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超声相控阵检测系统图像处理和成像技术的研究

张聪颖  
【摘要】:超声相控阵技术,是当前无损检测技术的热点研究领域。其通过控制超声阵列发射的声波相干实现声束的偏转和聚焦,使其可以方便地应用于含复杂几何结构的工作对象的检测。当前,许多高校已对其展开研究,研究结果也已逐渐应用于工业的无损检测的领域中。由于相应的缺陷诊断与识别的要求,检测图像的效果日益受到关注。本文基于超声相控阵技术,从改善图像质量的参数设计、图像处理和成像技术方面进行了研究。 首先,对超声相控阵技术的基本原理和基础知识进行了介绍,并利用Civa仿真软件直观的仿真了超声相控阵系统的偏转和聚焦的性质和工作情况,并对阵元数目设置进行讨论,对后面的实验设计提供了理论依据。说明了几种超声图像的形成机制,为后文的成像环节提供了基础。 其次,主要以提高超声图像质量展开讨论并进行实验。针对超声图像中由于介质内部漫反射造成的相干噪声,进行了滤波处理,通过对结果的比较,认为Lee滤波在诸多滤波算法中效果最好,经过Lee滤波算法后,图像的相干斑系数最小,去斑效果最好。接下来,对于一些典型的伪缺陷进行去除,提高了图像的质量。 再次,超声相控阵所得图像聚焦效果不佳,使得图像尺寸大于缺陷真实尺寸。于是将合成孔径聚焦成像算法应用于成像。但对线缺陷的直接进行合成孔径聚焦成像算法的效果不明显。经过分析,将多个点缺陷错位叠加的结果作为线缺陷。对每个点缺陷的图像采用合成孔径聚焦算法重建后依次按一个阵元错位相加,以所得结果来表示线缺陷的合成孔径聚焦成像结果。通过仿真和实验数据,证明了方法的可行性,所得结果更符合真实缺陷的尺寸及形貌。


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