木粉顆粒微觀圖像特征提取方法與粒徑數(shù)學(xué)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(fù)合材料和高分子材料領(lǐng)域即產(chǎn)生新生環(huán)保的木塑復(fù)合材料。木塑復(fù)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(duì)其性能的要求也越來(lái)越高。而木塑復(fù)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(xué)性能。本文從木粉顆粒的粒徑和長(zhǎng)寬比出發(fā)，系統(tǒng)的建立數(shù)學(xué)模型，探究木粉粒徑和長(zhǎng)寬比的變化關(guān)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(duì)研究木粉加工過(guò)程和研究木塑材料的力學(xué)性能的提高具有重要意義。
　　本文所做研究隸屬于“木材超細(xì)粉碎氣流分選建模與計(jì)算機(jī)目數(shù)識(shí)別”（哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項(xiàng)資金項(xiàng)目）項(xiàng)目，研究任務(wù)包括完成顯微鏡下木粉粒徑和管胞長(zhǎng)寬度的數(shù)據(jù)測(cè)量;通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)完成木粉幾何特征參數(shù)的提取;建立木粉粒徑的數(shù)學(xué)模型;完成木粉顆粒在線檢測(cè)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文主要工作如下：
　　(1)針對(duì)傳統(tǒng)的人工手動(dòng)擺排木粉顆粒低效耗

3、時(shí)、效果差的缺點(diǎn)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(shí)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(diǎn)，實(shí)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(cè)量以及木粉顯微圖像的拍攝工作。
　　(2)針對(duì)木粉自身邊緣復(fù)雜、體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)以及顯微圖像易受照明光源影響的特點(diǎn)，本文提出了基于Lab空間的木粉顯微圖像圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)了顯微圖像的分割和特征提取。算法過(guò)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(fù)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(jìn)行先開啟后閉合的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算;八連通種子填充法進(jìn)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(biāo)記算法標(biāo)記圖像;8-方向碼算法跟蹤木粉輪廓;完成周長(zhǎng)、面積、等效直徑、致密度、矩形度、長(zhǎng)寬比的幾何特征提取。
　　(3)采用最小二乘法對(duì)木粉粒徑與長(zhǎng)寬比進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，通過(guò)分析比較多項(xiàng)式擬合、高斯擬合和傅里葉擬合三種擬合函