[发明专利]一种基于射线分割的检测树木内部缺陷的断层成像方法

权利要求书

1.一种基于射线分割的检测树木内部缺陷的断层成像方法，其特征在于，所述方法包括：

S1获取应力波在待检测树木内部的传播速度并进行修正，对修正后的应力波速度值进行归一化和离散化处理；

S2在成像区域内划分网格单元，并根据归一化后的应力波传播速度绘制应力波传播射线图；

S3分割根据归一化后的应力波传播速度绘制应力波传播射线图中的所有射线，并根据已知传播射线速度值估算待分割射线上多条线段的速度值；将分割后的射线进行可视化，得到改进的应力波传播射线图；

S4计算成像区域内每个网格单元的速度值；对无数据的网格单元采用最近邻插值法获取对应的速度值；

S5根据成像区域内每个网格单元的速度值判定网格状态，结合图像处理方法实现树木内部缺陷的重建，得到树木内部缺陷的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

S31选择S2中根据归一化后的应力波传播速度绘制应力波传播射线图中的任意一条传播射线作为待分割射线，利用已知应力波传播速度的多条射线对待分割射线进行分割，根据多个交点将待分割射线分割成多条线段；

S32通过相邻两交点的速度值重新估算待分割射线上各条线段的速度值，线段估算值可表示为：

S_v＝(start+end)/2 公式(2)

其中，start和end分别表示每条线段两端的交点的速度值，S_v表示该线段的速度值；

S33重复上述步骤，至所有射线都经过分割处理，并根据各射线每条线段的速度值绘制出改进后的应力波传播射线图。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S4包括：

根据下述公式(3)判断各个网格是否在成像区域内：

其中，r为该树木样本的半径，(x，y)为网格左下角的坐标，若f(x,y)＝1，则表示该网格在成像区域内，若f(x,y)＝0，则表示该网格在成像区域外；

计算成像区域内的网格的速度估计值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

若网格单元有应力波射线穿过，该网格的速度估计值为所有穿过该网格的射线速度值的均值，根据下述公式(4)计算该网格的速度估计值。

其中，V_xy为某一个成像区域内网格单元的速度估计值，V_i为穿过该网格单元的第i条射线的速度值，N为穿过该网格单元的射线总数，1≤i≤N；

若网格单元没有应力波射线穿过，该网格的速度估计值根据下述公式(5)计算得到：

G_xy＝w₁v₁+w₂v₂+w₃v₃+w₄v₄ 公式(5)

其中G_xy为无应力波射线穿过的网格速度值，v₁，v₂，v₃，v₄表示距该网格单元欧氏距离最近的4个非空网格单元速度值，w₁，w₂，w₃，w₄为对应速度值的权重，空网格单元为无应力波射线穿过的网格。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S1中获取应力波在待检测树木内部的传播速度并进行修正，包括：

在待检测树木的横截面周围均匀地布置若干传感器，通过敲击传感器产生应力波来获取任意两传感器间的应力波传播时间，并根据传感器间的距离估算出每条应力波传播射线的速度值；

根据下述公式(1)进行速度修正：

V_T≈(1-0.2β²)*V_R 公式(1)

其中，V_T为应力波沿弦向方向的传播速度，即修正后的速度；V_R为应力波沿直径方向的传播速度，β为弦线方向与径向方向间的夹角。