Träfiberdimensioner

Trä används idag framför allt inom byggindustrin och inom pappersindustrin. Oberoende av vilken slags träprodukt man vill producera, det kan till exempel vara en träregel eller en kartong eller något annat, så är slutproduktens egenskaper ofta starkt beroende av råvarans egenskaper. Träfiberns tvärsnitts dimensioner, fram för allt fiberns diameter och cellväggstjocklek, påverkar bland annat ett pappers styrka. Genom att tunnväggiga fibrer i papperstillverkningsprocessen kollapsar lättare, fås en större bindningsförmåga mellan fibrerna i pappret, och papprets styrka ökar. Pågående forskning inom träfiber området som behandlar träfiber dimensioner är bland annat genetik studier, näringsämnens påverkan på trädets tillväxt, växthuseffektens påverkan på trädets tillväxt och, hur fiberns dimensioner påverkar processen och slutprodukten hos papper och byggvirke. Eftersom trä, som ofta biologiska material gör, innehåller stora variationer, det vill säga alla fibrer ser inte likadana ut, krävs det att man undersöker många fibrer och många träd för att kunna få tillförlitlig information.

Tvärsnittsbild från en tall (Pinus sylvestris, L.).

Figuren ovan visar en tvärsnittsbild från en tall. Om man tänker sig att bilden är en liten bit av ytan på en trädstubbe man förstorat upp och kikar på rakt uppifrån, så ser man att man kapat fibrerna och tittar nu på deras tvärsnitt. Fibrerna är alltså riktade ut från bilden, detta är stammens riktning. En av fiberns funktioner är ju att transportera vatten från rötterna till trädkronan. Ljusare områden i bilden är fiberns cellvägg, och eftersom fibern är ihålig så blir fiberns mittområde mörkt. För att få en uppfattningen av hur fibrernas storlek och form varierar i trädet, så tas ofta en bildserie från trädets mitt ut till barken. En sådan bildserie innehåller ca 100 bilder liknande den som du ser ovan. I genetik studier, där man till exempel vill studera om föräldraträdet överför sina fiberegenskaper till avkomman, studerar man ofta flera tusen olika träd. Så i vissa fall vill man alltså studera 100 000-tals bilder.

Att mäta till exempel cellväggstjocklek och diameter på enskilda fibrer ``för hand'' på så många bilder är inte bara tidskrävande, utan det är också lätt att man mäter fel. Olika personer kanske också får lite olika resultat, eftersom man då manuellt bestämmer var cellväggsgränser och annat skall gå. För att kunna klara av att göra den här typen av mätningar automatiskt, så har vi utvecklat ett bildanalysprogram för att göra detta.

Eftersom bildanalysen skall vara automatiskt, så är det första programmet måste klara att hitta en segmenteringströskel automatiskt. Vi vill att tröskeln skall markera de mörka områdena som är fiberns mitt. För att komma åt enskilda fibrer vill vi också utföra någon form av etikettering.

Etiketterad fiberbild.

Figuren ovan visar den etiketterade fiberbilden. Ett annat steg blir att klassificera objekten i den etiketterade bilden, det vill säga att bestämma vilka objekt som är en fiber mitt och vilka som inte är det. Metoden innehåller också en automatiskt rotering, eftersom vi vill orientera bilden i den huvudsakliga riktning som fibercellerna delas under sin tillväxt.

Mätning av en enskild fiber.

I figuren ovan ser du hur bildanalysprogrammet mätt på en enskild fiber. Rött visar diametrar av fiber mitten och gult visar cellväggstjockleksmätningar.