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木材的识别方法分析与研究

2020-07-23农立国

农家科技下旬刊 2020年6期
关键词:木材检索

摘 要:木材具有非常广泛的用途,不同种类的木材用途有所区别。为此,对木材进行准确识别显得尤为必要。基于此点,文章从木材的结构及性质分析入手,对木材的识别方法进行论述。期望通过本文的研究能够对促进木材识别水平的提升有所帮助。

关键词:木材;识别方法;检索

木材是乔灌木等植物的木质化组织,它在人类社会的发展中具有不可或缺的重要作用,不同性质的木材,用途也不相同。为对木材进行合理使用,应当对不同种类的木材进行识别。在识别木材的过程中,需要使用到相应的识别方法,借此下面就木材的识别方法展开分析探讨。

一、木材的结构及性质

(一)木材的结构

木材由以下几个部分组成:树皮、形成层、木质部、髓心。其中树皮处于木材的最外面,可以将之视作为表层,它以包裹的形式附着于木材的表面;形成层在树皮与木质部之间,其具备分生的功能,它的存在使木材直径能够变得更加粗壮;木质部处于形成层与髓心之间,由形成层分裂生长而来;髓心通常都在木材的中间位置,被木质部包裹,其生命周期相对比较短。

(二)木材的性质

1.物理性质。密度。这是木材物理性质中最为重要的指标之一,由木材的密度能够估计出它的质量,进而推断出木材的其他性质,如强度、硬度等。含水率。木材当中水分的质量占烘干处理后木材重量的百分比,即木材的含水率。木材本身是一种植物,因此可以将它的水分细分为两个部分,即吸附水和自由水,前者存在于木材的细胞壁内,后者存在于细胞腔与细胞间隙之间。木材的含水率受环境因素的影响比较大。胀缩性。当木材吸收一定的水分之后,它的体积会出现膨胀,若是木材现有的水分大量散失,则会出现明显的收缩现象。木材开裂、翘曲等问题的出现,都与胀缩性有关。

2.力学性质。木材具有非常好的力学性质,但由于木材本身是有机各向异性材料,从而使得它的顺纹与横纹方向上的力学性质差异较大。其中顺纹方向的抗拉和抗压强度都相对较高,而横纹方向则略低一些。

二、木材的识别方法

(一)观察识别法

1.眼睛观察。这是木材识别最为传统的方法之一,该方法的优点是简单、快捷,缺点是准确率不高。应用这种方法对木材进行识别,必须有一定的专业能力,而且还要有丰富的经验。具体做法如下:先用专门的工具对木材样品的表面进行清理,达到光滑状态后,用洁净的水进行浸润,然后通过眼睛,对心边材、生长轮、薄壁细胞等进行观察,并结合木材的颜色、纹理、结构、气味、硬度等指标,进行综合判断。这种识别方法,在生产现场中的应用较为广泛,可以达到快速识别木材种类的效果。

2.显微镜观察。这是在眼睛观察法的基础上发展出来的一种识别方法,它以眼睛观察作为基础,在实际观察的过程中,借助光学或是电子显微镜,对木材的微观结构特征进行观察,从而提高识别结果的准确性。虽然使用显微镜可以使识别结果更加准确,但由于仪器的加入,使得该方法无法在生产现场使用,一般都是在眼睛观察无法识别的情况下,才会应用该方法进行识别。显微镜识别法的操作要点如下:先制作木材切片,由于切片的质量对识别结果具有较大的影响,所以必须对切片的制作过程进行有效控制。要选择耐久度比较高的工具对木材切片进行制作,不同种类的木材硬度有所区别,故此在制作切片时,应当根据质地,选取处理方法,如浸泡、加热等,以此来达到切片的制作要求。对木材进行切片时,要切成以下几种类型的切面:横切、径切以及弦切,从而给显微镜观察识别提供有利条件。当木材切片制作完畢后,便可使用光学或是电子显微镜对木材的微观特征进行观察,如木射线比量、木纤维比量等等。

(二)检索识别法

1.对分检索表。这是一种根据对分的方式对木材进行识别的方法,是应用比较广泛且使用时间比较长的木材识别检索方式。该方法以明显且稳定的特征作为判断依据确定一组,并继续在对立的两组当中进行选定,直至全部检索完毕为止。应用该方法对木材进行识别时,可依据预先确定好的顺序,在每一对特征当中选取出与被检特征相符合的,然后在包含该特征的新特征组中进行选择,最后可得到鉴定结果。这种识别方法的优点在于不需要使用任何的仪器设备,检索表以小册子的形式存在,便于携带,缺点是耗时较长,无法进行随意检索。

2.穿孔检索表。该方法是对分检索表的升级版,穿孔卡为长方形具有一定硬度的卡片,它的四个边缘处均有直径比较小的圆孔,在每个圆孔的下方印制了识别特征的名称,然后将木材的特征记到卡片上,若是特征不典型,可在圆孔下画粗黑线。应用这种方法对木材进行检索时,可以使用钢丝针穿入到识别木材最显著特征的孔内,如果有这个特征,则会因为存在开口而落下,此时可用另外的特征卡继续检索,直至剩下最后一张时,便是需要识别的树种。与对分检索表相比,穿孔检索表的结果更加准确,耗时相对较少,便于特征修改及树种增减。缺点是容易因卡片掉落造成错检。

(三)基于图像处理的识别方法

现阶段,随着科技水平的不断提升,使得很多技术得到快速发展,图像处理技术便是其中之一,可将该技术运用到木材识别领域当中,以此来提升识别准确性。基于图像处理的木材识别过程如下:先对相关的数据进行获取,为了能够获得洁净的切面,可使用清水对木材表面进行润湿处理,然后再借助专业工具进行木材切片,随后利用生物显微镜将木材的切片图像摄入下来并存入计算机当中,再将图像转换为灰度图像,通过去除噪声、增强图像等处理,使原始图像适合计算机提取特征。当计算机从处理后的木材切片中提取出特征后,便可根据预先设定好的分类决策,对该识别对象的性质进行判定,进而确定出属于何种木材。这种识别方法的速度快、误差低、准确率高,基本上不会受到人为因素的影响。

(四)纹理识别法

每一种木材都有独特的纹理,通过对木材的纹理进行分类,能够达到快速识别木材种类的目的。由于木材本身的纹理具有复杂性的特点,所以很难进行描述。故此,要对描述方法进行合理确定。根据抽取纹理特征的方法,可将纹理识别法细分为以下三种,即统计法、结构分析法、频谱法。在上述三种方法中,频谱法的效果最佳,它以傅立叶变换为基础,能够对纹理进行准确描述。

三、结束语

综上所述,木材的识别是一项较为复杂且系统的工作,传统的识别方法虽然简单、实用,但结果的准确性不高。因此,建议使用先进的识别方法,对木材进行识别,以此来提高结果的准确性。未来一段时期应当加大对木材识别方法的研究力度,除对现有的方法进行改进和完善之外,还应开发一些新的识别方法,更好的为木材鉴定服务。

参考文献:

[1]黄鹏桂,赵璠,李晓平,关成,张严风.基于计算机的木材特征提取和分类识别技术研究综述[J].世界林业研究,2019(8):109-111.

[2]王辉,李辉,陈金阳,王敏.基于GLcm特征木材树种高光谱无损检测识别研究[J].黑龙江科学,2019(12):123-125.

[3]王承琨,赵鹏.对光照变化不敏感的微观高光谱图像木材树种识别算法研究[J].红外与毫米波学报,2020(2):32-34.

作者简介:农立国(1971-10)男,壮族,广西壮族自治区崇左市龙州,大专,助理工程师,研究方向:通过目测,木材树皮,木质纹理来识别木材的种类及原料仓验收工作,对木材识别进行了多年实践和研究,有丰富实践经验和理论知识。

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