超声相控阵成像关键算法研究

发布时间：2019-08-19 07:44

【摘要】：因超声波在方向性、穿透力、能量等方面的优势以及相控声束的偏转聚焦特性,超声相控阵成像检测在核电、医疗、建筑、冶金等领域起着至关重要的作用。在检测设备硬件技术逐渐成熟的今天,超声成像设备检测性能的提高主要依靠成像算法的改进和创新。本文从超声发射、接收及后处理出发,重点研究了超声相控阵成像算法、成像后处理和全矩阵-全聚焦成像算法,以简化成像系统、提高成像分辨率。分析旁瓣、栅瓣的产生机理得到了相控阵探头参数优化标准和变迹技术窗口选择依据,再结合波束聚焦、扫查模式的研究改进了线性扫查模式,并提出了单扫查成像算法,综合这些超声相控阵成像技术建立了基于matlab+field II的仿真模型,通过模拟单点聚焦、分段聚焦和动态孔径聚焦可知三种聚焦技术的成像分辨率依次增加,尤其是动态孔径聚焦能够在不同深度保持相同的纵向分辨率。为了进一步提高成像分辨率,本文重点研究了成像后处理,主要分为以下三个方面:相关延时补偿方法能够不参考相控发射延时量完成延时补偿,还可校正系统通道间时间误差和相控延时计算误差,增强了声束合成幅度和图像对比度;相干技术是一种利用超声波相位智能滤波的降噪技术,其优势在于无需调整带宽、滤波器类型等参数;依据图像阈值、声波衰减规律提出的时间增益控制方法改善了由声波衰减、对比度下降所导致的缺陷漏检现象。在研究全矩阵-全聚焦成像算法中发现全矩阵的两元素(回波)在对应时刻幅值相等,那么只需使用部分元素即可虚拟聚焦成像。基于此思想本文引入静态1/2矩阵方法和动态合成矩阵方法,可降低约50%的数据处理量,在一定程度上缓解了该算法运算任务繁重的问题。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.285

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本文编号：2528095