基于Gabor变换的木材表面缺陷识别方法的研究.pdf

学校代码:10225 学号:S 0267 学位论文基于Gabor变换的木材表面缺陷识别方法的研究指导教师姓名: 申请学位级别: 论文提交日期: 授予学位单位: 王林白雪冰教授硕士 2010年4月东北林业大学东北林业大学学科专业: 农业电气化与自动化论文答辩日期: 2010年6月授予学位日期:2010年6月答辩委员会主席: 论文评阅人: 聋j厶栉景大学’^ University Code:1 0225 Register Code:S 0267 Dissertation fortheDegree ofMaster Research on Recognition Method ofWood Surface Defects Based onGabor Transformation Candidate: Supervisor: Associate Supervisor: Academic Degree Applied for: Speciality: DateofOraIExamination: University: Wang Lin Master ofEngineering Agricultural ElectrificationandAutomation June,2010 Northeast ForestryUniversity 一一摘要摘要木材是国民经济中不可缺少的重要资源,但在其成材过程中不可避免地会出现各种缺陷,对这些缺陷进行无损检测和自动识别对于木材的合理加工利用和木制品加工行业自动化程度的提高等有着非常重要的意义。因此,本文以虫眼、活节、死节三类常见的木材缺陷为对象,制作了包含三类缺陷样本各50幅图像的实验样本库,采用数字图像处理和模式识别理论对其进行识别研究。 Gabor变换方法是近几年图像处理领域的研究热点,它具有良好的生物视觉特性, 能同时在空间域和频率域取得最优局部化,为图像处理提供了一种新的工具。因此,本文采用Gabor变换方法提取木材表面缺陷特征,进而对其进行分割和识别。要实现对缺陷的分类识别,首先要进行缺陷图像的分割,以得到图像中的缺陷目标。本文采用环形Gabor滤波器对每幅缺陷图像进行多通道Gabor变换,再在能量意义下定义每个像素点的特征参数,形成一个6维的特征向量,结合模糊C均值聚类算法实现对各点的聚类划分。对于聚类分割形成的5个类别,根据形态学特征确定缺陷目标类别,再用数学形态学算子对分割后的缺陷目标进行后处理,最终得到完整的缺陷目标。根据狄色系统理论,建立了一个基于灰色关联度分析的图像分割质量评判模型,采用该模型对木材表面缺陷图像的分割结果进行评价,得到虫眼、活节、%、%、%,分割效果是令人满意的。在对木材表面缺陷进行识别时,从频率特征和形状特征两方面考虑,提取了分割后缺陷目标的12个Gabor参数和2个形状参数,二者构成木材表面缺陷图像的14维分类特征向量,并采用基于遗传算法与最近邻分类器识别率的特征选择方法对其进行选择优化。为了比较不同参数体系下的分类识别效果,分别以单独的12个Gabor特征、12个 Gabor特征和2个形状特征的组合、14个组合特征经过特征选择后的融合特征作为分类器的输入特征向量,并采用BP神经网络分类器对其进行分类识别,得到三种参数体系下的分类识别率分别为76%、%、%。最终确定采用特征选择后的4个融合特征作为分类器的输入特征向量,对应的分类器为隐层节点数5个,训练方法为贝叶斯正则化方法(gainbr)的三层BP神经网络分类器。本研究说明根据木材表面缺陷图像的Gabor频率特征对其进行分割和识别是可行的,同时,也为以后木材表面缺陷无损检测技术的深入研究提供一定的参考。关键词木材表面缺陷;Gabor变换;图像分割;特征选择:模式识别一 d- ●■y ,k lp q 东北林业大学硕Ij学位论文 Abstract Wood is animportant andindispensable resource inthenationaleconomy,but inthe process ofbeing therewillbemany kindsofdefectsinevitably,and has avery important significance fortherationalutilizationofwood andimproving theautomation degree ofwood products processing industry to detectthesedefectsnondestructively and identify them