亚星游戏官网-www.yaxin868.com

一种超声探测成像方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种超声探测成像方法，包括以下步骤：步骤1、步进电机驱动可折叠多级旋转超声探头，所述可折叠多级旋转超声探头的超声探头发射超声信号，并采集超声回波探测信号并传给探测主机；步骤2、信号处理模块对超声探头位置信息进行定位计算，将位置信息传给探测主机；步骤3、探测主机对拾取的超声回波探测信号进行成像，并根据位置信息进行图像拼接，获得探测目标的图像；步骤4、图像显示器显示图像；本发明还公开了一种实现超声探测成像方法的装置，包括：吸盘、图像显示器、探测主机、电源模块、信号处理模块和可折叠多级旋转超声探头。具有装置简单，易于操作，方便控制和精度高等优点。
【专利说明】一种超声探测成像方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探测范围灵活可调的超声探测技术，特别涉及一种超声探测成像方法与装置。
【背景技术】
[0002]随着科技日益发展，对探测区域要求灵活多变且要对探测物体内部特性进行探测的超声探测技术也显得越来越重要，这类探测技术在工业、医疗、安全以及科研领域都有着广泛应用，像是工业超声检测、医疗超声探测等等都离不开探测区域灵活多变的超声探测技术。因此，高精度、低成本、探测区域灵活的超声探测技术显得尤为重要和迫切。目前针对物体内部信息进行扫描探测主要采用线阵探测和面阵探测两种方式。线阵探测方式是指将探测元件排列成一行，然后通过被探测物体和改行探测元件的相对匀速运动(一般是被探测物体匀速运动)进行对探测物体的逐行连续扫描，进而将一行行的图像进行拼接等处理，将多行线阵图像组成面阵图像。而面阵探测方式是指将探测元件直接排成一个矩阵，用排列好的探测元件直接对被探测物体进行探测得到面阵图像。面阵探测方式比较直观、探测速度快，但所需探测元件比较多，成本较高，而且每行的探测元件一般比线阵少故探测精度也受到限制；线阵探测方式只有一行探测元件，因此可以布置相对面阵密集的探测元件以达到该行有较高的探测精度，但线阵探测方式需要进行图像的拼接因此需要较为复杂的图像处理方法。超声探测技术从探测方式也分为手动探测和自动探测。手动探测的探测区域灵活可变，但是由于不知道超声探头的准确位置，导致探测后处理的图像拼接上带来很大麻烦，使得探测后处理算法复杂，成像准确性不高。自动探测由于知道超声探头的位置信息，很容易处理探测后处理的图像拼接问题，但是这种探测一般探测区域是固定的。

【发明内容】

[0003]本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种超声探测成像方法，该方法利用了可折叠多级旋转超声探头进行区域扫描，可折叠多级旋转超声探头在步进电机的驱动下按照固定时间间隔采集探测区域信息，进行成像，最后通过图像处理技术实现各行图像的拼接。
[0004]本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现超声探测成像方法的装置，该装置采用了线阵探测技术，结构简单，在区域扫描中超声探头定位准确，易于操作，方便控制，精度高。
[0005]本发明的首要目的通过下述技术方案实现:一种超声探测成像方法，包括以下步骤:
[0006]步骤1、步进电机驱动可折叠多级旋转超声探头，所述可折叠多级旋转超声探头的超声探头发射超声信号，采集超声回波探测信号并传给探测主机；
[0007]步骤2、信号处理模块对超声探头的位置信息进行定位计算，将位置信息传给探测主机；[0008]步骤3、探测主机对拾取的超声回波探测信号进行成像，并根据位置信息进行图像拼接，获得探测目标的图像；
[0009]步骤4、探测主机将得到的图像通过图像显示器显示出来；
[0010]在步骤2中，进行所述定位计算的方法包括以下步骤:
[0011]步骤21、步骤I中所述的可折叠多级旋转超声探头具有η个步进电机和n-Ι个支杆，η为大于2的正整数；第n-Ι支杆Llri的左端通过第η_1步进电机Olri与吸盘I相连接，第n-Ι支杆Llri的右端通过第n-2步进电机0n_2与第n_2支杆Ln_2的左端相连接,第n_2支杆Ln_2的右端通过第n-3步进电机0n_3与第n-3支杆Ln_3的左端相连接,依此类推,直到第2支杆L2的右端通过第I步进电机O1与第I支杆L1的左端相连接，第I支杆L1的右端通过步进电机O与超声探头L的左端相连接，超声探头L的右端设为R ；
[0012]步骤22、固定吸盘I，设第n-ι步进电机Olri点的坐标为坐标原点(O，O )，并在坐标原点建立平面直角坐标系，第n-Ι支杆Llri与水平正方向的夹角为α，第n-2支杆Ln_2与水平正方向的夹角为β，依此类推，直到超声探头L与水平正方向的夹角为r，则第n-2步进电机0n_2点的坐标为on_2 (xn_2, yn_2):
【权利要求】
1.一种超声探测成像方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、步进电机驱动可折叠多级旋转超声探头，所述可折叠多级旋转超声探头的超声探头发射超声信号，采集超声回波探测信号并传给探测主机； 步骤2、信号处理模块对超声探头位置信息进行定位计算，将位置信息传给探测主机；步骤3、探测主机对拾取的超声回波探测信号进行成像，并根据位置信息进行图像拼接，获得探测目标的图像； 步骤4、探测主机将得到的图像通过图像显示器显示出来； 在步骤2中，进行所述定位计算的方法包括以下步骤: 步骤21、步骤I中所述的可折叠多级旋转超声探头具有η个步进电机和n-Ι个支杆,η为大于或等于2的正整数；第n-Ι支杆(Llri)的左端通过第n-Ι步进电机(Olri)与吸盘相连接，第n-Ι支杆(Llri)的右端通过第n-2步进电机(0n_2)与第n_2支杆(Ln_2)的左端相连接，第n-2支杆(Ln_2)的右端通过第n-3步进电机(0n_3)与第n_3支杆(Ln_3)的左端相连接,依此类推，直到第2支杆(L2)的右端通过第I步进电机(O1)与第I支杆(L1)的左端相连接，第I支杆(L1)的右端通过步进电机(O)与超声探头(L)的左端相连接，超声探头(L)的右端为(R)； 步骤22、固定吸盘,设第n-Ι步进电机(Olri)点的坐标为坐标原点(0,0),并在坐标原点建立平面直角坐标系，第n-Ι支杆(Llri)与水平正方向的夹角为α，第n-2支杆(Ln_2)与水平正方向的夹角为β，依此类推，直到超声探头(L)与水平正方向的夹角为r，则第n-2步进电机(0n_2)的坐标为 on_2(xn_2, yn_2):
2.根据权利要求1所述的超声探测成像方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤: 步骤31:探测主机根据发收的超声信号，在信号收发的探测区域根据B超成像方法，得到探测区域的图像； 步骤32:图像的拼接:根据数字信号处理模块获得的探测位置信息，探测主机将获得探测区域的图像放到相应位置上，对扫描获取的图像进行拼接；步骤33:重复步骤31至32，直到得到扫描区域完整的图像为止。
3.根据权利要求1所述的超声探测成像方法，其特征在于，所述步骤I包括以下步骤: 步骤11、根据扫描区域的大小和形状，将吸盘固定在合适的位置； 步骤12、设置各级步进电机的速度，超声探头在步进电机的驱动下进行扫描采集探测区域的反射超声信号，形成超声回波探测信号； 步骤13、将超声回波探测信号传给探测主机。
4.根据权利要求1所述的超声探测成像方法，其特征在于，在步骤I中，所述的可折叠多级旋转超声探头具有二个步进电机和一个支杆，在步骤2中，进行所述定位计算的具体方法包括以下步骤: 步骤A、把第I支杆(L1)的左端通过第I步进电机(O1)与吸盘相连，第I支杆(L1)的右端通过步进电机(O)与超声探头(L)的左端相连，超声探头(L)的右端设为(R)； 步骤B、固定吸盘，设第I步进电机(O1)的坐标为坐标原点(0，0)，并在坐标原点建立平面直角坐标系，第I支杆(L1)与水平正方向的夹角为α，超声探头(L)与水平正方向的夹角为β，那么步进电机(O)的坐标为:.Vn = L1 cos a
5.根据权利要求1所述的超声探测成像方法，其特征在于，在步骤I中，所述的可折叠多级旋转超声探头具有三个步进电机和二个支杆，在步骤2中，进行所述定位计算的具体方法包括以下步骤: 步骤1、把第2支杆(L2)的左端用第2步进电机(O2)与吸盘相连接，把第2支杆(L2)的右端用第I步进电机(O1)与第I支杆(L1)左端相连接；把第I支杆(L1)的右端用步进电机(O)与超声探头(L)的左端相连接，超声探头(L)右端设为(R)； 步骤I1、固定吸盘，设第2步进电机(O2)的坐标为坐标原点(0，0)，并在坐标原点(0，O)建立平面直角坐标系，第2支杆(L2)与水平正方向的夹角为α，第I支杆(L1)与水平正方向的夹角为β，超声探头(L)与水平正方向的夹角为Y，则第I步进电机(O1)点的坐标O1 (x1； Y1)为:
6.一种实现权利要求1所述的超声探测成像方法的装置，包括:吸盘、图像显示器、探测主机、电源模块和信号处理模块，其特征在于，还包括可折叠多级旋转超声探头，所述可折叠多级旋转超声探头包括可折叠多级旋转支架和超声探头，所述可折叠多级旋转支架包括至少两个支杆，所述支架依次活动连接，所述吸盘和超声探头通过可折叠多级旋转支架活动连接，所述活动连接处设置有步进电机；所述步进电机用于将电脉冲信号转变为角位移或线位移，当步进电机的步进驱动器接收到脉冲信号时，步进驱动器驱动步进电机按照设定的方向转动一个相应的角度，并通过脉冲频率来控制步进电机转动的速度和加速度，通过步进电机转动的速度和加速度控制支杆和超声探头的旋转速度和超声探头的扫描速度；所述吸盘用于把可折叠多级旋转超声探头安置在合适的位置； 所述图像显示器、探测主机、信号处理模块、可折叠多级旋转超声探头和电源模块依次连接，电源模块还和信号处理模块连接； 所述图像显示器、信号处理模块和超声探头均与探测主机电气连接，信号处理模块和步进电机电气连接，超声探头在步进电机的驱动下匀速扫描探测区域，获得超声探测回波信号，并将采集到的超声探测回波信号返回给探测主机进行成像处理；步进电机将定位信号返回给信号处理模块处理后，返回给探测主机具体的位置信息，探测主机接收经信号处理模块处理过的位置信息后，进行图像的拼接，并通过图像显示器将图像显示出来。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括无线收发模块，所述无线收发模块、信号处理模块、可折叠多级旋转超声探头和电源模块依次连接，所述电源模块还和无线收发模块相连接； 所述图像显示器、信号处理模块、超声探头均与无线收发模块电气连接，探测主机通过无线收发模块与信号处理模块和超声探头进行无线通信。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述步进电机为开环控制元步进电机；所述超声探头为线阵超声探测阵列，所述线阵超声探测阵列在步进电机的驱动下做匀速运动，对探测区域进行扫描，并实时传输光电变换信号和进行动态测量，以获取超声回波探测信号，所述线阵超声探测阵列拾取探测区域的超声探测回波信号，信号处理模块对探测区域的位置信息进行处理，探测主机将获取的超声探测回波信号和位置信息进行成像和拼接生成图像，最后将图像发送给图像显示器。
【文档编号】G01S15/89GK103954966SQ201410144020
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】韦岗, 宁更新 申请人:华南理工大学