机械扫描式三维超声成像系统软件研制文献综述

 2022-11-03 21:55:44

文献综述(或调研报告):

摘要:当今时代,随着工程技术与医学技术的不断融合发展,超声成像技术得到了广泛的关注和高速发展,超声三维成像技术更是被大量使用于工业、临床诊断等领域。在工业领域,超声成像技术能直观再现工件内部缺陷的大小、形状等,是实现缺陷定性、定位、定量及无损评价的关键技术之一,在无损检测领域有着广泛应用。在临床诊断领域,超声三维成像技术被用于对胎儿发育状况的诊断、心脏疾病检测、腹腔器官检测等,已经成为医疗诊断领域必不可少的技术之一。超声C扫描技术作为超声技术中一种重要的成像方式,在工业以及临床医学方面也有非常广泛的应用。

关键字:超声C扫描、反射性超声成像、超声图像处理、三维重建

1.介绍

随着超声成像技术的发展完善,超声成像技术被广泛应用于工业以及医学领域。医学超声成像技术的历史可以追溯到上世纪中叶,开始的三十年发展缓慢,但伴随计算机、电子科学、图像处理等学科的发展与技术进步,以及其非侵入性、临床应用广泛等优点,使得超声成像技术已成为目前临床不可或缺的、具有重要临床地位和价值的医学成像方式之一[1]。在工业领域,超声成像技术在无损检测中有广泛的应用,例如工件的缺陷检测等。

超声成像的方法有许多,其中包括超声A扫描成像、超声B扫描成像、超声C扫描成像等[2]。传统的超声A扫描图像实际上是超声脉冲回波图形,图像的横纵坐标分别代表超声传播时间、回波高度(超声波振幅)。在同一均匀介质中,传播时间与深度成正比,因此,可通过纵坐标的回波位置确定缺陷深度。但这种回波波形不能直观地显示缺陷形态、大小等特征。B扫描成像显示的是与超声声束传播方向平行且与样品的测量表面垂直的剖面图像。C扫描显示的是样品横截面的图像。与超声A、B扫描成像方法相比较而言,超声C扫描能够更好地将扫描物体的截面图像进行重建,并通过信号处理后能够较为准确地计算出面积信息,可应用于工业中的缺陷检测领域,计算出较为准确地缺陷面积。

2.超声C扫描成像原理及成像系统

2.1超声C扫描成像原理

超声C扫描成像的原理较为简单,是利用超声探伤原理提取垂直于声束指定截面(即横向截面像)的回波信息而形成二维图像的技术,可获取不同截面的信息。但由于C扫描时一般采用逐点逐行进行扫描,其成像的效率较低[3]。C扫描路径一般为:超声换能器(超声探头)需沿着一个平面内的两个方向进行扫描,即进行面扫描(二维扫描),而非线扫描(一维扫描)。为获得某一横断面(与声束轴线垂直)的图像,扫描声束应聚焦在该平面,并从换能器接收到的散射信号中选取对应的该面的信号幅值,调制图像中与物体坐标相对应像素的亮度,可获得该截面的图像。改变扫描声束聚焦的平面,便可获得物体不同深度的C扫描横截面的图像。

2.2 超声C扫描成像系统构成

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