超聲陣列層析成像檢測(cè)方法研究.pdf

1、超聲波具有無(wú)電離輻射、對(duì)人體無(wú)害、發(fā)射/接收設(shè)備價(jià)格便宜等特點(diǎn)，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。超聲層析成像檢測(cè)由于能夠通過(guò)彩色或灰度圖像直觀地反映被測(cè)材料內(nèi)部的質(zhì)量，對(duì)缺陷進(jìn)行定性定量分析，已逐漸成為研究的熱點(diǎn)之一。
　　針對(duì)超聲層析成像檢測(cè)中，獲取的數(shù)據(jù)不完全、干擾因素多、誤差大等缺點(diǎn)，本文提出了一種基于環(huán)繞式的陣列成像檢測(cè)方法。該方法具有兩大優(yōu)點(diǎn)：
　?。?）可以布置成任意形狀。既可以根據(jù)試件的形狀來(lái)布置，也可以根據(jù)重建

2、算法的難易程度來(lái)布置；
　?。?）超聲波所經(jīng)過(guò)的區(qū)域更加廣泛，獲得的數(shù)據(jù)更加全面。
　　在材料內(nèi)部衍射較弱、只考慮折射現(xiàn)象的情況下，將射線理論引入到超聲層析算法中。針對(duì)線性插值射線追蹤算法中發(fā)射點(diǎn)、接收點(diǎn)和缺陷都處于同一列（行）時(shí)得到的路徑難以繞開(kāi)缺陷區(qū)的缺點(diǎn)，提出了一種基于交叉掃描的射線追蹤算法。該算法采用交叉掃描的方式進(jìn)行前向處理，引用離散點(diǎn)作為次級(jí)元對(duì)后向處理過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化。通過(guò)對(duì)路徑的追蹤證明新的算法能夠有效地解決線性

3、插值射線追蹤算法中存在的問(wèn)題。
　　在獲得超聲最小走時(shí)和最短追蹤路徑的基礎(chǔ)上，利用最小二乘方準(zhǔn)則，對(duì)SIRT重建算法進(jìn)行了推導(dǎo)。在相關(guān)系數(shù)矩陣的求取方面，提出了四邊掃描算法。該方法利用像素的四條邊所在直線與實(shí)際超聲波的交點(diǎn)，通過(guò)判斷交點(diǎn)與像素四個(gè)邊界點(diǎn)的大小關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)系數(shù)矩陣的求取，使得系數(shù)矩陣求取更加方便、快捷。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明：采用環(huán)繞式陣列成像方法，在求取系數(shù)矩陣的基礎(chǔ)上，利用聯(lián)合迭代重建算法，在同樣的迭代次數(shù)下，獲得的數(shù)據(jù)

4、更加精確，成像效果更好。
　　在材料內(nèi)部衍射較強(qiáng)的情況下，從超聲波在連續(xù)介質(zhì)中的傳播特性出發(fā)，建立了關(guān)于精確散射場(chǎng)和全場(chǎng)的波動(dòng)方程，運(yùn)用矩量法實(shí)現(xiàn)了散射場(chǎng)和全場(chǎng)方程的離散化。基于環(huán)繞式陣列成像方法對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了設(shè)計(jì)，利用Picard準(zhǔn)則對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍芊襁M(jìn)行正則化進(jìn)行了判別。運(yùn)用變形的Born迭代解決了波動(dòng)方程的非線性問(wèn)題，利用截?cái)嗥娈愔捣纸庹齽t化方法解決了波動(dòng)方程的穩(wěn)定性問(wèn)題。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明本文所采用的基于空間域?qū)游龀上穹椒梢赃\(yùn)用到

5、較強(qiáng)散射的情況，可以反演較高的對(duì)比度，而且具有更高的成像質(zhì)量。
　　在討論小波閾值降噪方法的基礎(chǔ)上，分析了Dohono軟、硬閾值化方法存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于雙曲線的新小波閾值函數(shù)。該閾值函數(shù)通過(guò)對(duì)參量的調(diào)節(jié)，可以獲得較優(yōu)的小波系數(shù)的閾值估計(jì)，能夠克服硬閾值函數(shù)不連續(xù)和軟閾值函數(shù)有偏差的缺點(diǎn)。針對(duì)超聲層析圖像的特點(diǎn)，基于區(qū)域分割原理，利用灰度直方圖區(qū)域生長(zhǎng)提供生長(zhǎng)準(zhǔn)則，同時(shí)改變分割方向，得到了一種新的分割思路。基于區(qū)域生長(zhǎng)與模糊