[发明专利]一种超声探测成像方法与装置

说明书

技术领域

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

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

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。

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。

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：

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的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1中所述的可折叠多级旋转超声探头具有n个步进电机和n-1个支杆，n为大于2的正整数；第n-1支杆L_n-1的左端通过第n-1步进电机O_n-1与吸盘1相连接，第n-1支杆L_n-1的右端通过第n-2步进电机O_n-2与第n-2支杆L_n-2的左端相连接，第n-2支杆L_n-2的右端通过第n-3步进电机O_n-3与第n-3支杆L_n-3的左端相连接，依此类推，直到第2支杆L₂的右端通过第1步进电机O₁与第1支杆L₁的左端相连接，第1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；

步骤22、固定吸盘1，设第n-1步进电机O_n-1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-1支杆L_n-1与水平正方向的夹角为α，第n-2支杆L_n-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O_n-2点的坐标为o_n-2(x_n-2,y_n-2)：