發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 18:01

　　 合成孔徑聚焦成像技術(shù)能夠通過小孔徑及低工作頻率換能器獲得高分辨率圖像,但目前主要用于直接接觸耦合式檢測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中,水浸超聲檢測(cè)時(shí)域合成孔徑聚焦成像技術(shù)因卷積計(jì)算量大及迭代計(jì)算復(fù)雜,存在成像效率低等問題。頻域合成孔徑聚焦成像技術(shù)計(jì)算效率較高,但傳統(tǒng)頻域相移計(jì)算對(duì)缺陷圖像增強(qiáng)不明顯,且容易受到檢測(cè)對(duì)象不規(guī)則分層情況影響,成像清晰度還有待進(jìn)一步加強(qiáng)�；诖�,本文采用有限空間復(fù)合成像技術(shù),抑制成像中的斑點(diǎn)噪聲及偽影;采用chirp-z變換插值算法,改善頻域合成孔徑聚焦成像中的成像清晰度。研究的主要工作如下:為了研究水浸檢測(cè)時(shí)聲束的傳播特性并優(yōu)化缺陷檢測(cè)的參數(shù)設(shè)置,采用多元高斯聲束模型開展水浸檢測(cè)超聲傳播聲場(chǎng)仿真并建立超聲測(cè)量模型,研究水浸超聲合成孔徑聚焦成像在時(shí)域和頻域的算法原理并對(duì)缺陷回波信號(hào)進(jìn)行了計(jì)算,實(shí)現(xiàn)水浸超聲檢測(cè)合成孔徑聚焦成像仿真,為研究改進(jìn)合成孔徑聚焦成像算法以及分析實(shí)際檢測(cè)中超聲信號(hào)傳播特性奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)水浸檢測(cè)時(shí)缺陷信號(hào)時(shí)域合成孔徑聚焦成像中存在大量散斑及偽影等問題,提出了基于角域-空間域的合成孔徑聚焦成像算法。將有限角度空間復(fù)合成像技術(shù)引入到合成孔徑聚焦成像技術(shù)中,使用希爾伯特變換對(duì)多角度回波信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)處理并對(duì)渡越時(shí)間和折射路徑的偏差進(jìn)行修正,然后對(duì)各角度回波信號(hào)進(jìn)行合成孔徑計(jì)算生成合成孔徑聚焦圖像并進(jìn)行疊加實(shí)現(xiàn)空間復(fù)合成像。對(duì)相控陣B型試塊開展水浸超聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn),通過與直接進(jìn)行時(shí)域合成孔徑聚焦成像算法和未經(jīng)偏差修正的角域-空間域合成孔徑聚焦成像算法得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了經(jīng)修正后的角域-空間域的水浸合成孔徑聚焦成像算法能夠有效抑制圖像斑點(diǎn)噪聲及偽影,進(jìn)而提高成像精度。針對(duì)水浸檢測(cè)時(shí)缺陷信號(hào)頻域合成孔徑聚焦成像中圖像清晰度差等問題,提出了基于chirp-z變換的頻域合成孔徑聚焦成像算法。將chirp-z變換插值算法引入到頻域合成孔徑聚焦成像技術(shù)中,基于相位遷移的多層構(gòu)件頻域合成孔徑算法,推導(dǎo)了在每個(gè)kx域下chirp-z變換插值后的水浸超聲頻域合成孔徑聚焦成像算法及步驟,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了經(jīng)chirp-z變換插值、直接采用相位遷移和采用線性插值的頻域合成孔徑算法的成像精度、信噪比及對(duì)比度噪聲比、成像效率。結(jié)果表明該算法能在保持一定成像效率的基礎(chǔ)上,提高頻域合成孔徑聚焦成像精度、信噪比及對(duì)比度噪聲比。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG115.285;TP391.41
【部分圖文】：

圖１．１傳統(tǒng)超聲Ｂ掃描成像示意圖??超聲合成孔徑聚焦技術(shù)不受菲涅爾區(qū)聲場(chǎng)傳播特性影響，具有良好的聲束形??成能力［１８１，通過小孔徑及低工作頻率換能器即能獲得高分辨率的圖像［１９＿２１１。相??較于傳統(tǒng)Ｂ掃描成像，合成孔徑聚焦成像技術(shù)通過延時(shí)疊加等計(jì)算方法對(duì)被測(cè)??

孔徑聚焦技術(shù)不斷地被改進(jìn)，根據(jù)特征域的不同，目前國(guó)內(nèi)外研究主要分為時(shí)域??合成孔徑聚焦成像和頻域合成孔徑聚焦成像。??時(shí)域合成孔徑聚焦技術(shù)的基本原理是路徑跟蹤及延時(shí)疊加，如圖１．２所示，??利用一個(gè)小孔徑及低頻率的超聲探頭，按預(yù)定掃描路徑連續(xù)的采集一系列超聲回??波數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)疊加處理，即可實(shí)現(xiàn)大孔徑及高頻率超聲聚焦探頭模??擬［２９１。傳統(tǒng)時(shí)域合成孔徑聚焦成像主要基于射線跟蹤技術(shù)確定聲束傳播路徑并??進(jìn)行延時(shí)疊加計(jì)算，該方法在實(shí)際應(yīng)用中卷積計(jì)算量大導(dǎo)致成像效率低，且迭代??計(jì)算復(fù)雜，使得成像效率更低。為減少計(jì)算時(shí)間，Ｍａｒｔｉｎｅｚ等通過計(jì)算機(jī)圖形??學(xué)中的并行算法提高計(jì)算速度，該算法可以使射線跟蹤技術(shù)的計(jì)算性能在計(jì)算機(jī)??３??

ｃｈｉｒｐ－ｚ調(diào)頻變換算法和常用于雷達(dá)檢測(cè)領(lǐng)域的相位遷移技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水浸超聲檢??測(cè)的高效率、高精度成像。??本論文共分四章，研宄方案和各章節(jié)聯(lián)系如圖１．３所示。論文各章節(jié)主要研??究?jī)?nèi)容如下：??第一章介紹了課題來源、研宄背景及意義。分析了水浸超聲檢測(cè)成像技術(shù)國(guó)??內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，闡述了水浸超聲檢測(cè)合成孔徑聚焦成像技術(shù)目前存在的問題和??本文研宄的目的和意義，引出本文的研究?jī)?nèi)容。??第二章對(duì)水浸超聲合成孔徑聚焦成像進(jìn)行了仿真。首先通過多元高斯聲束模??型對(duì)水浸檢測(cè)時(shí)超聲傳播的聲場(chǎng)進(jìn)行了仿真，并建立獲取缺陷響應(yīng)回波信號(hào)的超??聲測(cè)量模型。其次，介紹了合成孔徑聚焦成像在時(shí)域和頻域的成像原理。最后，??結(jié)合合成孔徑聚焦成像的成像原理，實(shí)現(xiàn)水浸超聲檢測(cè)合成孔徑聚焦成像仿真。??第三章將有限角度空間復(fù)合成像技術(shù)引入到合成孔徑聚焦成像技術(shù)中。有限??角度空間復(fù)合成像技術(shù)能夠有效減少成像中的斑點(diǎn)噪聲和偽影，提高傳統(tǒng)時(shí)域合??成孔徑聚焦成像的信噪比及成像精度。通過控制聚焦換能器以不同角度入射到被??測(cè)工件中獲取多角度回波信號(hào)，并使用希爾伯特變換進(jìn)行包絡(luò)處理并修正渡越時(shí)??間偏差及折射路徑偏差
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本文編號(hào)：2835402