當(dāng)樹木被制成待用的板材，種類和產(chǎn)地就容易成為“達(dá)芬奇密碼”。
木材識別是木材解剖學(xué)和木材科學(xué)的重要研究內(nèi)容之一，主要用在植物分類、珍稀樹種保護(hù)、合理使用木材、尋找代用材、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面。作為副產(chǎn)品，木材識別技術(shù)的發(fā)展也為維護(hù)消費者利益，解開家具行業(yè)的“達(dá)芬奇密碼”提供了科學(xué)依據(jù)。
市場需要破解方法
上海達(dá)芬奇家居股份有限公司宣稱，在其動輒百萬元的家具上，使用了一種叫白楊荊棘根的名貴木材，這種木材只在意大利一個偏僻小鎮(zhèn)才有。而據(jù)央視《每周質(zhì)量報告》的調(diào)查，這所謂的“名貴木材”只不過是一種高分子的樹脂材料、大芯板和密度板。
隨著名貴木材資源的越來越緊缺，家具市場上以次充好，用其他材料冒充木材的情況也日漸增多。據(jù)家具銷售商介紹，目前市場上就有用橡木、水曲柳等紋理接近黑胡桃木的木材，通過染色等手法欺騙消費者，甚至有用紙制材料冒充柚木的情況出現(xiàn)。
如果有一種技術(shù)手段，可以簡單準(zhǔn)確地鑒別木材的種類、產(chǎn)地等情況，相信市場上的“達(dá)芬奇密碼”就會越來越少，家具行業(yè)也會越來越規(guī)范。
在國家自然科學(xué)基金的資助下，中國林業(yè)科學(xué)研究院研究員程放、楊忠等人利于微觀圖像特征、紅外光譜等技術(shù)對木材進(jìn)行識別研究。盡管研究者的初衷并非家具鑒定，但木材識別技術(shù)的發(fā)展，必將為消費者提供一種辨?zhèn)巫R假的工具。
為區(qū)分樹種提供一種方法
“我們的主要目的是為專家進(jìn)行樹種區(qū)分提供一種方法或途徑，像辨別達(dá)芬奇家具用料、產(chǎn)地之類的問題，目前還做不到�！背谭耪f，“我們作一些微觀的木材特征識別研究，有很大局限性。木材是一種生物材料，個體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征受生長環(huán)境、生長位置(陽面或陰面)、氣候帶，甚至某次災(zāi)害天氣等影響很大。想做成市場化的檢測產(chǎn)品，還有一定難度。”
和文物鑒定有“眼學(xué)”與科學(xué)儀器分析鑒定相似，木材識別也可分為宏觀識別、微觀識別和輔助識別。宏觀識別是指在肉眼下或借助放大鏡，依據(jù)所觀察到的木材宏觀構(gòu)造特征來識別，一般只能識別出木材大的類別。微觀識別是指在顯微鏡下觀察木材細(xì)胞組織的微觀特征，據(jù)此來鑒定木材。由于木材是由許多細(xì)胞組成的，微觀特征識別更有參考價值。
2002年，在國家自然科學(xué)基金的支持下，程放開始對木材特征圖像進(jìn)行識別研究。他們利用木材圖像的顏色、灰度、紋理等內(nèi)容實現(xiàn)樹種的相似性匹配檢索，提取色調(diào)、飽和度、亮度、對比度、二階角矩、方差和、長行程加重因子、分形維數(shù)、小波水平能量比重等特征參數(shù)，依據(jù)最大相似性數(shù)學(xué)原理進(jìn)行識別研究。
“從原理上說，不同種類的木材在顯微鏡下的微觀特征是不同的，我們所做的就是將木材在顯微鏡下的特征建立一個數(shù)據(jù)庫，用顯微鏡加攝像頭的方式，對要判別的木材和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，如果相似度達(dá)到某一范圍就認(rèn)為是同一類。” 程放說。
在國家自然科學(xué)基金的資助下，該課題收集整理了562 種闊葉樹材橫切面的顯微特征數(shù)字化圖像資料。在管孔分布類型的識別研究中，研究者通過試驗，使用了一種新的將灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)與最大類間方差法相結(jié)合的圖像分割算法，對識別圖像進(jìn)行多分辨率下的預(yù)處理，得到了很好的“粗視”濾波效果。
通過試驗設(shè)計不同的計算機識別流程，研究人員針對識別目標(biāo)的特點，經(jīng)過選取、組合特定的結(jié)構(gòu)元素和形態(tài)學(xué)運算，以及二值圖像的骨架化處理，達(dá)到了計算機識別闊葉樹材橫切面上管孔的三種不同類型以及管孔分布呈現(xiàn)的方向性、火焰形狀和樹枝交叉形狀的研究目標(biāo)。表明了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在木材特征圖像的分析、識別研究中具有良好的操作靈活性和針對性。為木材特征圖像檢索技術(shù)積累了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
距應(yīng)用還有一小步
2009年，中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所副研究員楊忠申請的國家自然科學(xué)基金項目“基于近紅外光譜技術(shù)的木材識別研究”獲準(zhǔn)立項。楊忠開始用另一種方法進(jìn)行木材識別探索。
“木材樹種識別的方法很多，有微觀圖像法、遺傳法(DNA標(biāo)記)、化學(xué)法(穩(wěn)定同位素)和近紅外光譜(NIR)技術(shù)等。近紅外光譜分析技術(shù)，是近年來分析化學(xué)領(lǐng)域迅猛發(fā)展的高新分析技術(shù)，在食品、藥品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域已廣泛使用�！睏钪艺f。
近紅外光譜分析技術(shù)也需要對木材進(jìn)行光譜分析，并和數(shù)據(jù)庫中的樹種信息進(jìn)行比對。2003年，日本專家利用近紅外光譜分析技術(shù)識別了8種木材。經(jīng)過幾年努力，中國林科院木材工業(yè)研究所也建立了20余種木材的近紅外光譜數(shù)據(jù)庫，并申請了紅木的近紅外光譜識別方法的發(fā)明專利。
“紅外光譜的方法有它的優(yōu)點，但也有局限性，對某些樹種區(qū)分效果不好�！睏钪艺f，“該技術(shù)還需更多的木材標(biāo)本光譜數(shù)據(jù)，建立更有代表性的數(shù)學(xué)模型。這又涉及化學(xué)計量學(xué)等領(lǐng)域，我們正在選些樹種作驗證，但還無法識別到種和產(chǎn)地。這項技術(shù)將來有進(jìn)行市場化的前景，但目前還只是基礎(chǔ)研究，我們也是作些初步的探索�！�
“我們當(dāng)時挑選了構(gòu)造特點較突出的幾類闊葉材管孔類進(jìn)行研究。但真正能識別的只是其中的幾類。該項目結(jié)題后我沒再進(jìn)行這方面的研究。據(jù)我所知，國家自然科學(xué)基金后來又資助了幾個這方面的項目，也都做得不錯，但目前計算機自動識別木材還只能區(qū)分到類或?qū)�。”程放說。
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