CN110470680A - 一种可精确检测树木内部质地的检测方法 - Google Patents

一种可精确检测树木内部质地的检测方法 Download PDF

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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种可精确检测树木内部质地的检测方法，它包括雷达波数据的预处理，层位分析方法，与不同树种数据库的对比，它具体包括以下步骤：对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理；经预处理过的雷达波信号，采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息，进而确定雷达波在介质层内传播的时间；将计算得到的树木体内异常层位厚度的信息与不同树木的数据库进行比对，提高检测精度。本发明的检测方法科学，易于实施。采用本方法在树木不同介质以及异常分界面反射波的振幅和时延，可精确检测树木内部质地，进而展现树木内部缺陷的可视化图像。

Description

一种可精确检测树木内部质地的检测方法
技术领域
本发明涉及质量检测技术领域，特别是涉及一种可精确检测树木内部质地的检测方法。
背景技术
自然环境下生长的树木易受环境恶化和外界侵害而影响树木健康、稳固，破坏生态环境，补救防范措施不及时易造成经济损失；林区、林场的林木内部缺陷、病虫害影响生长质量；城市绿化树木受侵害在恶劣天气下折断倾倒，危及人员财产和生命安全；古树名木受真菌、虫蛀侵害给国家文化遗产带来不可挽回的损失。树木受到的侵害主要表现为树木内部的开裂、结疤、腐朽和中空。受侵害早期的活立木大多无法采用非破坏性的检测方法从外部对内部物理结构进行准确观测，但树木内部物理组织结构的变化会影响到木质体的电学特性、物理特性以及机械力学性能的分布变化。无损检测技术是近年来发展迅速的木材质地检测方法，可以在木质体内部发生腐朽的早期对树木的受到的侵害和树木损伤部位进行鉴定识别，从而阻止树木腐朽的传播和提高林分质量，最大限度的保护树木结构的健康和稳固。雷达波探测技术可以快速、高效地对树木表面进行整体扫描，大幅增加采集点数和采集效率，同时操作方便，不易受外界干扰，能够实现真正的非介入式、无损、在线连续探测树木内部结构。为了对受侵害早期树木采用非破坏性的检测方法从外部对内部物理结构进行准确观测，可以使用雷达波并采集树木内部不同结构的回波响应，从而实现对树木内部结构及异常的无损探测，通过探测到的截面图像来确定被测对象内部异常的位置和形状大小。
发明内容
本发明的目的是提供一种可精确检测树木内部质地的检测方法，以有效克服上述现有技术的不足。
本发明解决技术问题的方案是：一种可精确检测树木内部质地的检测方法，它包括雷达波数据的预处理，层位分析方法，与不同树种数据库的对比，它具体包括以下步骤：
1）对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理；
2）经预处理过的雷达波信号，采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息，进而确定雷达波在介质层内传播的时间；
3）采用逐层反演的方法估计各个层位的介电常数，进而获取当前介质中的雷达波传输波速，根据步骤2）获得的回波时延和传播时间，确定层位的厚度；
4）将计算得到的树木体内异常层位厚度的信息与不同树木的数据库进行比对，提高检测精度。
在步骤1）中，所述对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理，包括在雷达波检测的过程中，收到的回波信号包括收发天线间直达波、目标反射波、外部干扰波等，雷达数据会出现低频漂移、水平道间干扰、杂波信号干扰，需要滤除或压制干扰信号以提取有用信号，对雷达扫描数据进行去除直达波、背景去除、滑动平均滤波等以去除杂波和噪声，提高信噪比，以提高后续的内部异常分析的精度。
在步骤1）中，所述对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理，还包括雷达波回波信号采用线性增益处理数据，对回波信号的损耗和衰减的补偿，雷达波接收端数据处理时需要使用增益，用于回波信号的损耗和衰减的补偿，进行信号增益处理要求环境中噪声较少或者先进行滤波处理，否则进行信号增益处理时可能将这些噪声放大。
在步骤2）中，所述采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息时，包括以下步骤：
a）对回波信号做EMD分解，得到相应的IMF分量；
b）计算所有IMF分量绝对值的点积；
c）对信号进行窗函数的平滑处理。
本发明具有的有益效果是：本发明的检测方法科学，易于实施。采用本方法在树木不同介质以及异常分界面反射波的振幅和时延，可精确检测树木内部质地，进而展现树木内部缺陷的可视化图像。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例：
本发明的可精确检测树木内部质地的检测方法，它包括雷达波数据的预处理，层位分析方法，与不同树种数据库的对比，它具体包括以下步骤：
1）对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理；
2）经预处理过的雷达波信号，采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息，进而确定雷达波在介质层内传播的时间；
3）采用逐层反演的方法估计各个层位的介电常数，进而获取当前介质中的雷达波传输波速，根据步骤2）获得的回波时延和传播时间，确定层位的厚度；
4）将计算得到的树木体内异常层位厚度的信息与不同树木的数据库进行比对，提高检测精度。
在步骤1）中，所述对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理，包括在雷达波检测的过程中，收到的回波信号包括收发天线间直达波、目标反射波、外部干扰波等，雷达数据会出现低频漂移、水平道间干扰、杂波信号干扰，需要滤除或压制干扰信号以提取有用信号，对雷达扫描数据进行去除直达波、背景去除、滑动平均滤波等以去除杂波和噪声，提高信噪比，以提高后续的内部异常分析的精度。
在步骤1）中，所述对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理，还包括雷达波回波信号采用线性增益处理数据，对回波信号的损耗和衰减的补偿，雷达波接收端数据处理时需要使用增益，用于回波信号的损耗和衰减的补偿，进行信号增益处理要求环境中噪声较少或者先进行滤波处理，否则进行信号增益处理时可能将这些噪声放大。
在步骤2）中，所述采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息时，包括以下步骤：
a）对回波信号做EMD分解，得到相应的IMF分量；
b）计算所有IMF分量绝对值的点积；
c）对信号进行窗函数的平滑处理。
本发明的检测方法科学，易于实施。采用本方法在树木不同介质以及异常分界面反射波的振幅和时延，可精确检测树木内部质地，进而展现树木内部缺陷的可视化图像。

Claims (4)

1.一种可精确检测树木内部质地的检测方法，其特征在于：它包括雷达波数据的预处理，层位分析方法，与不同树种数据库的对比，它具体包括以下步骤：
1）对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理；
2）经预处理过的雷达波信号，采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息，进而确定雷达波在介质层内传播的时间；
3）采用逐层反演的方法估计各个层位的介电常数，进而获取当前介质中的雷达波传输波速，根据步骤2）获得的回波时延和传播时间，确定层位的厚度；
4）将计算得到的树木体内异常层位厚度的信息与不同树木的数据库进行比对，提高检测精度。
2.根据权利要求1所述的一种可精确检测树木内部质地的检测方法，其特征在于：在步骤1）中，所述对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理，包括在雷达波检测的过程中，收到的回波信号包括收发天线间直达波、目标反射波、外部干扰波等，雷达数据会出现低频漂移、水平道间干扰、杂波信号干扰，需要滤除或压制干扰信号以提取有用信号，对雷达扫描数据进行去除直达波、背景去除、滑动平均滤波等以去除杂波和噪声，提高信噪比，以提高后续的内部异常分析的精度。
3.根据权利要求1或2所述的一种可精确检测树木内部质地的检测方法，其特征在于：在步骤1）中，所述对获取的雷达波回波数据进行初始化与预处理，还包括雷达波回波信号采用线性增益处理数据，对回波信号的损耗和衰减的补偿，雷达波接收端数据处理时需要使用增益，用于回波信号的损耗和衰减的补偿，进行信号增益处理要求环境中噪声较少或者先进行滤波处理，否则进行信号增益处理时可能将这些噪声放大。
4.根据权利要求1所述的一种可精确检测树木内部质地的检测方法，其特征在于：在步骤2）中，所述采用特征分层识别定位技术获取树木内部异常的时延信息时，包括以下步骤：
a）对回波信号做EMD分解，得到相应的IMF分量；
b）计算所有IMF分量绝对值的点积；
c）对信号进行窗函数的平滑处理。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113030953A (zh) * 2021-04-14 2021-06-25 江南大学 基于探地雷达与波前干扰偏移的树干内部缺陷成像方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030953A (zh) * 2021-04-14 2021-06-25 江南大学 基于探地雷达与波前干扰偏移的树干内部缺陷成像方法
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