本申請(qǐng)涉及超聲無損檢測，尤其涉及一種用于超聲無損檢測的三維全息成像方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前超聲成像檢測主要包括b掃描、c掃描、超聲層析掃描、超聲2.5維掃描成像、超聲三維體掃描成像等不同的超聲掃描成像檢測方法?，F(xiàn)有技術(shù)在某些特定的領(lǐng)域存在一定的不足和局限：

2、(1)以超聲b掃描、c掃描為代表的二維檢測成像方法主要通過設(shè)置成像閘門，對(duì)閘門內(nèi)信號(hào)的幅值強(qiáng)度或渡越時(shí)間提取最大值，例如超聲b掃描結(jié)果為單一縱截面的成像顯示，超聲c掃描結(jié)果為單一橫截面的投影成像顯示，將三維檢測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為二維檢測圖像意味著檢測原始數(shù)據(jù)被大量壓縮或丟棄，成像檢測結(jié)果無法覆蓋被檢測產(chǎn)品的全貌。

3、(2)超聲層析掃描是對(duì)產(chǎn)品多個(gè)橫斷面進(jìn)行二維掃查，檢測人員需要觀察多幅成組的二維檢測圖像，并在人腦中虛擬組合或計(jì)算機(jī)后處理才能得到三維模擬結(jié)構(gòu)，該方法成像質(zhì)量嚴(yán)重依賴層析閘門寬度和閘門數(shù)量，閘門寬度偏大或閘門數(shù)量偏少意味著空間成像分辨率降低，容易對(duì)檢測缺陷造成漏檢和誤判。

4、(3)現(xiàn)有超聲2.5維檢測成像方法是將超聲c掃描投射到三維掃查曲面上，其本質(zhì)是超聲檢測二維成像表現(xiàn)為三維曲面形式，這種超聲檢測成像方法同樣丟失大部分檢測原始信息。

5、(4)現(xiàn)有超聲三維體成像主要在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展，通過超聲信號(hào)重建人體內(nèi)部的三維立體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部特征及界面信息等，但三維體成像顯示并不等于全息顯示，現(xiàn)有超聲三維體成像技術(shù)的最終檢測結(jié)果是顯示在屏幕上，顯示形式依然是二維的，其本質(zhì)是非全息的三維渲染技術(shù)，需要檢測人員通過鼠標(biāo)等交互方式操作以達(dá)到不同角度的觀察并在人腦中主觀構(gòu)建空間檢測結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(1)要解決的技術(shù)問題

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于超聲無損檢測的三維全息成像方法、裝置及設(shè)備，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

3、(2)技術(shù)方案

4、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，包括：

5、獲取超聲換能器的空間位姿坐標(biāo)和采樣點(diǎn)處的超聲顯示射頻信號(hào)，得到三維全息原始數(shù)據(jù)集；

6、對(duì)所述三維全息原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行重構(gòu)，得到包含幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集；

7、基于所述三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，通過空間視角變換構(gòu)建不同視角的離散視圖圖元；

8、根據(jù)所述離散視圖圖元，在光場顯示器中利用多重光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像結(jié)果。

9、進(jìn)一步地，所述獲取超聲換能器的空間位姿坐標(biāo)和采樣點(diǎn)處的超聲顯示射頻信號(hào)，得到三維全息原始數(shù)據(jù)集，包括：

10、根據(jù)掃查步進(jìn)量和采樣間距實(shí)時(shí)采樣超聲換能器的空間位姿坐標(biāo)和采樣點(diǎn)處的超聲顯示射頻信號(hào)；

11、將所述空間位姿坐標(biāo)和所述超聲顯示射頻信號(hào)合并為一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，集合所有幀構(gòu)建三維全息原始數(shù)據(jù)集。

12、進(jìn)一步地，所述對(duì)所述三維全息原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行重構(gòu)，得到包含幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，包括：

13、通過所述空間位姿坐標(biāo)重構(gòu)三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集的幾何位置；

14、通過采樣點(diǎn)幀序和相鄰點(diǎn)之間的關(guān)系重構(gòu)三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集的拓?fù)潢P(guān)系；

15、將所述超聲顯示射頻信號(hào)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的幅值高低映射到0～255階灰度，構(gòu)成三維體檢測數(shù)據(jù)；

16、結(jié)合所述幾何位置、所述拓?fù)潢P(guān)系以及所述三維體檢測數(shù)據(jù)，得到三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集。

17、進(jìn)一步地，所述基于所述三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，通過空間視角變換構(gòu)建不同視角的離散視圖圖元，包括：

18、將所述三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集映射為能夠在二維屏幕上顯示的單一場景圖像；

19、通過空間視角變換將所述單一場景圖像展開為多個(gè)不同視角的離散視圖圖元。

20、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述離散視圖圖元，在光場顯示器中利用多重光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像結(jié)果，包括：

21、在光場顯示器中沿垂直屏幕方向前后堆疊不同視角的所述離散視圖圖元，利用多重偏振光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像結(jié)果。

22、進(jìn)一步地，所述用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，還包括：

23、通過所述超聲顯示射頻信號(hào)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，結(jié)合材料聲速和采樣頻率確定被檢測產(chǎn)品內(nèi)部的質(zhì)量情況；

24、根據(jù)所述質(zhì)量情況，對(duì)所述被檢測產(chǎn)品超聲檢測中的缺陷信息進(jìn)行色彩、灰度、透明度的突出渲染。

25、進(jìn)一步地，所述用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，還包括：

26、從多個(gè)角度對(duì)所述三維全息成像結(jié)果進(jìn)行剖分，獲得不同截面的二維檢測可視化成像結(jié)果。

27、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于超聲無損檢測的三維全息成像裝置，包括：

28、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取超聲換能器的空間位姿坐標(biāo)和采樣點(diǎn)處的超聲顯示射頻信號(hào)，得到三維全息原始數(shù)據(jù)集；

29、數(shù)據(jù)重構(gòu)模塊，用于對(duì)所述三維全息原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行重構(gòu)，得到包含幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集；

30、圖元構(gòu)建模塊，用于基于所述三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，通過空間視角變換構(gòu)建不同視角的離散視圖圖元；

31、三維成像模塊，用于根據(jù)所述離散視圖圖元，在光場顯示器中利用多重光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像結(jié)果。

32、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法。

33、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法。

34、(3)有益效果

35、本申請(qǐng)的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

36、本申請(qǐng)第一方面提供的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，結(jié)合掃查位置和超聲采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建了一種包含幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的超聲三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集完整無損的保存超聲檢測過程中的全部信息，然后通過空間視角變換構(gòu)建不同視角的離散視圖圖元，在光場顯示器中利用多重偏振光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像顯示，允許觀察者在裸眼條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲檢測結(jié)果的三維可視化觀察。

37、可以理解的是，上述第二方面、第三方面和第四方面的有益效果可以參見上述第一方面中的相關(guān)描述，在此不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，所述獲取超聲換能器的空間位姿坐標(biāo)和采樣點(diǎn)處的超聲顯示射頻信號(hào)，得到三維全息原始數(shù)據(jù)集，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，所述對(duì)所述三維全息原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行重構(gòu)，得到包含幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，所述基于所述三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，通過空間視角變換構(gòu)建不同視角的離散視圖圖元，包括：

5.如權(quán)利要求1所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，所述根據(jù)所述離散視圖圖元，在光場顯示器中利用多重光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像結(jié)果，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，所述用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，還包括：

7.如權(quán)利要求1所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，其特征在于，所述用于超聲無損檢測的三維全息成像方法，還包括：

8.一種用于超聲無損檢測的三維全息成像裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的用于超聲無損檢測的三維全息成像方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種用于超聲無損檢測的三維全息成像方法、裝置及設(shè)備，其中，用于超聲無損檢測的三維全息成像方法包括：獲取超聲換能器的空間位姿坐標(biāo)和采樣點(diǎn)處的超聲顯示射頻信號(hào)，得到三維全息原始數(shù)據(jù)集；對(duì)所述三維全息原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行重構(gòu)，得到包含幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集；基于所述三維全息重構(gòu)數(shù)據(jù)集，通過空間視角變換構(gòu)建不同視角的離散視圖圖元；根據(jù)所述離散視圖圖元，在光場顯示器中利用多重光柵和光場視差構(gòu)建三維全息成像結(jié)果。本申請(qǐng)能夠允許觀察者在裸眼條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲檢測結(jié)果的三維可視化觀察。

技術(shù)研發(fā)人員：史俊偉,王文貴,楊柳,楊玉森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航空制造技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21