• Journal of Infrared and Millimeter Waves
  • Vol. 39, Issue 1, 72 (2020)
Cheng-Kun WANG and Peng ZHAO*
Author Affiliations
  • College of Information and Computer Engineering, Northeast Forestry University, Harbin50040,China
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    DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2020.01.011 Cite this Article
    Cheng-Kun WANG, Peng ZHAO. Wood species recognition using hyper-spectral images not sensitive to illumination variation[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2020, 39(1): 72 Copy Citation Text show less
    木材树种分类处理的整体流程图
    Fig. 1. 木材树种分类处理的整体流程图
    8种样本木材的微观图像(a) 美国红橡(b)印尼菠萝格(c)非洲卡斯拉(d)红花梨(e)南美柚木(f)水煮柚(g)桦木(h)香樟木
    Fig. 2. 8种样本木材的微观图像(a) 美国红橡(b)印尼菠萝格(c)非洲卡斯拉(d)红花梨(e)南美柚木(f)水煮柚(g)桦木(h)香樟木
    高光谱图像示意图(a)高光谱图像,(b)高光谱图像所对应光谱曲线)
    Fig. 3. 高光谱图像示意图(a)高光谱图像,(b)高光谱图像所对应光谱曲线)
    木材横截面所对应的灰度图像(a)美国红橡,(b).美国红橡,(c)南美柚木
    Fig. 4. 木材横截面所对应的灰度图像(a)美国红橡,(b).美国红橡,(c)南美柚木
    高光谱图像中某一波段与其余波段的相似度对比 (a)SSIM相似度对比,(b)FDHM、MIM和DHashM相似度对比
    Fig. 5. 高光谱图像中某一波段与其余波段的相似度对比 (a)SSIM相似度对比,(b)FDHM、MIM和DHashM相似度对比
    波段选择图像融合结果(a)~(e)分别为波段选择留下的5个波段,(f)代表融合后的图像
    Fig. 6. 波段选择图像融合结果(a)~(e)分别为波段选择留下的5个波段,(f)代表融合后的图像
    复合LBP结果(a) P=4,R=1,(b) P=16,R=5,(c) P=16,R=3,(d) P=8,R=5
    Fig. 7. 复合LBP结果(a) P=4,R=1,(b) P=16,R=5,(c) P=16,R=3,(d) P=8,R=5
    木材树种样本图像(a)和b是美国红橡,(c)和(d)是红花梨,(e)和(f)是非洲卡斯拉
    Fig. 8. 木材树种样本图像(a)和b是美国红橡,(c)和(d)是红花梨,(e)和(f)是非洲卡斯拉
    样本特征曲线
    Fig. 9. 样本特征曲线
    [in Chinese]
    Fig. 10. [in Chinese]
    纹理和光谱特征串联
    Fig. 11. 纹理和光谱特征串联
    多种波段选择的识别正确率(a.SVM分类器,b.BP神经网络分类器)
    Fig. 12. 多种波段选择的识别正确率(a.SVM分类器,b.BP神经网络分类器)
    使用单波段图像的识别正确率
    Fig. 13. 使用单波段图像的识别正确率
    特征融合后的识别正确率(a)使用SVM分类器,(b)使用BP分类器
    Fig. 14. 特征融合后的识别正确率(a)使用SVM分类器,(b)使用BP分类器
    光照强度对识别正确率的影响
    Fig. 15. 光照强度对识别正确率的影响
    使用DS传递模型校正前后对比(a)未校正的样本,(b)DS校正后的样本
    Fig. 16. 使用DS传递模型校正前后对比(a)未校正的样本,(b)DS校正后的样本
    使用纹理信息识别结果
    Fig. 17. 使用纹理信息识别结果
    特征融合后的识别结果
    Fig. 18. 特征融合后的识别结果
    纹理相似的木材横截面(a)金丝柚,(b)克隆木,(c)香樟木
    Fig. 19. 纹理相似的木材横截面(a)金丝柚,(b)克隆木,(c)香樟木
    特征融合后的识别正确率
    Fig. 20. 特征融合后的识别正确率
    NumberEnglishLatinNumberEnglishLatin
    1American red oakQuercus rubra5TeakwoodDicorynia guianensis Amshoff
    2MerbauIntsia bijuga6Golden SilkTeakTectona grandis L.F.
    3LimbaTerMIMnalia neotaliala Capuron7BirchBetula platyphylla
    4Safflower PearPterocarpus sovauxii Tub8CamphorwoodCinnamomum camphora
    Table 1. 样本木材的详细资料
    MethodFDHMSSIMMIMDHashM
    图4a,图4b0.90980.17030.02940.5350
    图4b,图4c0.84680.12640.03200.5057
    图4c,图4a0.82430.11480.03200.4976
    Table 2. 图像相似度对比
    12345678910
    FDHM391828293546474849
    SSIM9171828293546474849
    MIM123571417212349
    DHashM9171828293546474849
    ABS191112131746474852
    Table 3. 不同波段选择方法所选择出的最佳波段组合
    MethodFDHMSSIMMIMDHashMABSImage FusionLBPPLS
    Time(s)0.9452.0840.5862.1850.1850.3150.7382.023
    Table 4. 降维算法的执行时间
    MethodPLS+LBP
    FDHMSSIMMIMDHashMABS
    Time(s)3.8734.1743.7154.2123.613
    Table 5. 处理一个样本的算法时间
    SVMBP
    MethodNumberAccuracyNumberAccuracy
    FDHM598.95%696.42%
    DHashM3100%395.81%
    SSIM497.91%1096.13%
    MIM390.62%392.24%
    ABS895.83%794.91%
    Table 6. 最高识别正确率
    MethodTime(s)MethodTime(s)
    ASC0.305Literature 2IBGLAM0.315
    PCA+GLCMPCA0.295Literature 3IBGLAM0.315
    GLCM0.232SPPD0.011
    Total0.535Total0.415
    LBP+PLS3.613~4.212Literature 4GA(once)5.824
    KDA/GSVD0.460
    Total(100 times)596.251
    Table 7. 各个算法所需花费时间
    MethodAccuracyMethodAccuracy
    ASC91.67%literature 3SPPD73.95%
    PCA+GLCM72.91%SPPD+IBGLAM91.67%
    literature 289.58%Fuzzy+SPPD+IBGLAM56.25%
    LBP+PLSTF100%literature 4GA82.29%
    FF100%GA+KDA51.04%
    Table 8. 各个算法的识别正确率
    ICorrection methods50100150200250300
    ASCuncorrected90.62%84.37%75.00%61.45%59.37%54.16%
    S/B90.62%84.37%76.04%62.50%61.45%55.20%
    DS90.62%90.62%92.70%91.66%91.66%89.58%
    IBGLAMuncorrected82.29%78.12%73.95%65.62%65.62%65.62%
    S/B78.12%77.08%75.00%77.08%68.75%68.75%
    DS12.50%12.50%12.50%12.50%12.50%12.50%
    SPPD+IBGLAMuncorrected86.45%82.29%79.16%78.12%76.04%72.91%
    S/B76.04%78.12%78.12%72.91%68.75%68.75%
    DS13.54%12.50%12.50%12.50%12.50%12.50%
    TF97.91%97.91%97.91%97.91%97.91%97.91%
    FF100%98.95%98.95%97.91%98.95%97.91%
    Table 9. 不同I值下的正确识别率
    MethodTFFFPCA+GLCMIBGLAM
    FDHMDHashMFDHMDHashM
    Number3322--
    Accuracy (%)75.56%80.56%97.22%94.44%41.67%55.55%
    Table 10. 三种相似木材的识别正确率
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