Page 169 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 张金英等： 面向开环扫描系统的超声图像畸变校正方法 165

V/V V/V

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(a) ԔݽAੳଡڀฉηՂ (b) ҝѭՑڀฉηՂ

V/V V/V

t/s t/s
(c) ໚ฉՑڀฉηՂ (d) ࣏࠷ͤྲԫ૱ՑڀฉηՂ
图 5 对 A 扫描超声回波信号的预处理过程
Fig. 5 Preprocessing of ultrasonic A-scan signal
位机。
在连续直线扫描时，上位机发送指令至运动控
制器，驱动三轴位移台按预设路径进行C扫描运动。
为实现机械扫描、脉冲发射及数据采集的同步工作，
运动控制器向步进电机每发送 N 个驱动脉冲，超声
换能器发射一次超声信号并接收回波信号，同时示
波器将该回波信号采集后传输至上位机。如果运动
控制器向步进电机每发送 N 个驱动脉冲，位移台能
够移动相同的长度，则经过MIP 后获得的灰度图像

应无像素错位畸变。然而，如前所述，步进电机的加
图 6 MIP 法获得灰度图像示意图
速、减速过程引入的非线性运动，使得在加速、减速
Fig. 6 MIP method to obtain gray image schematic
阶段，不能保证位移台移动相同长度，因此本文对
3 结果与讨论 如图 7(a) 所示的游戏硬币进行蛇形 C 扫描，经MIP
法获得的灰度超声图像显示了明显的像素错位畸
本文采用如图 2(b) 所示的开环控制方式，利 变，如图7(b)所示。对五角硬币进行梳形C扫描，经
用三轴平移运动位移台带动高频聚焦超声换能器 MIP 法获得的灰度图像及其边缘图像均显示了明
(OLYMPUS V376-SU，30 MHz) 对待测样品 (游戏 显的像素错位畸变，如图 8(a)∼(b) 所示。采用本文
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硬币、五角硬币) 进行蛇形或梳形 C扫描。位移台由 提出的 MIP-Otsu-C M 方法对图 7(b)、图 8(a) 所示
步进电机 (北光世纪 SC100) 驱动，步进电机通过运 的灰度图校正后，得到如图 7(c)、图 8(c) 所示的灰
动控制器与上位机相连。超声换能器与脉冲发 度图，对图8(c)灰度图提取边缘图像如图8(d)所示，
射 -接 收 器 (JSR Ultrasonic DPR 500， 带 宽 可见校正后的图像大幅消除了图像像素错位畸变，
300 MHz) 连接，接收到的回波信号经过脉冲发 准确显示了硬币上的各种文字和图案等信息。在
射 - 接收器的放大、滤波等前置电路处理，由示波 Windows 10操作系统环境下，利用图像处理软件对
器 (R&S RTB2004) 采集后以二进制数据传输至上 本方法代码进行测试运行，平均运行时间约为1.9 s。