐烂及空洞的古树增多,且腐烂及空洞面积占比不断增大,这一相关性在不同树种之间也存在差异。     

倒置结构断层CT的重建算法

与传统的Ｘ线透射成像相比,倒置式Ｘ线透射成像结构有着投影数据信噪比高的优点,可提高透射图像的密度分辨率．提出了倒置结构断层计算机层析成像术（Ｃｏｍ ｐｕｔｅｄ Ｔｏｍ ｏｇｒａｐｈｙ,ＣＴ）的概念,针对平行束和扇形束投影两种情形,给出了倒置结构断层ＣＴ的完全重建条件及重建算法,并就仿真模型进行了计算机模拟．结果表明,倒置结构断层ＣＴ在极大地减少康普顿散射对成像质量影响的同时,仍然获得了比较好的重建结果．     

基于Logistic回归模型的红松立木腐朽分级预测

【目的】红松活立木在生长过程中极易受到各种生物的侵袭,其中木腐菌造成的腐朽是最为广泛和严重的危害之一,活立木腐朽将会造成木材资源的损失,降低木材的力学性能。为了监测红松活立木的健康状况,减少因腐朽引起的相关损失,须定期检测红松活立木腐朽状况,并采用腐朽分级的方法进行评估。【方法】使用阻抗仪和电阻断层成像技术(ERT)两种无损检测手段对黑龙江省五营国家森林公园内的红松活立木进行检测,并在检测截面使用生长锥钻取木芯。将野外测量数据导入电脑,获取立木的阻力曲线和电阻断层图像,分析处理微针阻力的下降幅度,得到样木的阻力损失;根据立木心材与边材腐朽在ERT图像上呈现的不同特征,首次采用一种基于OpenCV的图像处理技术识别腐朽样木电阻断层图像缺陷部分,实现了心材和边材缺陷面积的定量表征;采用烘干法测定质量损失率,根据每株样木的质量损失率将所有样木分为5个腐朽等级。将多分类有序因变量的Logistic回归分析引入到立木腐朽程度分级问题中,以阻力损失、心材缺陷面积比和边材缺陷面积比为自变量,腐朽等级为因变量,建立腐朽分级预测模型。检验模型的有效性、拟合优度及预测能力。【结果】Logistic回归模型性能良好,五营国家森林公园30株红松样木的综合预测准确率为86.67%,各等级预测准确率分布不均,高等级腐朽的预测准确率相对较高。【结论】运用提取心材与边材腐朽的方法处理ERT图像,有效地提高了利用ERT图像识别腐朽的准确率。建立Logistic回归模型可以较准确地预测出立木腐朽的等级,较之烘干法测定腐朽程度,其腐朽评估效率有了明显提高,且对立木损伤更小。     

基于X射线的电容三维可视化检测

随着电子元件封装技术的发展,电子元器件集成度越来越高,对内部缺陷的检测需求也逐渐增加,而传统方法很难实现内部缺陷的检测。三维可视化技术是利用基于X光的连续断层图像进行三维立体显示的过程,可直观显示元器件表面及其内部一定深度的结构,有助于电子元件封装过程中内部缺陷的检测。文中以常见的电容元件为对象,研究了基于断层边界轮廓线的重建算法。首先对图像进行预处理得到断层图像轮廓线,然后利用最小二乘B样条拟合形成光滑的闭合轮廓线,最后将各层轮廓线堆叠形成电容的三维模型。实验结果表明算法能显示出元器件表面及内部结构,可用来检测元器件的内部缺陷,协助评估元器件质量。     

基于光学相干断层成像含支架的冠脉血管三维重建

光学相干断层成像(OCT)以其具有高分辨率,实时成像等特征,已经成为冠状动脉疾病检测的一个新方法.对含支架的OCT冠脉血管图像进行三维重建研究,以期直观地显示三维空间结构图.通过比较选择合适的降噪算法对图像预处理,根据OCT图像的特性,利用改进的最大类间方差算法(Otsu)对冠脉血管进行分割,并利用一个新的自动算法对冠脉支架进行检测.由于图像存在大量可视支架,在对极坐标图像序列预处理之后,用全局的强度轮廓检测候选的像素,去除伪影,确定支架上下边界和位置,并合并相邻的候选像素为一个支架点,成功标记出检测到的支架点,可有效地排除伪影造成的干扰,提升聚类算法的精确度.在此基础上,利用Amira软件实现了对冠脉血管和支架进行三维重建和融合.     

混凝土缺陷检测的电阻成像约束反问题算法优化

电阻层析成像(ERT,electrical resistance tomography)是一种以对象内部电导率分布为成像目标的可视化技术,具有低成本、无损伤等优点,在混凝土缺陷检测领域具有广阔的应用前景。根据电阻成像基本原理,基于Matlab平台编制ERT正问题和反问题程序,实现了约束牛顿迭代算法(NCRM,Newton’s constrained reconstruction method)。计算过程中,根据混凝土基体及缺陷的电学特性和基体与缺陷的锐化边界条件对算法施加约束,通过逐步修正初值来干预逆运算,从而提高ERT反问题的计算稳定性和重构图像质量。试验结果表明:针对混凝土材料的缺陷检测,提出的ERT约束算法用较少的迭代次数即获得较好的效果,能较大程度消除成像目标的伪影,提高锐度,实现对混凝土缺陷相对精准的无损检测。     

几种径向下锯模型的比较

介绍了三种径向下锯模型：四开法、三开法和六开法，模型运算结构表明，各下锯模型中原木断面面积利用率和出材率随原木径级增大而提高，小径原木宜生产薄板，大径原木宜生产中厚板，三开法的原木断面面积利用率和原木出材率最高，六开法最低，四开法居中。若对径向纹理要求很高，宜采用斜拼法提高原木断面积和利用率和原木出材率，实际生产宜采用三开法在新式剖料锯机理上进行。     

激光超声的铝板缺陷可视化检测方法

为了提高激光超声检测铝板缺陷的最大振幅超声波C扫描图像的质量并精确识别缺陷大小,在算法上,提出滤波和差分相结合的数据处理方法;在实验上分别用不同频率不同角度的超声换能器对铝板缺陷扫描激励检测确定最优检测参数.实验结果表明:超声换能器与铝板之间90°倾角耦合时虽然可以有效识别表面缺陷,但45°倾角耦合时,超声换能器对铝板...     

基于LS-SVM的超声导波管道缺陷二维重构

针对当前超声导波检测中的缺陷成像技术难点,提出了基于支持向量机的缺陷轮廓重构方法.通过实验和有限元仿真相结合的方式,获得不同大小缺陷的检测信号.采用最小二乘网络学习算法,选取缺陷回波数据作为支持向量机的输入,缺陷轮廓数据作为输出.建立了缺陷回波到缺陷二维轮廓的非线性映射,实现了缺陷轴向宽度和径向深度的二维轮廓重构,并与径向基神经网络重构效果进行了对比.实验结果表明,该方法速度快、精度高、泛化能力好,是管道超声导波定量化、可视化检测的一种可行方法.     

电磁量测量的一体化传感器仿真分析与设计

单种电磁无损检测方法检测对象较为单一,而且缺陷的定量评估精度和检测的可靠性不高,采用集成化无损检测技术是解决这些问题的有效途径。该文在前期研究基础上,利用脉冲激励频谱成分丰富的优势,将脉冲激励方式引入电磁无损检测领域,深入研究脉冲激励下多种电磁无损检测方法的集成化问题,通过突破多种电磁无损检测方法的原理集成、一体化传感器设计等关键技术,从而在解决传统正弦激励的电磁无损检测技术不足的基础上,进一步拓展和提高集成化电磁无损检测技术的研究领域和理论水平。预期研究成果将进一步推进集成化无损检测技术的发展进程,对于提高大型装备无损检测的效率及缺陷定量评估的精度都具有十分重要的理论意义和实用价值。     

非磁性杂质对碳纳米管态密度的影响研究

针对非磁性杂质对碳纳米管的影响问题作了系统理论的分析,为设计和实现具有优良性能的基于碳纳米管的量子器件提供理论依据.应用格林函数方法计算态密度的结果表明,单个点缺陷在碳纳米管中引起准束缚态;给出准束缚态能级和峰宽的解析公式,分析它们与碳纳米管手型和直径之间的关系;逐点计算局域态密度发现,在实空间准束缚态是一个非常局域化的效应,离开缺陷即迅速衰减.同时,缺陷在碳纳米管中会引起Friedel振荡,其方向与碳纳米管手型有关.     

基于轮廓线法的镁合金构件内缺陷三维反演方法研究

随着对缺陷识别要求的不断提高,对缺陷的形状等特征准确地表征也日益成为研究的热点。将镁合金柱状体作为研究对象,以超声检测为手段,通过借鉴医学中常用的三维显示方法——轮廓线重构法,对研究对象中的缺陷进行三维反演。首先对检测后的信号通过转化极坐标实现缺陷的定位,之后使用轮廓线重构法对每一截面的轮廓实行勾画,通过将每一个轮廓面的中心点确定之后,将中心点相连接构成轴线,将每一个轮廓面连接,实现缺陷的三维反演。通过和研究对象进行比较分析,结果证明,轮廓线重构法可适用于4 mm的缺陷反演。     

非磁性杂质对碳纳米管态密度的影响研究

针对非磁性杂质对碳纳米管的影响问题作了系统理论的分析,为设计和实现具有优良性能的基于碳纳米管的量子器件提供理论依据.应用格林函数方法计算态密度的结果表明,单个点缺陷在碳纳米管中引起准束缚态;给出准束缚态能级和峰宽的解析公式,分析它们与碳纳米管手型和直径之间的关系;逐点计算局域态密度发现,在实空间准束缚态是一个非常局域化...     

浅层岩溶和采空区综合探测方法与模型试验

岩溶和采空区已经成为高速公路建设中面临的热点、难点问题。为了准确探测高速公路地基下伏岩层中岩溶和采空区的几何形态和空间分布,提出了地质雷达先验信息的高密度电阻率约束反演方法。采用常规高密度电阻率反演方法、地质雷达和携带先验信息的高密度电阻率约束反演方法,对常见的岩溶和采空区地电模型进行数值模拟,分析岩溶和采空区不同方法的成像规律。结果表明,与常规高密度电阻率反演和地质雷达正演结果相比,携带先验信息约束的高密度电阻率法反演的异常体的空间形态更接近于真实地电模型,对边界的识别更加准确。随后,通过对山东章丘地区岩溶和采空区的模型试验,探明了岩溶和采空区的分布情况,验证了该综合预报方法对岩溶和采空区的探测效果,为高速公路地基下岩溶和采空区的治理方案提供了依据。