52, 031501(2015)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2015《中国激光》杂志社
031501-1
应用灰度直方图特征识别木材表面节子缺陷
宋小燕
1
白福忠
1
武建新
1
陈晓东
2
张铁英
1
1
内蒙古工业大学机械学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
2
内蒙古工业大学轻工与纺织学院, 内蒙古 呼和浩特 010080
摘要 木材表面节子是 木材缺陷中非常重要的一 类 缺陷,也是评定木材外 观等级、锯材和单板质量 的重要指标。为
了提高节子缺陷识别效率及准确性,并改善 检测过程的自动化程度,对应用木材表面图像的灰度直方图统计特征进
行节子缺陷识别进行研究。通过利用类间距离对 7 个统计特征的分类能力进行评价,从而确定出识别节子缺陷的最
佳统计特征,即平滑度特征;同时提出一种自适应的最大类间方差聚类法进行分类阈值的确定,进而采用阈值判别实
现节子缺陷识别。经在线检测实验证实,该方法的识别率高于 99%。
关键词 机器视觉; 缺陷识别; 灰度直方图特征; 木材节子; 类间距离; 最大类间方差聚类法
中图分类号 TP391.4 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP52.031501
Wood Knot Defects Recognition with Gray-Scale Histogram Features
Song Xiaoyan
1
Bai Fuzhong
1
Wu Jianxin
1
Chen Xiaodong
2
Zhang Tieying
1
1
College of Mechanical Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Huhhot, Inner Mongolia 010051, China
2
College of Textile and Light Industry, Inner Mongolia University of Technology,
Huhhot, Inner Mongolia 010080, China
Abstract The knot on the wood surface is a very important kind of wood defects, and it is the key specification for
assessing the appearance grade and the quality of lumber and veneer. To enhance the accuracy and efficiency of knot
defects recognition, and improve the automatic level of detecting procedure, the recognition of knot defects by using
the statistics features of gray-scale histogram from wood surface image is studied. The classifying ability of seven
statistics features is evaluated through using the between-cluster distance, and hence the optimal statistics feature
that recognizes the knot defect is determined, such as the smoothness. At the same time, an adaptive clustering
method with maximal between-cluster variance is presented to determine the classifying threshold, and then based
on that the knot defect is recognized. The online detection experiment shows that the recognition rate of the
presented method is up to 99%.
Key words machine vision; defect recognition; gray-scale histogram feature; wood knot; between-cluster
distance; clustering method with maximal between-cluster variance
OCIS codes 150.1835; 330.1880; 110.2960
1 引 言
木材 表面 缺陷 是评价木材质量的重要指标之一,同时,诸如 地理 、气候、季 节以 及木材种属等自然因素
都将影响木材表面的物理特性,导致其出现如下特点:1) 缺陷种类繁多;2) 同类缺陷外观差异较大;3) 自然
纹 理 及 漫 反 射 特 性均会 增 加 表 面 缺 陷 识别的 难 度 。 然 而 在 木 材等级 评 定 中 ,据 统 计 ,节 子的影 响 程 度 占
70%~90%
[1-2]
,可见其对材质 、加工及利用的影响 之大 。此 外,节子也是影响锯材和单板出材 率、成品质量和
外观美观性的主要因素。因此,研究木材表面节子缺陷识别方法具有极其重要的理论意义和实际应用价值。
收稿日期: 2014-09-19; 收到修改稿日期: 2014-09-23; 网络出版日期: 2015-01-29
基金项目: 国家自然科学基金(61108038)、内蒙古自然科学基金(2011BW0701)、教育部“春晖计划”科研项目(Z2011069)
作者简介: 宋小燕(1989—),女,硕士研究生,主要从事机器视觉及信号处理等方面的研究。
E-mail: songxylove1989@163.com
导师简介: 白福忠(1979—),男,博士,教授,主要从事机器视觉、光电测量技术等方面的研究。
E-mail: fzbaiim@163.com(通信联系人)