[发明专利]基于木材微观形态特征评估木材力学性质的系统及方法

说明书

本发明属于木材物理学技术领域，公开了一种基于木材微观形态特征评估木材力学性质的系统及方法，包括中央处理和控制模块、木材试样处理模块、纤维长度测量模块、切片制作模块、图形采集和处理模块、形态特征提取模块、力学特征测定模块、力学性质评估模块、等级划分模块、服务器模块和人机交互模块。本发明通过图形采集和处理模块中的CCD相机对切片的高清图像进行采集，并对采集图像进行处理，可以基于采集图像对纤维细胞的形态特征进行识别计算，通过形态特征对木材的力学特征进行测定，便于对力学性质参数进行评估，能够有助于在有限的测试条件下对人工林木材材质材性进行快速全面掌握，有助于及时了解培育措施对人工林材质材性的影响。

技术领域

本发明属于木材物理学技术领域，尤其涉及一种基于木材微观形态特征评估木材力学性质的系统及方法。

背景技术

目前：随着天然林的骤减，人工林成为了全球木材工业的主要原材料。人工林是世界森林重要的组成部分，在生态环境和经济建设发展等方面发挥着重要的作用。根据“我国第八次森林资源清查结果及分析”显示：人工林面积由之前的6169万公顷增加到6933万公顷，增加了764万公顷，占全国林地面积的36％；人工林蓄积从原来的19.61亿m3加到24.83亿m³，增加了5.22亿m³，并始终保持着持续增长趋势，我国人工林面积居于世界首位。

据中国森林资源报告，在人工林建设中，蓄积量排名居前十位的依次为杉木、杨树、马尾松、桉树、落叶松、橡胶、栎树、柏木、油松、国外松，面积总计为2484.49万hm³，蓄积合计为24.84亿m³，占人工乔木林蓄积量的73.34％。杉木林有990.20万公顷，面积比例占人工林乔木树种的17.35％，蓄积量为75545.01万立方米，占比为22.30％，杉木组蓄积量为82064.35万立方米，占比为24.22％，为全国优势树种的首位。随着我国对木制品需求量的不断增加，人工林杉木将成为木制品原材料的首选，但是传统培育模式下的人工林木材由于生长周期短，导致密度小、强度低、材质松软、变异性大等问题，严重影响了其应用范围，制约着木材工业的发展。因此在对木材进行应用时，需要对木材的力学性质进行检测评估，从而避免在使用时由于木材力学性质差造成不良后果。但是现有的检测方式只能通过检测设备对木材的力学性质进行检测，不能确定木材的微观构造与物理力学性能的关系，无法对人工林木材的培育提供理论依据。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的检测方式只能通过检测设备对木材的力学性质进行检测，不能确定木材的微观构造与物理力学性能的关系，无法对人工林木材的培育提供理论依据。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于木材微观形态特征评估木材力学性质的系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于木材微观形态特征评估木材力学性质的方法，所述基于木材微观形态特征评估木材力学性质的方法包括：

步骤一，通过木材试样处理模块利用木材试样处理程序对采集的木材试样进行初步处理，使用采集的木材试样进行木浆的制备，得到木浆；通过纤维长度测量模块利用光学显微镜对木浆中的纤维长度进行测量；

所述木材试样的高度为15～20mm、宽为10mm，长为从髓心到树皮的半径长；

步骤二，通过切片制作模块利用切片制作程序在木材纤维的横切面上进行薄片的切取，并通过切取的木材纤维薄片制作图像采集用切片；通过图形采集和处理模块利用CCD相机对制备的图像采集用切片的高清图像进行采集，并对采集的高清图像进行图像处理；

通过图形采集和处理模块利用CCD相机对制备的图像采集用切片的高清图像进行采集，包括：将木材横切面图像成像到CCD相机的摄像头上，经过对成像的图像的放大成帧、预处理，将图像离散数字化后输入计算机；通过计算机屏幕对显微构造图像进行实时观察，进行拍摄与保存，得到图像采集用切片的高清图像；