一種超聲顯微偽彩色快速映射成像方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲顯微偽彩色快速映射成像方法，利用高頻超聲可以對被測材料表面、亞表面及其內(nèi)部一定深度內(nèi)的細微結(jié)構(gòu)進行顯微成像，具有高靈敏度、高分辨率和圖像直觀等特點，適用于電子封裝、復(fù)合材料及醫(yī)學(xué)應(yīng)用的超聲檢測領(lǐng)域。本方法通過設(shè)置被測試樣的數(shù)據(jù)采集參數(shù)和掃查參數(shù)，并根據(jù)A掃信號設(shè)置閘門，獲得每個掃查點數(shù)據(jù)閘門內(nèi)峰值數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化為灰度值，將各個不同灰度值按照線性映射函數(shù)變換成不同的RGB顏色值，快速映射生成超聲顯微檢測的偽彩色圖像，使圖像細節(jié)更易辨認，目標更易識別。該方法結(jié)合數(shù)據(jù)采集技術(shù)、圖象重建技術(shù)、自動化技術(shù)，獲得被測試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的偽彩色超聲圖像，為檢測存在于被測試樣中的缺陷尺寸、形狀和分布提供輔助手段。
【專利說明】一種超聲顯微偽彩色快速映射成像方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及超聲成像領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲顯微檢測偽彩色快速映射成像方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]超聲檢測技術(shù)由于檢測靈敏度高，能夠檢測物體內(nèi)部缺陷，檢測對象范圍廣、缺陷定位準確及成本低等諸多優(yōu)點，成為國內(nèi)外應(yīng)用廣泛的一種無損檢測技術(shù)。由于超聲圖像可以提供直觀和大量的信息，直接反映物體的聲學(xué)性質(zhì)，并顯示物體缺陷形狀，并確定其位置，大小和性質(zhì)，并具有數(shù)據(jù)自動采集，數(shù)據(jù)自動處理、結(jié)果自動評價和完善數(shù)據(jù)記錄等功能，因此超聲成像技術(shù)是現(xiàn)代超聲檢測的發(fā)展趨勢。
[0003]超聲顯微技術(shù)是一種新型的無損檢測技術(shù)，它可以無損、精細、高靈敏度地觀察物體內(nèi)部及亞表層結(jié)構(gòu)，它在微電子、光電子、材料、機械、航空航天、力學(xué)、摩擦、生物等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，可以觀察不同深度(從表層到數(shù)十毫米深)存在的尺度為微米到百微米的結(jié)構(gòu)。超聲顯微成像技術(shù)利用高頻超聲波可以穿透很多不透光的物理特性，采用聲學(xué)、電子學(xué)、信號處理學(xué)和其它的處理技術(shù)，獲得物體內(nèi)部可見圖像的技術(shù)。利用壓電換能器(或線陣)發(fā)射/接收超聲波，對被檢測物體進行掃描，將接收到的聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，將電信號放大、處理、通過A/D轉(zhuǎn)換將信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，計算機采樣、存儲，采用信號處理技術(shù)和聲學(xué)理論來組織和處理這些信號，最后逐點地構(gòu)造出被檢測物體的聲學(xué)像并顯示出來。將被測試樣的反射信號數(shù)值轉(zhuǎn)換為灰度值，能夠生成被測試樣的灰度圖像。但人眼對于灰度圖像中的目標辨識度較低，灰度圖像的顯示效果對被測試樣的分析和辨別很不利。
[0004]為了提高灰度圖像的辨識度，現(xiàn)有技術(shù)中提出一種超聲圖像偽彩色處理方法，將灰色圖像轉(zhuǎn)換成偽彩色圖像進行顯示，從而更符合人眼的色覺感知。經(jīng)過在萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺專利數(shù)據(jù)庫查詢，中國發(fā)明專利CN201110149091.1提供了一種超聲彩色成像方法及裝置，但其需要通過融合系數(shù)在顏色映射后對彩色圖像數(shù)據(jù)進行加權(quán)處理，映射關(guān)系和彩色顯示算法較為復(fù)雜。中國發(fā)明專利CN200610109435.5提供了一種表現(xiàn)超細結(jié)構(gòu)及連續(xù)性異變的超聲彩色成像方法及其裝置，但其利用不同形式的多變量函數(shù)計算RGB分量，彩色映射過程較為費時。中國實用新型專利CN200820047202.1發(fā)明了一種全數(shù)字B超儀器圖形合成裝置，提供圖像偽彩色顯示單元，但其需要硬件邏輯處理器對數(shù)據(jù)進行加權(quán)處理并顯示。因此需要一種偽彩色成像方法，其算法簡單易懂，可以快速映射生成RGB彩色值，便于軟件編程實現(xiàn)，且圖像偽彩色化效果明顯。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超聲顯微檢測過程中快速映射生成偽彩色超聲圖像的方法，以提高超聲圖像的目標辨識度，可以透過物體表面的不透明層對其內(nèi)部一定深度內(nèi)的結(jié)構(gòu)進行觀察，具有高靈敏度、高分辨率和圖像直觀等特點；其成像算法簡單易實現(xiàn)且偽彩色效果明顯，使圖像細節(jié)更易辨認，更易于結(jié)合超聲圖像分析檢測結(jié)果。[0006]本發(fā)明使用高頻聚焦超聲換能器，利用超聲脈沖回波掃查原理，首先設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)，根據(jù)被測試樣的A掃信號設(shè)置跟蹤閘門和數(shù)據(jù)閘門，然后設(shè)置掃查原點及掃查參數(shù)，實時掃查被測試樣，獲得每個掃查點數(shù)據(jù)閘門內(nèi)的峰值數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換為灰度值，將各個不同灰度值按照線性映射函數(shù)變換成不同的RGB顏色值，最后將各個掃查點的顏色實時繪制在顯示屏幕上，即可獲得被測試樣的偽彩色超聲圖像，使檢測人員更易于觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1超聲檢測跟蹤閘門及數(shù)據(jù)閘門示意圖
[0008]圖2超聲檢測偽彩色成像流程圖
五、【具體實施方式】
[0009]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明:
[0010]1.調(diào)節(jié)超聲換能器在垂直方向的位置，尋找需要檢測的一個波形，觀察A掃波形并適當(dāng)改變延遲時間、采樣長度和電壓范圍，當(dāng)此波形峰值達到最大值位置時，使超聲換能器探頭聚焦在需要成像的深度位置。
[0011]2.如圖1所示，設(shè)置或鼠標拖動跟蹤閘門，使跟蹤閘門包括被測芯片的表面反射波，即第一個強波形，跟蹤閘門的閥值在大于噪聲信號的前提下要盡量低。然后設(shè)置數(shù)據(jù)閘門，拖動數(shù)據(jù)閘門，使得數(shù)據(jù)閘門完全包括需要檢測的波形，且閥值在大于白噪聲的前提下盡可能小。
[0012]3.如圖2所示，設(shè)定掃查原點，設(shè)置掃查區(qū)域參數(shù)，掃查過程中，軟件控制掃查軸帶動超聲換能器運動，當(dāng)光柵尺編碼器的位置計數(shù)達到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時，自動觸發(fā)脈沖收發(fā)儀和數(shù)據(jù)采集卡，發(fā)射超聲波，并接收反射回波。
[0013]4.將數(shù)據(jù)閘門的峰值數(shù)據(jù)值按照0-255的灰度圖像映射表計算每點的灰度級G。灰度值可由下式得出:
【權(quán)利要求】
1.一種超聲顯微偽彩色快速映射成像方法，其特征在于:利用高頻超聲對被測材料表面、亞表面及其內(nèi)部一定深度內(nèi)的細微結(jié)構(gòu)進行顯微成像。通過設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)和掃查參數(shù)，并根據(jù)A掃信號設(shè)置閘門，獲得被測試樣每個掃查點數(shù)據(jù)閘門內(nèi)的峰值數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為灰度值，將各個不同灰度值按照線性映射函數(shù)變換成不同的RGB顏色值，快速映射獲得超聲偽彩色圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偽彩色成像方法設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)和掃查參數(shù)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集參數(shù)包括:觸發(fā)模式、采樣頻率、延遲時間、采樣長度；掃查參數(shù)包括:設(shè)置掃查原點，掃查長度寬度、掃查步進精度、掃查速度，對被測試樣進行實時掃查成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)A掃信號設(shè)置閘門，其特征在于:閘門設(shè)置包括跟蹤閘門和數(shù)據(jù)閘門設(shè)置，跟蹤閘門的作用是當(dāng)工件表面不平整時，令數(shù)據(jù)閘門隨跟蹤閘門時間和閥值內(nèi)的觸發(fā)波形保持某一固定延時，數(shù)據(jù)閘門的作用是采集峰值數(shù)據(jù)；閘門的參數(shù)設(shè)置包括起始時間、閘門長度和閥值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將數(shù)據(jù)閘門內(nèi)的峰值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為灰度值，其特征在于:將數(shù)據(jù)閘門的峰值數(shù)據(jù)值按照0-255的灰度圖像映射表計算每點的灰度級G ;灰度值可由下式得出:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將不同灰度值按照線性映射函數(shù)變換為不同的RGB顏色值，其特征在于:數(shù)據(jù)值從小到大的顏色順序為:黑色、藍色、綠色、黃色、紅色；將數(shù)據(jù)范圍自小到大分為4部分，分別映射成RGB顏色值:數(shù)據(jù)值與數(shù)據(jù)范圍最大值的比值在0~0.25部分R、G值保持0不變，B值從0~255遞增；0.25~0.5部分R值保持0不變，G值從0~255遞增，B值從255~0遞減；0.5~0.75部分R值從0~255遞增，G值保持255不變，B值保持0不變；0.75~I部分R值保持255不變，G值從255~0遞減，B值保持0不變；上述映射得到的RGB數(shù)值即為超聲偽彩色圖像對應(yīng)的R、G、B分量。
【文檔編號】G01N29/06GK103808804SQ201410080599
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】徐春廣, 彭凱, 郭祥輝, 肖定國, 樊瓊, 楊柳 申請人:北京理工大學(xué)