一种基于二维邻域合成孔径聚焦的超声C扫描成像方法

摘要

本发明公开了一种基于二维邻域合成孔径聚焦的超声C扫描成像方法，包括探头声束扩散角的可视化、建立聚焦处理点邻域的数学模型、采集超声A波信号、合成聚焦处理超声A波信号、对缺陷进行超声C扫描成像五个步骤，本发明的技术效果在于，通过以目标点为中心的二维邻域进行聚焦，同时考虑探头的晶片直径、近场长度、声束扩散角来决定合成孔径聚焦处理点的邻域，使扫描结果相比现有的SAFT方法更加精确，有效地抑制声束扩散角对超声无损检测的不利影响，从而提高了超声C扫描成像的精度。

主权项

1.一种基于二维邻域合成孔径聚焦的超声C扫描成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将一个支撑杆固定在水槽底座上，支撑杆顶端固定一个直径为6mm-10mm光滑金属小球，调节连接于五自由度运动台架上的圆柱形的超声探头位置，使超声探头处于小球上方且超声探头的轴线与水平面垂直，然后控制超声探头在轴线保持与水平面垂直的情况下，沿小球的同一条水平方向的径线在小球上方作同一竖直平面内的弓字形扫描，采集多个采样点处声波遇小球表面所产生的回波信号，并提取该信号最大幅值，再通过将所提取的最大幅值映射成颜色RGB(r，g，b)三参数相等的灰度值的方法对探头声场进行可视化，即获得能表示探头声场的超声C扫描图像；步骤二、针对步骤一所得到的超声C扫描图像，运用半波法选取超声扫描图像二值化的阈值，使探头的声场图像从C扫描图像的背景中分离开来，然后采用数字图像处理方法提取出声场图像的边缘及声束中心线，在此基础上计算出声束扩散角近场区长度z，假设探头晶片直径为d，晶片中心点与目标点之间的水声程为s，目标点所需的聚焦邻域的圆面直径为D，建立聚焦处理点邻域的数学模型为步骤三、将待测工件进行离散，分成g行h列，行与列的交点定为A波信号的采集位置，第i行j列交点处所采集的超声A波信号表示为s(i，j)＝{x_ij，y_ij，q_ij(k)|k＝1，2，…，r}，其中假设i，j分别代表行与列的序号，x_ij，y_ij代表该采集位置的坐标值，q_ij(k)表示该A波信号采样点序列中的第k个采样点幅值，r表示采样点长度；步骤四、将超声A波信号进行合成聚焦处理；步骤五、针对二维邻域合成聚焦处理后的超声A波信号，先确定第一个峰值最大的波形为界面波，然后找出相对于界面波的波间距小于被测工件厚度的波形即缺陷波，计算缺陷波中每个采样点幅值的平方并累加得到缺陷的能量特征值，并将能量特征值通过调色板技术将缺陷特征值映射成颜色RGB(r，g，b)三参数相等的灰度值，以A波信号采集点的坐标值为中心点，以采样间距为边长绘制一个正方形小图元，将所有的A波信号经过缺陷可视化处理后，即获得了被测工件的超声C扫描图像。