光譜成像技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用快訊（SpectrAPP）—木材無損檢測

  開展木材無損檢測是提高木材利用率、優(yōu)化木材資源的重要手段。高光譜成像技術(shù)作為一種先進(jìn)的無損檢測技術(shù)，能同時獲取目標(biāo)的光譜與圖像信息，可以同步反映木材及其制品的外部特征、表面缺陷、物理力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及解剖學(xué)性質(zhì)等，對于充分合理利用木材并推動木工企業(yè)自動化加速發(fā)展等方面具有重要意義。

一、高光譜成像技術(shù)用于幼齡材與成熟材的界定

  由于木材中幼齡材與成熟材的結(jié)構(gòu)特性不同，二者的比例是決定木材的合理利用方式的重要指標(biāo)之一。來自西班牙的林業(yè)研究人員Antonio R.等使用Specim NIR高光譜成像對一歐洲赤松樣品的橫截面進(jìn)行了900-1700nm高光譜成像掃描分析，并結(jié)合微X射線密度測定法(μXRD )進(jìn)行驗證。

  研究表明，高光譜成像可以高效的識別樹木橫截面上的幼齡材、成熟材及它們的轉(zhuǎn)變點。對壓縮木材的光譜數(shù)據(jù)做主成分分析（PCA）可以提供木材成分和分布位置信息，而偏小二乘法判別分析（PLS-DA）可以分別區(qū)分早材和晚材中的幼齡材和成熟材的轉(zhuǎn)變點。下圖1中藍(lán)色代表幼齡的早材，綠色代表成熟的早材，箭頭所指處為區(qū)分二者的轉(zhuǎn)變點，黃色部分為晚材。圖2中藍(lán)色代表幼齡的晚材，綠色代表成熟的晚材，箭頭所指處為兩者的轉(zhuǎn)變點，黃色部分為早材。
 
Ruano A , Zitek A , Hinterstoisser B , et al. NIR hyperspectral imaging (NIR-HI) and μXRD for determination of the transition between juvenile and mature wood of Pinus sylvestris L.[J]. Holzforschung, 2019(7):621-627.

二、高光譜成像技術(shù)用于分析不同干燥方式和熱改性工藝處理的木材

  在木材的工業(yè)化處理中，不同的加工方式會改變木材的成分與結(jié)構(gòu)特性，進(jìn)而影響其使用壽命，但加工過程中所帶來的改變卻由于內(nèi)部復(fù)雜的反應(yīng)很難量化。瑞典呂勒奧理工學(xué)院的研究人員Olena M.等使用Specim SWIR（900-2500nm）掃描了一批歐洲赤松樣品，并對它們進(jìn)行了多源探索性分析。

  研究發(fā)現(xiàn)，高光譜成像技術(shù)可以有效區(qū)分（1）ThermoD和WTT兩種不同熱改性工藝處理的樣品；（2）直鋸切面和刨面樣品；（3）熱改性處理和自然風(fēng)干、烘干樣品（自然風(fēng)干和烘干樣品之間無法區(qū)分）。同時作者還指出，若能將其與易于操作的軟件結(jié)合，將在木材加工行業(yè)有著有巨大的應(yīng)用潛力。
 

  易科泰生態(tài)技術(shù)公司致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用，結(jié)合高光譜成像技術(shù)與RGB成像分析、科研級紅外熱成像技術(shù)、多光譜熒光成像技術(shù)等，為木材無損檢測提供光譜成像技術(shù)全面解決方案。
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