基于时空变换的CT界面快速定位方法研究

的回波信 号减弱甚至抵 消 ｊ 。相控 阵接收 的原 理如 图 ２所
示。
为界 面 ３形成 的散射波前 ， ４为界面 ２的散射波前 ， ５为界面
５形成 的散射波前 ， ６为界面 ６的散射 波前 ， 他 尚未 准确 识 其
收稿 日期 ：０ ２— ８— ０ ２１ ０ ３
作者 简介 ： 李彦君 （９ ６ ， 山西 临汾人 ， 士在读 ， 究方向： １８ 一） 男， 硕 研 超声检测 、 字图像 处理 。 数 宋文爱 （９ ４ ， ， １６ －） 女 教授 ， 研究方 向： 声检 测。 超 杨顺 民（ ９ ９ ， 讲师 ， １７ －） 男， 研究方向 ： 声检 测、 字图像 处理 。 超 数
面 的 对 应 位 置 Ｊ 。
图 ３ 超声散射 Ｃ Ｔ的 实验样品及传 感器布置
图 ５ 信 号 和 图
３ 结论
通过运用时空压缩 的方法 ， 将利用虚拟相控阵采集得到 的超声阵列信号集 （ 波列 ） 变换成 位置 和时 间的二 维灰度 ，
图， 再将其投影到时 间轴上 ， 通过研 究一维 的灰度投影 的特 征， 达到快速识别是否存在 散射界 面 ， 并确定 散射 源产生 的 信号在时间轴上 粗略 位置 ， 将得 到的信 号特 征进 行 自动搜 索， 即可快速找到散射界面。 波
中 图 分 类 号 ：Ｇ １ ；Ｐ ９ ． １ Ｔ １５ Ｔ ３ １４
文献标识码 ： Ａ
层 析成 像技 术 （ ｏ ｐ ｔｄｔ ｏ ｐ ｙ 是利 用从 物 体外 Ｃ ｍ ｕｅ ｍ ￣ａｈ ） ｏ 部检测 到的数 据来 重建 物体 的内部 （ 断面 ） 息 的技 术 ， 横 信
合成 ， 就能将特定位置 回波信 号通过 叠加增 强 ， 而其 它方 向
间轴 ， 纵坐标为 阵元 的位 置 ， 阵列 发射的信 号幅度 值作为 单
其 灰度值成像。 具体 图 ４中标 出了可 以准确识别 的散射波前 ， 中 ｌ 其 对 应 的为图 ３中界面 １ 的散射波前 ， 界面 ２的散 射波前 ， ２为 ３
为 了准确并且快速地进 行超声 Ｃ Ｔ成像 ， 速扫描 信号 快
特征就具有重大 的意义 ， 本文通过对超声相控阵信号族 进行 灰度成像 ， 得到各个反射 截面 的灰度 图， 而可 以更 加 直观 从
迅速地找到散射截面 。
图 １ 发 射 相 控 聚 焦 与 偏 转 控 制 示 意 图
阵元
度 和相位延 迟 ， 使各 阵元 发 射 的超 声 子波束 在 空 间叠 加合
成， 形成发射声束聚焦和声柬偏转 等效果 。 在 图 １ ａ 中的 阵列 换 能器各 阵元 的激励 时序 是 ： （） 两端 阵元先激励 ， 逐渐 向中间阵元加 大延迟 ， 使合 成 的波 阵面指
向一个 曲率 中心 ， 即发射相控 聚焦 。
摘 要： 相控 阵超 声 Ｃ Ｔ成像技 术现在 已经逐 渐应用于 工业检 测 中， 本文在 通过研 究相控 阵理 论 的基 础上 ， 利
用 了时空 变换法把检测到的 三维时间信号 族变换 到二维 空间灰度 图， 并且通过研 究灰度 图特征 ， 到快速对检 测 达
界 面 定 位 的 目的 。．
．
２１ 年第５ ０２ 期
文章编号 ：６ ４４ ７ （０ ２ｌ５０ ９ —２ １ ７ －５ ８ ２ １ ０ －０ ５０
山西 电子技 术
研 究 与探 讨
基 于 时 空 变换 的 Ｃ Ｔ界 面 快 速 定 位 方 法研 究
李彦君 ，宋文爱 ，杨顺 民
（ 中北大 学 信 息 与通信 工程 学院 ， 山西 太原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １
山
别的散射波前 未标 出。
西
电
子
技
术
２１ ０ ２年
布的各个峰值处 ， 因此在 投影分布 图中找到对应 的峰值 ， 就 能确定是散射界面。具体 的算法如下 ： （） １ 对灰度图进行一维投影 处理 ， 即沿图像进行 灰度值 的累加 ， 得到图像投影的分布图。 （ ） 左向右搜索 ， ２从 通过动态选取 阈值法找到 不同 区间 的极大值 ， 根据极大值对应 的时 间轴位 置 ， 找到 了散 射界 就
面 ３是高度为 ６ｍ ｍ的竖直界面 ， 界面 ４是深度为 ８ ５ｍｍ， 宽
度为 ２ｍｍ的水 平界 面 ， 界面 ５是 高度 为 １ ５ｍｍ 的竖直 界 面 ， 面 ６是深度为 １０ｍ 的水平 界面 。 界 ０ ｍ 如 图４， 将相控阵信号族压缩为 灰度 图。以横坐标为 时
波信 号 ， 其到达各 阵元 的时间存在差异。按 照回波到达各 阵 元 的时间差对 各阵元接收信号进行延时补偿 ， 后进 行声束 然
１ 相控 阵技 术原理
在采用阵列探头检测 的时候 ， 各个阵元分别具有独 立的 发射和接收电路 ， 通过控 制每个通道的发射和接收延迟来 实 现对 检测声 束的控制 ， 这就 是相控阵超声检测。具体分为相
控 阵发 射和相控阵接收。
相控阵发射时 ， 分别 调整各 个阵 元发 射信号 的波形 、 幅
我们也称之为计算 机辅 助断 层成 像技术 ， 称 Ｃ 。该 技术 简 Ｔ
可 以广泛应用于 多种 能量 波 和粒 子束 ： ｘ射 线 、 子 、 如 质 电
子、 超声波等 。当 Ｃ Ｔ应 用 的能量 波为 超声 波时 ， 称 为超 就 声层析成像 （ Ｃ ） 。 ＵＴ…
盍
（） ａ 相控 阵聚焦原理 （ ）相控 阵声柬偏转 原理 ｂ
图 ２ 接 收 相 控 阵 原 理 图
２ 实验 装 置
图 ３中标 出了可能引 起散射 的界 面。界面 １是半径 为 １０ｍ ０ ｍ的 圆弧界面 ， 面 ２是深度为 ９ 界 １ ｍｍ的水平界 面， 界
在 图 １ ｂ 中的阵列 换能 器各 阵元 的激励 时序是 ： （） 等间
隔增加发射延迟 ， 合成 波阵面具 有一个 指 向角 ， 使 即形成 发 射声束相控偏转效果 Ｊ 。 相控阵接收时 ， 能器发射的超声波遇到 目标后产 生 回 换