木粉顆粒微觀圖像特征提取方法與粒徑數(shù)學建模的研究.pdf

1、木粉作為一種新型的節(jié)能環(huán)保原料，用途廣泛。木材工業(yè)上，將木粉引入復合材料和高分子材料領域即產(chǎn)生新生環(huán)保的木塑復合材料。木塑復合材料兼具原木材料和高分子材料的雙重性能，其生產(chǎn)量和使用量都在逐年快速增加，工業(yè)上對其性能的要求也越來越高。而木塑復合材料最重要的特性表征量是填充顆粒的粒徑大小和形狀特征，其直接影響材料的力學性能。本文從木粉顆粒的粒徑和長寬比出發(fā)，系統(tǒng)的建立數(shù)學模型，探究木粉粒徑和長寬比的變化關系以及尋求最佳的木粉粒徑，且從管胞角

2、度分析變化的原因，這對研究木粉加工過程和研究木塑材料的力學性能的提高具有重要意義。
　　本文所做研究隸屬于“木材超細粉碎氣流分選建模與計算機目數(shù)識別”（哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項資金項目）項目，研究任務包括完成顯微鏡下木粉粒徑和管胞長寬度的數(shù)據(jù)測量;通過數(shù)字圖像處理技術完成木粉幾何特征參數(shù)的提取;建立木粉粒徑的數(shù)學模型;完成木粉顆粒在線檢測軟件的設計與實現(xiàn)。本文主要工作如下：
　　(1)針對傳統(tǒng)的人工手動擺排木粉顆粒低效耗

3、時、效果差的缺點本文提出了利用1∶1丙三醇水溶液做溶媒制作木粉溶液，實現(xiàn)了木粉的均勻分散，解決了木粉顆粒易粘連、易受環(huán)境影響的缺點，實現(xiàn)了木粉圖像的高效拍攝。完成了單木粉顆粒的粒徑和管胞數(shù)據(jù)的測量以及木粉顯微圖像的拍攝工作。
　　(2)針對木粉自身邊緣復雜、體積小、質(zhì)量輕的特點以及顯微圖像易受照明光源影響的特點，本文提出了基于Lab空間的木粉顯微圖像圖像處理算法，實現(xiàn)了顯微圖像的分割和特征提取。算法過程為:木粉顯微圖像由RGB顏色

4、空間轉(zhuǎn)Lab顏色空間，提取b分量;復合迭代中值濾波;基于歐式距離的K-means算法聚類分析;5×5結(jié)構(gòu)元素進行先開啟后閉合的數(shù)學形態(tài)學運算;八連通種子填充法進行孔洞填充;面積閾值法去除小面積區(qū)域;8連通區(qū)域序貫標記算法標記圖像;8-方向碼算法跟蹤木粉輪廓;完成周長、面積、等效直徑、致密度、矩形度、長寬比的幾何特征提取。
　　(3)采用最小二乘法對木粉粒徑與長寬比進行數(shù)據(jù)擬合，通過分析比較多項式擬合、高斯擬合和傅里葉擬合三種擬合函