光谱成像技术创新应用：木材无损检测

     开展木材无损检测是提高木材利用率、优化木材资源的重要手段。高光谱成像技术作为一种先进的无损检测技术，能同时获取目标的光谱与图像信息，可以同步反映木材及其制品的外部特征、表面缺陷、物理力学性质、化学性质及解剖学性质等，对于充分合理利用木材并推动木工企业自动化加速发展等方面具有重要意义。

一、高光谱成像技术用于幼龄材与成熟材的界定

      由于木材中幼龄材与成熟材的结构特性不同，二者的比例是决定木材的合理利用方式的重要指标之一。来自西班牙的林业研究人员Antonio R.等使用Specim NIR高光谱成像对一欧洲赤松样品的横截面进行了900-1700nm高光谱成像扫描分析，并结合微X射线密度测定法(μXRD )进行验证。

      研究表明，高光谱成像可以高效的识别树木横截面上的幼龄材、成熟材及它们的转变点。对压缩木材的光谱数据做主成分分析（PCA）可以提供木材成分和分布位置信息，而偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）可以分别区分早材和晚材中的幼龄材和成熟材的转变点。下图1中蓝色代表幼龄的早材，绿色代表成熟的早材，箭头所指处为区分二者的转变点，黄色部分为晚材。图2中蓝色代表幼龄的晚材，绿色代表成熟的晚材，箭头所指处为两者的转变点，黄色部分为早材。

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、高光谱成像技术用于分析不同干燥方式和热改性工艺处理的木材

      在木材的工业化处理中，不同的加工方式会改变木材的成分与结构特性，进而影响其使用寿命，但加工过程中所带来的改变却由于内部复杂的反应很难量化。瑞典吕勒奥理工学院的研究人员Olena M.等使用Specim SWIR（900-2500nm）扫描了一批欧洲赤松样品，并对它们进行了多源探索性分析。

       研究发现，高光谱成像技术可以有效区分（1）ThermoD和WTT两种不同热改性工艺处理的样品；（2）直锯切面和刨面样品；（3）热改性处理和自然风干、烘干样品（自然风干和烘干样品之间无法区分）。同时作者还指出，若能将其与易于操作的软件结合，将在木材加工行业有着有巨大的应用潜力。