合成孔径聚焦成像算法研究

合成孔径聚焦成像技术与传统的超声成像方法相比,可以通过较低的工作频率和较小的换能器孔径获得较好的分辨率,目前已在无损检测中获得广泛应用。随着科技的进步,合成孔径聚焦算法也日益成熟。对三种常用的合成孔径聚焦算法的原理进行了分析,总结了各自特点及优势。在实际应用中,合理选择成像算法,能够有效提高成像质量。     

一种改进的合成孔径聚焦算法研究

在超声混凝土检测时,合成孔径聚焦技术(SAFT)是一种有效的方法.为了进一步提高混凝土材料深度探测分辨力,该文提出了一种改进的合成孔径成像算法.此法将SAFT原理与波包原子分解算法相结合,能更有效聚焦,提高混凝土探测成像的分辨力,并可减少成像算法的运算量.利用仿真实验对这种改进的合成孔径算法进行了验证.结果表明.和传统SAFT算法比较,此法的成像目标定位能力增强,能获得更好的成像效果.     

基于信号统计特性的超声成像方法

介绍合成孔径聚焦超声成像的基本原理。为进一步提高成像分辨率和信噪比,研究超声回波信号的相关性,根据缺陷信号和噪声信号的不同统计特性,提出一种基于信号相关性分析的非线性合成孔径算法。实验结果表明:与传统的延时叠加合成孔径算法相比,新方法提高了图像的横向分辨率和信噪比。     

基于MGB模型的改进合成孔径成像算法

超声检测中,合成孔径聚焦技术(SAFT)是一种通过叠加A扫描数据得到缺陷图像的信号后处理技术,而多高斯声束(MGB)模型可以有效地计算和仿真超声声场的特性。文中采用MGB模型改进SAFT算法,得到新的成像方法称为MGB-SAFT。实验结果表明,MGB-SAFT可以有效优化缺陷图像,特别是提高位于叠加位移场的有效区域内缺陷的成像质量。     

基于四次相位模型的改进NCS机载大斜视SAR成像

在斜视成像模式下,合成孔径雷达回波信号的距离向和方位向之间存在严重的相位耦合效应,影响高分辨聚焦.非线性调频变标(NCS)算法在二维频域进行三次相位滤波,并补偿二次距离压缩(SRC)随距离的线性变化,在一定程度上改善了斜视成像的聚焦性能.但随着斜视角的进一步增大,三次以上的高阶相位以及SRC随距离的非线性变化对高分辨聚焦的影响也逐渐加大,从而降低成像性能.文中提出基于回波四次相位多项式模型的改进NCS算法,该算法通过两维频域中的三次及四次相位滤波以补偿参考距离处的相位耦合项,并且考虑了SRC随距离的非线性变化对聚焦的影响.通过仿真及实测数据的成像效果验证了该方法的可行性及有效性.     

基于反卷积神经网络的超声导波层合板脱粘缺陷超分辨成像

针对传统超声导波成像检测方法难以精确表征结构损伤细节特征的问题，文中提出了基于深度学习的反卷积神经网络模型，对层合板中亚波长脱粘缺陷的超分辨成像问题进行研究，以获得损伤的细节特征。通过有限元仿真与全聚焦成像算法获取初始成像结果，再使用数据增强方法扩充数据库，最后对标注好的12 550张损伤图像进行训练和测试。研究结果表明，与原始全聚焦成像算法相比，反卷积神经网络模型下损伤的成像位置准确度提高了5%,成像精度高于91%,定位误差低于1.8 mm,说明文中所提方法能够明显提高网络成像结果分辨率并较好地显现亚波长损伤的细节特征。上述结果表明文中所提方法具有较高的检测效率，且无需人工经验，在工程实践中具有良好的应用价值。     

基于概率成像的二维波束聚焦冲击定位方法研究

冲击损伤监测是结构健康监测的主要研究内容之一.本文提出了一种基于十字型传感器布置方法的二维波束聚焦概率成像定位算法,采用十字阵列型的传感器布置方法减小了系统盲区,通过二维波束聚焦概率成像方法提高了冲击定位的精度.在二维波束聚焦算法中,波速的准确性是影响结构冲击损伤定位的主要因素,本文通过统计分析得到波速的概率分布函数,带入二维波束聚焦概率成像定位算法中对冲击损伤进行监测,分别得到横向阵列与纵向阵列的概率分布图,对两者进行融合成像可以得到更为精确、科学且直观的冲击损伤定位结果.通过实验研究验证了该方法的有效性与实用性.     

混凝土结构超声阵列探头成像算法研究

目前对混凝土结构进行超声检测常采用双探头方式,检测效率很低.提出了一种超声阵列探头成像方法来提高检测效率,这种方法充分利用阵列中相隔探头间形成的扫描信号,最大限度增加阵列数据融合处理的有效数组维数,根据线型阵列的结构特点,结合合成孔径聚焦算法,配合有效的信号处理方法滤除结构噪声,能对混凝土结构实现有效探测.数值仿真结果表明,此方法不仅能提高检测效率,且能对检测目标实现有效聚焦和准确定位.     

合成孔径雷达的Chirp Z成像算法研究

基于Chirp Z变换的合成孔径雷达成像算法是一种重要的频域类成像算法,文中对该算法进行了研究.首先给出时频域的算法表示,以及二维频域聚焦函数和新的相位补偿因子;其次推导了Chirp Z成像算法和常用Chirp Scaling成像算法在聚焦处理上的等效性,并对两种算法进行了比较分析.最后用点目标仿真和实际数据成像处理的结果验证了所述内容的有效性.     

基于编码发射与自适应波束形成的超声成像

与传统的延时叠加(DAS)波束形成的成像方法相比,Capon算法可以有效地提高医学超声成像的横向分辨率,但不能提高成像的对比度。该文提出一种新的成像方法Chirp_Capon算法,即将超声编码发射技术与Capon算法相结合,利用编码信号优异的相关特性来弥补Capon算法在对比度上的不足,从而得到了较好的成像结果。仿真结果表明相对于Capon算法,该算法不仅具有较高横向分辨率,而且可以有效提高图像的对比度和信噪比。