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。在實(shí)際應(yīng)用中,水浸超聲檢測時(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)算對缺陷圖像增強(qiáng)不明顯,且容易受到檢測對象不規(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:為了研究水浸檢測時(shí)聲束的傳播特性并優(yōu)化缺陷檢測的參數(shù)設(shè)置,采用多元高斯聲束模型開展水浸檢測超聲傳播聲場仿真并建立超聲測量模型,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缺陷回波信號(hào)進(jìn)行了計(jì)算,實(shí)現(xiàn)水浸超聲檢測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)際檢測中超聲信號(hào)傳播特性奠定了基礎(chǔ)。針對水浸檢測時(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多角度回波信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)處理并對渡越時(shí)間和折射路徑的偏差進(jìn)行修正,然后對各角度回波信號(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。對相控陣B型試塊開展水浸超聲檢測實(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。針對水浸檢測時(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、信噪比及對比度噪聲比。
【學(xué)位單位】：長沙理工大學(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)算方法對被測??

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)檢測領(lǐng)域的相位遷移技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對水浸超聲檢??測的高效率、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??究內(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成像技術(shù)國??內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，闡述了水浸超聲檢測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，引出本文的研究內(nèi)容。??第二章對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??型對水浸檢測時(shí)超聲傳播的聲場進(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