均匀稀疏矩阵的全聚焦成像算法研究

刘文婧，秦华军，王建国，王少锋

（1.内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古自治区机电系统智能诊断与控制重点实验室，内蒙古 包头 014010；2.内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古 包头 014010）

1 引言

超声相控阵检测是无损检测领域中常用的一种检测方法，在许多领域有着非常广泛的应用［1-4］。在超声相控阵检测成像技术中，全聚焦成像算法［5］作为一种高精度后处理成像技术，其以全矩阵采集数据［6］为基础，是一种离线式成像技术，能够对被检测区域内任意一点进行聚焦，被誉为超声相控阵检测成像中的“黄金法则”。但由于全矩阵数据量较大，难以实现实时成像，无法满足工业检测要求。为解决该问题：在硬件方面，文献［7］利用GPU硬件对成像算法进行并行计算，提高成像效率；文献［8］则利用FPGA并行计算来减小运算时间。文献［9］利用FPGA来加速全聚焦成像效率。虽然通过改善硬件结构可以加速成像速度，但存在发热及价格昂贵等问题［10］。在算法方面，文献［11-12］依据全矩阵数据对称性的特点，利用三角矩阵来减少数据量，但效果不是十分明显；文献［13］提出了基于频域波数算法的TFM 成像技术。该算法虽然避免了声束传播路径的复杂计算，但对于频域内的插值函数要求较高，直接影响到了成像结果。文献［14］使用稀疏阵列增大有效孔径方法减少了运算时间，但未考虑稀疏阵列后的声场变化，影响了成像质量。文献［15］提出了一种用于铝板近距离成像的稀疏TFM 算法，讨论了稀疏接收单元对计算效率和缺陷量化精度的影响。……