CN101672634B - 超声扫描显微镜c扫描峰值图像的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，涉及超声扫描显微镜设备对采集到的数据处理技术领域。具有以下步骤：a、设置C扫描数据门，以确定检测区域和阈值电压：b、扫描及采用光栅尺同步位置触发产生超声波；c、对该点的峰值电压做数据处理，将最终峰值结果转换为构建图像像素灰度值；d、将每一个点对应的像素灰度值输出到屏幕上构建灰度图像。本发明解决了现有技术中软件触发位置不准确的缺点，具有构建图像位置准确、精度高、图像清晰等优点。如采用前表面跟随技术解决了算法对被测目标表面平面度及放置要求较高的缺点；如采用硬件判别峰值，只返回正负峰值的方法，可减少了软件处理数据量，提高图像构建速度。

Description

超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法

技术领域

本发明涉及超声扫描显微镜设备对采集到的数据处理技术领域，尤其是一种C扫描峰值图像的构建方法。

背景技术

随着电子产品的生产规模越来越大，品种越来越多，电路的集成化程度和生产自动化程度也相应的提高，同时对器件的质量要求也越来越高，为保证器件的可靠性，对封装好的器件进行无损检测是不可缺少的流程，而超声扫描显微镜能够检测X射线检测不敏感的分层、空洞、裂缝等缺陷而应用越来越广泛。超声扫描显微镜是通过运动执行机构扫描轴与步进轴的配合进行光栅式运动，在扫描轴运动的同时发射超声波并接收反射回波，将反射回波的模拟信号转换为数字信号，并通过各种转换算法构建不同种类的检测图像。超声扫描显微镜的常规检测方式包括A扫描波形、B扫描图像、C扫描峰值图像、C扫描声程图像、C扫描相位反转图像、分层扫描图像等。

C扫描峰值图像是超声扫描显微镜最主要的一种检测方式，其获得的是被检测目标设置深度位置的平面图像，可以清楚地反映被检测目标特定深度区域的内部特征，包括位置、形状、尺寸等信息。现有的C扫描图像构建方法为：1、在A扫描波形上设置数据门，也就是设置检测区域及信号阈值；2、扫描过程中当位置计数达到设置数值时通过软件触发的方式触发超声波的发射；3、软件将数据门区域内的所有波形数据取绝对值并进行比较，取出最大值；4、将最大值数据转换为像素灰度值构建图像。这种现有的C扫描图像构建算法要求被检测目标表面平面度较高，并且放置必须足够水平，否则由于器件表面不平整或放置倾斜，将导致数据门设置的位置不准确；同时由于超声波触发及数据采集都采用软件处理，触发位置不够准确，且由于软件处理数据量大，导致图像构建速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，解决了现有技术中软件触发位置不准确的缺点，构建的C扫描图像清晰，可以详细反映器件内部的特征，具有构建图像位置准确、精度高、图像清晰等优点。如采用前表面跟随技术解决了算法对被测目标表面平面度及放置要求较高的缺点；如采用硬件判别峰值，只返回正负峰值的方法，可减少了软件处理数据量，提高图像构建速度。

本本发明的主要技术方案是：一种超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，其特征在于具有以下步骤：

a、设置C扫描数据门，确定检测区域和阈值电压；

b、扫描并发射超声波：扫描过程中对上述的每个位置点发射超声波，采用光栅尺同步位置触发产生超声波：即采用光栅尺作为反馈装置，当光栅尺计数达到预设置值时自动硬件触发产生超声波，无需软件干预；并接收反射回波，采用硬件判别峰值，提取出每一个点在数据门区域中的峰值电压，该峰值可能出现在正相位和负相位；

c、对该点的峰值电压做数据处理，将最终峰值结果转换为构建图像像素灰度值：如果正峰值和负峰值同时都找到，在比较它们的绝对值大小，将绝对值较大的那个转换为对应的灰度值；如果正负峰值中只找到一个，则首先取该峰值的绝对值，再将该绝对值转换为对应的灰度值；如果正负峰值都没有找到，则直接将该点灰度值赋值为0；

d、被测目标检测位置每一个点的图像灰度值输出到屏幕上，按照顺序排列，实现C扫描图像的构建。

所述的a步骤中，也可采用前表面跟随技术：设置前表面数据门，获得前表面反射回波负峰值时间坐标，设置数据门的时间坐标为前表面反射回波信号负峰值时间坐标的相对坐标。

所述的b步骤中，也可记录被测目标前表面反射回波负峰值的时间，并将该时间作为数据门的参考时间，数据门的起始时间为该时间的相对值，解决由于被测目标表面不平整或放置倾斜造成数据门设置不准确的问题。

所述的b步骤中，可以只返回数据门内的正负峰值数据，减少软件处理数据量。

所述的最终峰值结果转换为构建图像像素灰度值的方法可以是：在数据门内将返回区域内正峰值和负峰值的数值及是否找到的标志位，通过比较找出C扫描数据门区域中超声波返回信号绝对最大值，该值介于0V到0.5V之间；判别方法如下：①正负峰值均找到，比较正峰值绝对值和负峰值绝对值，取较大的那个为最终返回信号数值；②仅正峰值找到，将该值作为最终返回信号数值；③仅负峰值找到，将该值作为最终返回信号数值；④正负峰值均未找到，将0V作为最终返回信号数值；设这个最终返回信号值命名为M，求M值对应的图像灰度值G，按照如下计算： $G=[\frac{M}{0.5-0}\×255].$

本发明的积极效果是：与已有技术对比，本发明采用的光栅尺同步位置触发产生超声波解决了现有技术软件触发位置不准确的问题，构建的C扫描图像清晰，可以详细反映器件内部的特征，具有构建图像位置准确、精度高、图像清晰等优点。如采用前表面跟随技术解决了算法对被测目标表面平面度及放置要求较高的缺点；如采用硬件判别峰值，只返回正负峰值的方法，减少了软件处理数据量，提高图像构建速度。从而克服现有技术中长期存在的人们一直想解决而又一直未能解决的对被测目标表面平面度及放置的要求高、构建图像位置不准确、构建速度慢等问题，从而保证了图像构建的精度及速度。

下面结合附图(参见图1～图6)及较佳的实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是在A扫描波形上设置前表面门的示意图。

图2是在A扫描波形上设置数据门的示意图。

图3是正负峰值均找到的示意图。

图4是仅正峰值找到的示意图。

图5是仅负峰值找到的示意图。

图6是正负峰值均未找到的示意图。

图3～6都是简单说明C扫描数据门的峰值判断情况；图中数据门都是用矩形区域来表示的，矩形的左边沿最左边和右边沿分别表示数据门的开始时间和结束时间，矩形的上边沿和下边沿分别表示数据门的正负阈值电压。

具体实施方式

本发明实施例的实现步骤如下：

1、如图1所示，调整超声波探头的位置，观察A扫描波形，使探头聚焦到被检测目标的深度位置上，在前表面反射回波区域设置前表面数据门。

2、如图2所示，在检测目标位置反射回波区域设置C扫描数据门，C扫描数据门采用矩形表示，它包括数据门的开始时间、结束时间和阈值电压三个参数。

3、设置扫描区域，从起始位置开始进行扫描，扫描过程中超声波发射接收装置对光栅尺信号进行计数，当计数达到预设置值时产生超声波。

4、记录被测目标前表面反射回波负峰值的时间，并将该时间作为数据门的参考时间，数据门的起始时间为该时间的相对值，解决由于被测目标表面不平整或放置倾斜造成数据门设置不准确的问题。

5、在步骤2设置的数据门内将返回区域内正峰值和负峰值的数值及是否找到的标志位，通过比较找出C扫描数据门区域中超声波返回信号绝对最大值，该值介于0V到0.5V之间。判别方法如下：①正负峰值均找到(如图3所示)，比较正峰值绝对值和负峰值绝对值，取较大的那个为最终返回信号数值；②仅正峰值找到(如图4所示)，将该值作为最终返回信号数值；③仅负峰值找到(如图5所示)，将该值作为最终返回信号数值；④正负峰值均未找到(如图6所示)，将0V作为最终返回信号数值。为方便后续说明，暂且把这个最终返回信号值命名为M。

6、求M值对应的图像灰度值G，按照如下计算：

$G=[\frac{M}{0.5-0}\×255]$

例如：如果上一步求得的M值为0.2V。那么，

$G=[\frac{0.2}{0.5-0}\×255]=[0.4\×255]=102$

则该点对应的灰度图像的灰度值为102。

7、按照1-6的步骤获取被测目标检测位置每一个点的图像灰度值，将这些像素点按照顺序排列，实现C扫描图像的构建。

Claims (4)

1.一种超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，其特征在于具有以下步骤：

a、设置C扫描数据门，以确定检测区域和阈值电压，采用前表面跟随技术：设置前表面门，获得前表面反射回波负峰值时间坐标，设置C扫描数据门的时间坐标为前表面反射回波负峰值时间坐标的相对坐标；

b、扫描并发射超声波：扫描过程中对扫描区域中的每个位置点发射超声波，采用光栅尺同步位置触发产生超声波：即采用光栅尺作为反馈装置，当光栅尺计数达到预设置值时，自动硬件触发产生超声波，并接收反射回波，采用硬件判别峰值电压，提取出每一个位置点在C扫描数据门检测区域中的峰值电压，该峰值电压可能出现在正相位和负相位；

c、对扫描区域中的每个位置点的峰值电压做数据处理，将最终峰值电压结果转换为构建图像的像素灰度值：如果正峰值电压和负峰值电压同时都找到，再比较它们的绝对值大小，将绝对值较大的那个峰值电压转换为对应的灰度值；如果正负峰值电压中只找到一个，则首先取该峰值电压的绝对值，再将该绝对值转换为对应的灰度值；如果正负峰值电压都没有找到，则直接将该位置点灰度值赋值为0；

d、被测目标检测位置每一个位置点的图像灰度值输出到屏幕上，按照顺序排列，实现C扫描图像的构建。

2.根据权利要求1所述的超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，其特征在于所述的b步骤中，记录被测目标前表面反射回波负峰值电压的时间，并将该时间作为C扫描数据门的参考时间，C扫描数据门的 起始时间为以前表面反射回波负峰值电压到达时间的为零点的相对时间，解决由于被测目标表面不平整或放置倾斜造成C扫描数据门设置不准确的问题。

3.根据权利要求1所述的超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，其特征在于所述的b步骤中，只返回C扫描数据门内的正负峰值电压数据，减少软件处理数据量。

4.根据权利要求1所述的超声扫描显微镜C扫描峰值图像的构建方法，其特征在于所述的最终峰值结果转换为构建图像像素灰度值的方法是：在C扫描数据门内将返回区域内正峰值电压和负峰值电压及是否找到的标志位，通过比较找出C扫描数据门区域中超声波返回信号绝对最大值，该值介于0V到0.5V之间；判别方法如下：①正负峰值电压均找到，比较正峰值电压绝对值和负峰值电压绝对值，取较大的那个为最终返回信号数值；②仅正峰值电压找到，将该值作为最终返回信号数值；③仅负峰值电压找到，将该值作为最终返回信号数值；④正负峰值电压均未找到，将0V作为最终返回信号数值；设这个最终返回信号数值命名为M，求M值对应的图像灰度值G，按照如下计算： 

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