[发明专利]低功耗超声全聚焦成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种低功耗超声全聚焦成像方法，设成像区域内任意一个成像点的全聚焦成像时间为一个成像帧周期，则每一个所述成像帧周期具有N个内同步周期，每一个所述内同步周期包括采样时间段和成像处理时间段，并在成像处理时间段内关断超声信号采样模块以降低功耗；其中，成像帧周期表示针对同一个成像点依次激发N个阵元并接收到N×N个A扫数据的成像时间；内同步周期表示激发其中一个阵元后接收到N个A扫数据的成像时间；采样时间段为内同步周期中激发一个阵元并接收到N个A扫数据的采样时间；成像处理时间段表示内同步周期中接收到N个A扫数据后所需的成像处理时间；N为超声探头的阵元数量。本发明还公开了一种低功耗超声全聚焦成像系统。

技术领域

本发明属于超声无损检测技术领域，具体的为一种低功耗超声全聚焦成像系统及方法。

背景技术

超声检测技术是工业无损检测领域的一种常用方法，而超声相控阵技术具有快速、准确和适应性强等优点，在实际的超声检测中应用很广泛。超声相控阵检测技术通过控制各个阵元的脉冲信号的发射时延和接收时延，来实现超声声束的聚集、偏转，以获得较好的成像效果。但由于超声相控阵只能进行一个点或几个点的实时聚焦检测，因而存在检测效率低，精度差的缺点。

超声全聚焦成像技术是近年来兴起的一种超声无损检测技术。超声全聚焦成像技术对多个阵元采集超声回波数据，即全矩阵数据，能够对被检物体内的任意区域内的任意多个点进行聚焦成像，检测效率高，缺陷表征精度能力更强。但全聚焦成像系统在成像计算前需先采集完所有阵元的数据，再对图像逐点进行聚焦运算处理，运算复杂。阵元越多，成像分辨率越大，则全聚焦成像需要耗费的时间越长。

现有的全聚焦成像系统主要由超声信号采样模块、超声信号发射模块、超声全聚焦成像处理模块和图像显示模块组成。其中超声信号采样模块由多个独立的超声信号采集通道组成，通常情况下，平均一个采集通道的功率在0.5W到2W之间，因此每个超声信号采集通道都有不小的功耗，而全聚焦成像系统在保证其成像实时性的情况下，N个阵元的全聚焦成像一般需要N或N/2个独立的超声信号采集通道。当N比较大时(N大于或等于32时)，整个系统的超声信号采样模块会很庞大，当该全聚焦系统工作时，硬件功耗会非常高。

发明内容

现有的超声全聚焦成像系统的超声信号采集通道的数量一般都较多，导致整个系统的超声信号采样模块会很庞大，在超声全聚焦成像系统工作时，由于没有对超声信号采样模块进行功耗控制，浪费了很大的功耗，该硬件功耗会非常高。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低功耗超声全聚焦成像系统及方法，能够有效降低功耗。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种低功耗超声全聚焦成像方法，设成像区域内任意一个成像点的全聚焦成像时间为一个成像帧周期，则每一个所述成像帧周期具有N个内同步周期，每一个所述内同步周期包括采样时间段和成像处理时间段，并在成像处理时间段内关断超声信号采样模块以降低功耗；其中，

成像帧周期表示针对同一个成像点依次激发N个阵元并接收到N×N个A扫数据的成像时间；

内同步周期表示激发其中一个阵元后接收到N个A扫数据的成像时间；

采样时间段为内同步周期中激发一个阵元并接收到N个A扫数据的采样时间；

成像处理时间段表示内同步周期中接收到N个A扫数据后所需的成像处理时间；

N为超声探头的阵元数量。

进一步，所述采样时间段的时长t₁≤T_1max，且：

L为超声波在成像区域内检测的最大声程；v为超声波在被测物体内的传输速率。