CN202339579U - 一种原木自动检尺系统 - Google Patents

Abstract

一种原木自动检尺系统，它涉及检测领域，解决了检尺过程中仍存在不灵活性、检尺信息管理非智能的不便的缺陷。图像采集子系统用于完成原木或原木堆端面图像的采集，并将获取的原木或原木堆端面图像发送给控制子系统，图像采集子系统连控制子系统，图像处理与分析子连控制子系统，图像处理与分析子系统用于对图像采集子系统获取的原木或原木堆端面图像与标尺结合进行处理与分析，最后获得图像中原木的检尺径和原木材积信息；数据管理子系统连控制子系统，数据管理子系统用于进行被检尺原木的检尺径和原木材积信息，以及树种、材种、树龄、产地和价格信息的整理，无线数据传输子系统连控制子系统，无线数据传输子系统向外发送。应用于原木的测量。

Description

一种原木自动检尺系统

技术领域

本实用新型涉及检测领域，具体涉及一种木材检尺系统，用于检测场地木材材积、监督木材运输和管理木材。

背景技术

原木检尺的应用由来已久，从明代的龙泉码价起，其在我国的木材交易市场中的应用已较广泛，然而原木检尺理论是首先在美国提出的，麦迪逊研究室重点对原木数学模型进行了深入的研究。60年代后期至70年代初期，国外的计算机技术发展迅速，并且在各个领域内得以普遍的应用，利用计算机仿真技术实现原木模型再现的观点陆续被提出，促进了原木加工工业的发展，但是这种观点只适用于特定的树种和具体的加工工艺，而相对于一般化的原木模型来说，并没有一个普遍统一的模型理论，70年代中后期，随着原木模型理论的研究者们深入的研究，原木模型和下锯理论有了新的突破，提出了以截顶圆锥体为理论基础的原木数学模型，这种模型能够较好的对多种原木进行建模，将原木识别理论推向了新的高潮；直到1982年，原木模型领域又产生了以二次干曲线绕轴旋转形成的圆截顶原木数学描述理论。

之后，BOF(优化下锯)的理论得以提出，随着原木加工工业的发展，Lewis教授提出了中间弯曲的原木模型，并将其命名为“改进的BOF系统”，在这种方法当中，不仅检测原木大头的直径，同时还检测原木小头的长径和短径以及原木中间部位的弯曲程度，将原木类圆形端面理论跨越到类椭圆形端面理论上，变之前的直线型中心线为曲线型中心线，把原木模型理论推向新的研发领域。之后，原木数学描述学者们又相继提出了弓形弯曲、翘曲和偏心原木的数学模型，开拓了原木模型理论的新局面。1989年，我国学者提出了极坐标下的截顶椭圆幂曲面弓形弯曲原木的数学模型；截顶椭圆高次曲线中心轴的翘曲原木的数学模型和任意弯曲的二次仿真矩阵模型；截顶椭圆弯曲锥柱的弯曲原木模型。在对弯曲原木的研究领域内，这些成果的发明证明了我国原木模型理论的发展正在进行飞速的跨越。

在实际运用当中，改进的BOF方法还未完全投入运用到生产当中。但在理论研究上，我国对计算机仿真的探索还是比较深入的，早在80年代初期，原木模型识别理论就已经在我国的研究领域当中付诸了实践，但当时的实践过程也只是下锯图的绘制和下锯的方法。随着原木模型理论的不断发展，到了80年代后期，原木数学模型描述理论的研究得到了进一步的发展。

在原木识别技术的发展过程当中，不仅需要数学模型这些理论支持，还需要研制具体的设备，这样才能进一步将理论转化为实际运用。现阶段利用计算机视觉技术进行原木检测，因其实施成本低，技术成熟受到研究者们的青睐。然而，其检尺过程中仍存在不灵活性、检尺信息管理非智能的不便。

实用新型内容

本实用新型为了解决检尺过程中仍存在不灵活性、检尺信息管理非智能的不便的缺陷，而提出了一种原木自动检尺系统。

一种原木自动检尺系统包括图像采集子系统、图像处理与分析子系统、数据管理子系统、无线数据传输子系统和控制子系统；图像采集子系统，用于完成原木或原木堆端面图像的采集，并将获取的原木或原木堆端面图像发送给控制子系统，图像采集子系统的图像输出端与控制子系统的图像输入端连接，图像处理与分析子系统的图像处理与分析输入输出端与控制子系统的图像处理与分析输入输出端连接，图像处理与分析子系统，用于对图像采集子系统获取的原木或原木堆端面图像与标尺结合进行处理与分析，最后获得图像中原木的检尺径和原木材积信息；数据管理子系统的数据管理输入输出端与控制子系统的数据管理输入输出端连接，数据管理子系统，用于进行被检尺原木的检尺径和原木材积信息，以及树种、材种、树龄、产地和价格信息的整理，无线数据传输子系统的无线数据输入端与控制子系统的无线数据输出端连接，无线数据传输子系统向外发送信息。

人工检尺不仅效率低、危险系数高、而且难度较大，这样的现状无法满足实际生产对木材精确尺寸的要求；同时检尺信息管理多依托纸质方式，不利于现代化信息管理技术在木材生产销售行业的应用。针对以上不足及需求，同时鉴于已有的数字检尺方法中的不足，本检尺方法及系统应运而生，其应用可以更精确细致的计算检尺径及检尺长，进而计算出与实际原木更为贴切的数据，同时利用现代化信息管理方式和技术进行检尺信息的管理，从而提高劳动生产率、木材利用率，加快木材信息获取的速度，降低检尺信息管理的成本，也避免子检尺员对较高楞堆检尺时的危险。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括图像采集子系统1、图像处理与分析子系统2、数据管理子系统3、无线数据传输子系统5和控制子系统6；图像采集子系统1，用于完成原木或原木堆端面图像的采集，并将获取的原木或原木堆端面图像发送给控制子系统6，图像采集子系统1的图像输出端与控制子系统6的图像输入端连接，图像处理与分析子系统2的图像处理与分析输入输出端与控制子系统6的图像处理与分析输入输出端连接，图像处理与分析子系统2，用于对图像采集子系统1获取的原木或原木堆端面图像与标尺结合进行处理与分析，最后获得图像中原木的检尺径和原木材积信息，为下一步编制检尺信息提供信息；数据管理子系统3的数据管理输入输出端与控制子系统6的数据管理输入输出端连接，数据管理子系统3，用于进行被检尺原木的检尺径和原木材积信息，以及树种、材种、树龄、产地和价格信息的整理，无线数据传输子系统5的无线数据输入端与控制子系统6的无线数据输出端连接，无线数据传输子系统5向外发送信息。其中，图像处理与分析子系统2、数据管理子系统3和无线数据传输子系统5是该原木自动检尺系统的核心。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于还包括显示子系统4，控制子系统6的显示输出端与显示子系统4的显示输入端连接，显示子系统4为显示适配器，用于将原木或原木堆端面图像显示在系统的显示屏上，还用于显示检尺信息；在通过图像采集子系统1拍摄原木或原木堆端面图像时，可以通过它在显示屏上显示原木或原木堆端面图像，选择合适的角度和位置获取被检尺原木的最佳端面图像。另外，检尺员亦可以随时查看检尺信息，每屏显示适当条检尺信息。当然此子系统也是检尺员与原木自动检尺系统进行交互的窗口。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与上述任意一个具体实施方式的不同点在于图像采集子系统1采用500万像素高分辨率CCD摄像头，由于采用计算机视觉技术进行原木检尺，因此系统采用成像效果好的(即像素相对高的)成像设备来完成原木或原木堆端面图像的采集，以期获得较清晰原木端面图像，能与背景较好的分开，方便和利于下一步图像的处理。其它组成和连接方式与上述任意一个具体实施方式相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与上述任意一个具体实施方式的不同点在于图像处理与分析子系统2为图像采集器，首先，运用分段线性灰度变换对原木或原木堆端面图像做变换，将其变换为灰度图像。之后选取一定阈值对其进行二值化处理，此时即可得到原木端面或原木堆端面的大致轮廓。然后利用数学形态学方法对其进行处理，这样可以填充轮廓中的孔隙以及消除轮廓上的毛刺，得到较平滑的轮廓图像。接着利用同态增晰方法对原木轮廓图像进行处理，以完成原木端面图像的边缘提取，此时一个个清晰的原木端面轮廓即呈现在眼前。最后，利用椭圆拟合的方法以椭圆来拟合这些原木端面轮廓曲线，求得拟合度最好的椭圆作为相应原木端面轮廓，则该椭圆的长轴和短轴即分别为相应原木的长径和短径；同理获得原木的检尺长；结合标尺计算将像素换算为实际长度，根据国家标准原木材积计算公式，即可获得所测原木的检尺径和材积信息。其它组成和连接方式与上述任意一个具体实施方式相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与上述任意一个具体实施方式的不同点在于数据管理子系统3为PC机，为了使木材的销售和管理等环节更方便、快捷，在此PC机中即进行被检尺原木相关信息的整理，最后将简洁明了的检尺信息以列表的形式呈现在用户面前。根据图像处理与分析子系统2给出的处理结果，结合被检尺原木的其它信息，如树种、材种、树龄、产地、价格等信息制作出一条被检尺原木的检尺信息，然后将其存入数据库，然后继续进行下一次检尺操作。其它组成和连接方式与上述任意一个具体实施方式相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式与上述任意一个具体实施方式不同点在于无线数据传输子系统5为无线数据传输模块，为了使原木自动检尺系统更方便使用和携带，在该系统中才用了无线数据传输方式，减少了有线的不方便和麻烦以及利用存储设备来回拷贝数据潜在的数据遗失或损坏的风险。无线数据传输子系统5即在原木自动检尺系统中增加了一个无线数据传输模块，当完成一次或数次检尺操作后，通过数据管理子系统3处理生成的检尺信息即通过无线数据传输子系统5进行数据上传，上传到进行检尺信息管理的服务器上。然后有权限使用和查看检尺信息的其他人员即可通过访问该服务器进行相应的操作，获得所需要的信息。由于无线数据传输子系统5的使用，实现了原木检尺信息的实时、在线管理，可以大大的提高木材管理、交易的效率。其它组成和连接方式与上述任意一个具体实施方式相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式与上述任意一个具体实施方式不同点在于控制子系统6，用于控制子系统负责协调、指导和控制整个系统正常有效的工作。当图像采集子系统1完成原木或原木堆端面图像的采集后即向控制子系统6发出信号，接到信号后，控制子系统6即图像送入图像处理与分析子系统2；当处理完成后，接到图像处理与分析子系统2给出的信号后将结果再送给数据管理子系统3，然后再进行相应的处理。其它组成和连接方式与上述任意一个具体实施方式相同。

本实用新型内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现实用新型的目的。

操作流程如下：操作员首先按下系统开机键，通电后系统处于工作就绪状态，此时无线数据传输模块启动，并使系统连入网络，保持在线。然后选择摄像功能，这时主系统会调用摄像功能程序进行图像的采集，操作员选择合适的角度以及利用仪器上的功能键调整焦距，获取最佳效果的原始图像，若由于其它原因获取的图像不理想，可以删除重新采集。此时选择下一步，根据系统提示输入原木的相关参数，这时就进入控制子系统。控制子系统根据主系统发送的标记符将该图像送到图像处理与分析子系统中进行处理分析，经过一系列图像运算后得到该图像中实物原木的检尺长、检尺径和端面积，然后用相同的方法得到检尺长，进而根据国家标准原木材积公式计算得到原木材积。接着将这些数据连同相应的标记符一起送入数据管理子系统。在数据管理子系统中，结合原木其它的相关信息，如树种、材种、树龄、产地、价格等信息制作出一条被检尺原木的检尺信息，并按一定的标准归类排列。然后控制子系统会根据检验到的标记符，将这些数据以一定格式送给显示子系统，操作员检查信息无误后，选择发送功能，控制子系统会根据检验到的标记符将数据送到无线数据传输子系统，由该子系统将数据上传到服务器。若因网络忙或其它原因暂时不能发送，则可以按下保存键，将数据暂存在系统的存储器中，迟时再发。然后操作员可以继续进行下一次检尺作业。

Claims (6)

1.一种原木自动检尺系统，其特征在于它包括图像采集子系统(1)、图像处理与分析子系统(2)、数据管理子系统(3)、无线数据传输子系统(5)和控制子系统(6)；图像采集子系统(1)，用于完成原木或原木堆端面图像的采集，并将获取的原木或原木堆端面图像发送给控制子系统(6)，图像采集子系统(1)的图像输出端与控制子系统(6)的图像输入端连接，图像处理与分析子系统(2)的图像处理与分析输入输出端与控制子系统(6)的图像处理与分析输入输出端连接，图像处理与分析子系统(2)，用于对图像采集子系统(1)获取的原木或原木堆端面图像与标尺结合进行处理与分析，最后获得图像中原木的检尺径和原木材积信息；数据管理子系统(3)的数据管理输入输出端与控制子系统(6)的数据管理输入输出端连接，数据管理子系统(3)，用于进行被检尺原木的检尺径和原木材积信息，以及树种、材种、树龄、产地和价格信息的整理，无线数据传输子系统(5)的无线数据输入端与控制子系统(6)的无线数据输出端连接，无线数据传输子系统(5)向外发送信息。

2.根据权利要求1所述的一种原木自动检尺系统，其特征在于还包括显示子系统(4)，控制子系统(6)的显示输出端与显示子系统(4)的显示输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种原木自动检尺系统，其特征在于显示子系统(4)为显示适配器。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种原木自动检尺系统，其特征在于图像采集子系统(1)采用500万像素高分辨率CCD摄像头。

5.根据权利要求4所述的一种原木自动检尺系统，其特征在于数据管理子系统(3)为PC机。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种原木自动检尺系统，其特征在于无线数据传输子系统(5)为无线数据传输模块。

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