第30卷第3期木材工业2016年5月Vol.30No.3CHINAWOODINDUSTRYMay2016应用技术断层扫描技术在木材无损检测中的应用葛浙东，侯晓鹏，李早芳，周玉成（中国林科院木材工业研究所，北京100091）摘要：为实现木材缺陷的自动、高效检测，提高木材利用率，应用自主研发的CT设备扫描原木木段横切面，并重建其二维图像和三切面视图。结果表明：通过二维图像可观察横切面年轮、节子和裂纹等信息；结合三视图和透视图可精确定位缺陷位置。为无损检测木材内部结构特征，及木材分等提供依据。关键词：无损检测；木材；CT技术；三视图；透视图中图分类号：S781.5；TP391.41文献标识码：B文章编号：1001-8654（2016）03-0049-04ApplicationofComputedTomography(CT)inNondestructiveTestingofWoodGEZhe-dong，HOUXiao-peng，LIZao-fang，ZHOUYu-cheng（ResearchInstituteofWoodIndustry，ChineseAcademyofForestry，Beijing100091，China）Abstract：Theauthorsdevelopednondestructivetestingequipmenttoautomaticallyandefficientlydeterminelogdefectsforbetterwoodutilization.Itisbasedoncomputedtomography(CT)technologywhichcanreconstructatwo-dimensionalimageandathree-sectionimageofwoodbyscanningwoodcrosssections.Theimagesprovidedbytheequipmentclearlyandaccuratelyshowthepositionsofannualrings,knotsandcracksinthewood.BasedontheseCTscans,theseinternalstructuralfeaturescanbeusedfornondestructivetestingandfortimberclassification.Keywords：nondestructivetesting；wood；CTtechnology；three-sectionview；perspectivedrawing树木生长过程中受自然因素影响，内部可能形成各种结构缺陷，而缺陷特征是评价质量的重要指标之一[1]，因此，制材前对原木进行无损检测十分必要。常用的无损检测方法有：激光检测、红外检测、机械应力波检测和核磁共振等[2]，这些方法受木材密度、含水率等因素的影响，重建的图像分辨率低，且设备昂贵，难以在木材加工领域推广。计算机断层扫描X射线法（CT）作为一种先进收稿日期：2015-11-30；修改日期：2016-04-10基金项目：林业公益性行业科研专项“活立木/结构材层析成像技术与设备研究示范”（201304515）。作者简介：葛浙东（1986—），男，中国林科院木材工业研究所博士研究生。责任作者：周玉成，男，中国林科院木材工业研究所研究员，博士生导师。的无损检测技术，具有穿透能力强、分辨率高和检测速度快等优点[3]，已广泛应用于医学、工业和农业等领域[4-6]。20世纪90年代，逐渐有学者应用医学CT设备对木材进行无损检测，探究X射线与木材密度之间的关系，提取结构材内部缺陷轮廓信息[7-9]。但医学CT装置无法检测直径大于600mm的物体，成像软件也不适用于木材断层图像的分析处理，且设备价格昂贵。为拓展CT无损检测技术在木材领域的应用，笔者开发了一套基于X射线的检测系统，针对原木内部的年轮、死节、裂纹和孔洞等进行检测。鉴于不同树种木材的密度差异大，内部结构复杂，本研究随机选取2种密度和外观差异较大的杉木木段进行检测，并观察断层成像结果，判定缺陷大小和位置，·49·第30卷第3期木材工业2016年5月Vol.30No.3CHINAWOODINDUSTRYMay2016以期为木材无损检测提供一个新的选择。1断层成像原理按照Lambert-Beer定律[10]，一束单能X射线穿过均匀物质后，其强度按指数规律由I0衰减至I，II0el（1）早晚材、心边材和缺陷处木材密度不均匀，X射线束通过时，可将沿路径l分布的介质分为若干小块，l1，l2，...，lN为相应的线段长度，每一小块视为介质均匀的体积原素，对应的线性衰减系数为μ1，μ1，...，μN，则II0e(1l12l2NlN)（2）在样本扫描断层建立x-y直角坐标系，由于断层内密度的不均匀，令衰减系数分布为f(x,y)。在某一方向沿某一路径L的射线强度变化为II0eLf(x,y)dl（3）通过图像重建算法重构样本断层图像，图像的灰度值与样本体积元素的衰减系数相对应。式3取负对数后，称为射线穿透物体后的投影，记为p，为可测量的物理量，是样本断层在X射线下的衰减系数沿直线L方向的线积分，即试验中某一时...