CN102928510A - 双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特点是投影数据采集模块（1）与投影数据重排模块（2）连接，投影数据重排模块与反投影模块（3）连接，反投影模块与滤波模块（4）连接，滤波模块与图像显示模块（5）连接；投影数据采集模块（1）按双跨孔距结构布置的换能器，对缺陷区域进行投影扫描采集兰姆波的投影数据；投影数据重排模块（2），将双跨孔距结构采集的投影数据重排为平行投影数据；微分和反投影模块（3），对平行投影数据进行变间距微分和变角度积分的反投影计算；滤波模块（4），对反投影数据进行有限希尔伯特运算，获得物体的重建图像，经由图像显示模块（5）显示重建图像。

Description

双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法

技术领域

本发明涉及一种双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，属于超声波无损检测领域。适用于航空航天、桥梁、输油管道、大型化工储罐的大型装备中，薄板结构的无损检测。

背景技术

薄板结构在大型化工容器、航空航天、轨道、桥梁建筑、水坝、电力设备、输油管道中被广泛使用。薄板结构在加工时常会引入缺陷，如分层、夹杂、孔形缺陷、裂纹缺陷，都会对设备的安全使用构成威胁。同时在使用过程中外部加载以及使用环境的变化，都能引起内部细小缺陷源的扩展，进而造成疲劳破坏，因此，迫切需要对它进行无损检测，以避免事故的发生。

超声无损检测技术的检测能力强，设备简单轻便，对构建及周围环境无污染和危害，使其在无损检测中应用得非常广泛。常用的超声无损检测是纵波和横波检测，但当超声波在薄板特别是厚度在2mm以下的薄板里面传播时，形成了一种新的干涉叠加的超声波形式，即兰姆波。兰姆波具有传播距离长、多模式和频散等特性，与常规超声的逐点扫查不同，兰姆波可在结构的一点发射，另一点接收，可扫查一条线上的信息。若对感兴趣的检测区域沿不同方向进行类似的扫描，得到多源发射-多源接收的兰姆波信息。兰姆波的传播速度的大小是依赖于介质的厚度变化，因此，利用兰姆波某个模式下的走时数据采用计算机层析成像技术就可以反演出该介质的厚度变化分布图，从而获得缺陷区域的图像。

计算机层析成像技术( computed tomography, 简称CT)是利用从不同角度获得的投影数据，以无损的方式重建出物体内部结构图像的一项技术。兰姆波层析成像技术，能够对薄板结构定量地探测到损伤或缺陷的类型、尺寸、位置、形状、取向，利用这些信息不仅能够随时检测设备的健康状况，而且根据断裂力学理论和损伤容限设计，对设备构件的状态、能否继续使用做出评估和判断，及早对存在的安全隐患做出预防和处理措施。

兰姆波层析成像方法根据发射点和接收点的布置方式分有平行投影层析成像、扇束投影层析成像和跨孔层析成像。前两者从医学CT中发展过来，常用基于Radon理论的解析算法，但要求射源绕固定中心旋转。对于平行束投影，设备的实现比较困难；对于扇束投影，由于重建区域不是在射源区域内紧支撑的，投影数据存在截断，很难获得精确的重建结果。后者是从地震CT中发展过来，因其结构不满足Radon变换需要的数学模型常用迭代算法。

经对现有技术的文献检索发现，Eugene等人在Journal of the Acoustical Society of America上发表的论文Fan beam and double crosshole Lamb wave tomography for mapping flawsin aging aircraft structures，研究了采用迭代方法对换能器扇束和双跨孔距排列的兰姆波层析重建，该方法可定量检测飞行器的缺陷。国内也有高校开展兰姆波的研究。经过对国内相关专利检索，申请号为200810240571.7的发明专利申请公开适合钢质储罐底板的导波在线检测方法（公开日2010-06-30），该方法虽然用滤波反投影算法对兰姆波数据采进行重建，但因采用平行投影数据方式，图像的重建质量受限于数据采集时间和设备成本。

因此，目前基于兰姆波薄板结构的层析重建方法常采用扇束和双跨孔距结构利用迭代算法进行重建。相对解析重建算法，迭代重建算法属于近似重建算法，具有易于处理投影数据截断，适合非圆扫描轨迹的层析重建，可引入物体先验信息的优点。其缺点是重建速度慢，易收敛于离初始值最近的解。此外，迭代算法属于前驱动模型，即重建图像需要沿射线方向进行权重采样。对于双跨孔距结构，从每个换能器发出的射线呈扇束状，相对重建图像的分辨率，对扇束状的射束进行权重采样存在过采样和欠采样的问题，在重建过程中需要沿射线方向进行变分辨率的重采样，否则重建图像将出现伪象。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特点是将双跨孔距采集到的投影数据重排为平行束，利用解析重建算法进行重建。避免了双跨孔距迭代方法分辨率低，重建精度不高的缺点，同时也避免了扇束投影层析重建方法数据截断，提高了重建图像精度，为薄板结构的检测提供方法支撑。

本发明的目的由以下技术措施实现：

双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法包括投影数据采集模块，投影数据重排模块，微分和反投影模块，滤波模块，图像显示模块；投影数据采集模块与投影数据重排模块连接，投影数据重排模块与微分和反投影模块连接，微分和反投影模块与滤波模块连接，滤波模块与图像显示模块连接；投影数据采集模块按双跨孔距结构布置的换能器，对缺陷区域进行投影扫描，每个换能器交替顺次发出兰姆波，其余换能器按既定规则采集兰姆波的投影数据；投影数据重排模块，将双跨孔距结构采集的投影数据重排为平行投影数据；微分和反投影模块对平行投影数据进行变间距微分和变角度积分的反投影计算；滤波模块对反投影数据进行有限希尔伯特运算，获得物体的重建图像，经由图像显示模块显示重建图像。

所述投影数据采集模块由换能器控制单元和成像区域构成，投影数据采集模块与投影数据重排模块连接。

所述双跨孔距结构，包含按照双跨孔距排列的多个换能器单元，双跨孔距每个边上换能器个数相等，每边个数为n(n≥8)，相邻两个换能器之间的距离相等，整个换能器排列成中心对称。

所述双跨孔距等距排列的换能器，采用脉冲工作方式交替顺次发出兰姆波，当某一边的某个换能器发出兰姆波时，双跨孔距排列中其余三边中最多有两边上的换能器接收兰姆波走时信号，并将走时信号转换为投影数据。

所述投影数据重排模块，用于将双跨孔距采集的投影数据转换为[0,180o]扫描区间的平行束投影数据。

所述投影数据重排模块（2）是将采集的投影数据重排为径向变投影个数、径向变投影间距和轴向变转角采样的平行束投影数据：

所述轴向变转角采样，每个转角位置相对于y轴的夹角为：

$\begin{array}{c}\{\mathrm{arctg}\frac{0}{n},\mathrm{arctg}\frac{1}{n},...,\mathrm{arctg}\frac{n}{n},\mathrm{arctg}\frac{n}{n-1},...,\mathrm{arctg}\frac{n}{1},\frac{\mathrm{\π}}{2},\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{1}{n},...,\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{n},\\ \frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{n-1},...,\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{1}\};\end{array}$

所述径向变间距，在每个转角位置处其值为：

在[0,45o]和(90o,135o]角度范围内，径向间距dρ=ds·cosθ，

在(45o,90o]和 (135o,180o)角度范围内，径向采样间距dρ=ds·sinθ，

其中，θ表示转角，ds表示双跨孔距每边相邻换能器之间距离；

所述径向变投影个数，在每个转角位置处其值为：

{n, n+1, … , 2n, 2n-1, … , n , n+1, … , 2n,2n-1, … , n+1}。

所述微分和反投影模块，对投影数据进行变间距的微分，在对变微分后的投影数据进行变角度的积分，积分的上下限分别为0o和180o。微分和反投影数据输出的结果是沿笛卡尔坐标轴的反投影数据。

所述滤波模块分别沿若干条平行于笛卡尔坐标y轴方向进行有限希尔伯特逆变换，得到沿笛卡尔坐标轴的重建图像。

所述有限希尔伯特变换是沿笛卡尔坐标轴方向进行的有限希尔伯特变换，要求反投影区域大于双跨孔距排列的换能器所包围的区域，再进行滤波，获得较精确的重建图像。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明适合大型薄板结构的层析成像，换能器的分布比较稀疏，避免角度方向的插值，在径向方向的部分插值，也是在射线密度比较集中，减小了径向方向插值所引进的误差。

附图说明

图1 为双跨孔距兰姆波层析成像系统框图

1数据采集模块，2投影数据重排模块，3微分和微分和反投影模块，4滤波模块，5图像显示模块。6换能器控制单元，7成像区域，8换能器

图2 为双跨孔距换能器布置图

图3为双跨孔距换能器数据采集分解图

(a)为下边发送兰姆波的接收示意图

(b)为右边发送兰姆波的接收示意图

(c)为上边发送兰姆波的接收示意图

(d)为左边发送兰姆波的接收示意图

图4 为不需要重采样的兰姆波数据图

(a)为上下对边间兰姆波数据不需重采样

(b)为左右对边间兰姆波数据不需重采样

图5 为需要重采样的兰姆波数据图

(a)为下左邻边间兰姆波数据需要重采样

(b)为右下邻边间兰姆波数据需要重采样

(c)为下右邻边间兰姆波数据需要重采样

(d)为左上邻边间兰姆波数据需要重采样

图6 为重排平行束基本原理示意图

(a)为0度平行投影数据

(b)为

度平行投影数据

(c)为度平行投影数据

图7 为重排平行束实施原理示意图

(a)为[0,45o)重排平行投影数据

(b)为[45o,90o)重排平行投影数据

(c)为[90o, 135o) 重排平行投影数据

(d)为[135o,180o) 重排平行投影数据

图8 为平行束极坐标系统及反投影区域图

图9 为相邻转角径向平行束投影奇偶性

(a)为径向奇数平行投影数据

(b)为径向偶数平行投影数据

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整。

实施例：

如图1所示，双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法包括投影数据采集模块1，投影数据重排模块2，微分和反投影模块3，滤波模块4，图像显示模块5，投影数据采集模块1与投影数据重排模块2连接，投影数据重排模块与微分和反投影模块3连接，微分和反投影模块与滤波模块4连接，滤波模块与图像显示模块5连接，投影数据采集模块1按双跨孔距结构布置的换能器，对缺陷区域进行投影扫描，每个换能器交替顺次发出兰姆波，其余换能器按既定规则采集兰姆波的投影数据；投影数据重排模块2，将双跨孔距结构采集的投影数据重排为平行投影数据；微分和反投影模块3，对平行投影数据进行变间距微分和变角度积分的反投影计算；滤波模块4，对反投影数据进行有限希尔伯特运算，获得物体的重建图像，经由图像显示模块5显示重建图像。

所述投影数据采集模块1由换能器控制单元6和成像区域7构成，投影数据采集模块与投影数据重排模块2连接。

双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法由以下步骤实施：

1、兰姆波数据采集模块

如图2所示，换能器按照双跨孔距排列板厚为1mm、边长为100mm的正方形铝板上，每边换能器的个数n均为20，相邻换能器之间的距离ds均为2.5mm，整个换能器排列成中心对称。换能器采用脉冲工作方式交替顺次发出兰姆波，用于发射穿透待检查物体的兰姆波走时信号。

如图3所示当某一边的某个换能器发出兰姆波时，其余三边中最多有两边上的换能器接收兰姆波走时信号，并将走时信号转换为投影数据。图中深灰色实线圆点代表发射兰姆波的换能器，浅灰色实线圆点代表接收兰姆波的换能器，虚线代表不发射和不接收兰姆波的换能器。当下边和右边上的换能器交替顺次发射兰姆波时，其左邻边和对边上的换能器同时接收兰姆波，而其右邻边上的换能器既不发射也不接受兰姆波，如图3(a)和(b)。当上边和左边的换能器交替顺次发射兰姆波时，仅其左邻边上的换能器接收兰姆波，而其右邻边和对边上的换能器既不发射也不接受兰姆波，如图3(c)和(d)。

上述采集到的投影数据两两换能器间均有连线，相当于每个换能器发射兰姆波时其余的换能器都在接收投影数据，使得换能器围绕重建区域转360度，因此其采集到的投影数据是完备，即不是有限角度的投影数据，也不是径向方向截断的投影数据。

图4和图5代表了投影数据重排为平行束时是否需要重采样的数据采集示意图。双跨孔距排列的换能器所采集的投影个数与每边换能器的个数n有关，系统采集的投影个数为6n²，这些投影数据在转换为平行束的投影数据时，不需要重采样的投影个数为2n²+4n，需要重采样的投影个数为4n²-4n。

图4示出的投影数据在重排过程中不需要进行重采样的兰姆波数据，如图4(a)所示，双跨孔距下边换能器交替顺次向对边发射兰姆波，对边上的所有换能器交替顺次同时接收兰姆波。如图4(b)所示，双跨孔距右边换能器交替顺次向对边发射兰姆波，对边上的所有换能器交替顺次同时接收兰姆波。这些采集到的投影数据必属于某个投影角度和某个径向方向的投影数据。

图5示出的投影数据在重排过程中除与对角线平行的射线外均不能直接用于重排后的投影数据，需要进行插值操作，才可获得平行投影数据。如图5(a)、(b)、(c)和(d)所示，双跨孔距每边换能器交替顺次向其左邻边发射兰姆波，邻边上的所有换能器同时接收兰姆波。这些兰姆波数据均需要重采样。为便于获得平行投影数据，相邻边发射的投影数据需要对等互存储，例如，右边向下边发射的投影数据，直接存储在右边的节点数据结构中，同时也存储于下边对应的节点的数据结构中。

2、投影数据重排模块

如图6所示，深灰色实线圆点代表发射换能器，浅灰色实线圆点代表接收换能器，虚线圆点代表虚拟换能器。虚拟换能器表示双跨孔距阵列中不包含的换能器，但可以可沿某一边等距在双跨孔距外侧布置，根据需求可作为发射/接收换能器。因此，当双跨孔距某一边布置的发射换能器向其对边的接收换能器顺次沿逆时针方向错切一个换能器距离发射兰姆波，每次均可获得某投影角度方向的平行投影数据。从图6中可看出，射线两端若过双跨孔距布置的换能器，其对应的投影数据可通过采集系统直接获得；射线一端若过虚拟换能器，另一端必过双跨孔距布置的换能器，其对应的投影数据不能通过采集系统直接获得，但可通过插值操作获得。

从图6中还可看出每个投影方向上的平行投影数据个数和间距是变化的。射线投影方向与y轴的夹角记为平行束转角θ。图6(a)中平行束的转角为0o，(b)中平行束的转角度数为

，而(c)中平行束的转角为

，由此可推断出平行束的转角也是变化的。

将双跨孔距采集的投影数据重排为[0o,180o)范围的平行投影数据平行束时，按转角划分成[0,45o)，[45o,90o)，[90o,135o)和[135o,180o)四个角度范围进行，每个角度范围内有n个投影。

每个投影角度上投影个数不同，每个角度投影个数为：

{n, n+1, … , 2n, 2n-1, … , n , n+1, … , 2n,2n-1, … , n+1}。

图7(a)、(b)、(c)和(d)分别示出了[0,45o)，[45o,90o)，[90o,135o)和[135o,180o)角度范围一个平行投影示例。

图7(a)，属于[0,45o)转角范围。假设用j表示投影角度采样索引，索引的起始下标为1，终止下标为n。第j个投影角度，其投影个数为n+j-1。不需要插值的投影个数为n-j+1，下边从编号为j的换能器到编号为n的换能器分别向对边编号为1到n-j+1换能器发射的投影数据直接属于第j个投影角度从第j个到第n个平行投影数据；需要插值的投影个数为2j-2，需要插值的投影数据对称分列于不需要插值的投影数据的两侧，即左侧投影射线与左边的交点y坐标值对称等于右侧投影射线与右边的交点。下边从编号从1到j-1的换能器发射的投影射线与左边的交点y坐标值为(i-0.5)ds·ctgθ_j，其中i为下边换能器从1开始的编号。根据交点值从下边其向左邻边发射的投影射线插值获取从第j个投影角度从第1个到第j-1个平行投影数据。上边编号从n到n-j+1与左边的交点y坐标值为(i-0.5)ds· ctg，其中i为下边换能器从1开始的编号。根据交点值从上边向其左邻边发射的投影射线插值获取从第j个投影角度从第n+1个到第n+j-1个平行投影数据。通过以上步骤，可获取前n个投影转角对应的平行投影数据。

图7(c)，属于[90o,135o)转角范围。若投影数据结构沿顺时针旋转90o，其重排平行束的过程与[0,45o)角度范围的重排过程一致，获得平行投影数据在沿逆时针旋转90o，即可获得[90o,135o)角度范围2n+1到3n个投影角度对应的平行投影数据。

图7(d)，属于[135o,180o)转角范围。假设用j表示投影角度采样索引，索引的起始下标为0，终止下标为n-1。第0个投影角度，投影角度为135o，从下和上边的右相邻边直接检索获得。对于其余投影角度，第j个投影角度，其投影个数为2n-j。不需要插值的投影个数为j个，下边从编号为1到j的换能器分别向对边的编号从n到n-j+1的换能器发射的投影数据属于第3n+j+1个投影角度从第n-j+1到第n个的平行投影数据；需要插值的投影个数为2n-2j个，需要插值的投影数据对称分列于不需要插值的投影数据的两侧，即左侧投影射线与左边的交点y坐标值对称等于右侧投影射线与右边的交点。上边从编号从1到n-j的换能器发射的投影射线与左边的交点y坐标值为n·ds+(i-0.5)ds·tgθ_3n+j+1，其中i为3边换能器从1开始的编号。根据交点值从上边其向右邻边发射的投影射线插值获取第3n+j+1个投影角度从第1到第n-j个的平行投影数据。下边编号从n到j+1与2边的交点y坐标值为n·ds+(i-0.5)ds·tgθ_3n+j+1，其中i为下边换能器从1开始的编号。根据交点值从下边向其右邻边发射的投影射线插值获取第3n+j+1个投影角度从第n+1到第2n-j个的平行投影数据。通过以上步骤，可获取3n+1到4n个投影转角对应的平行投影数据。

图7(b)，属于[45o,90o)转角范围。若投影数据结构沿顺时针旋转90o，其重排平行束的过程与[135o,180o)角度范围的重排过程一致，获得平行投影数据在沿逆时针旋转90o，即可获得[45o,90o)角度范围n+1到2n个投影角度对应的平行投影数据。

经过重排后，可获得[0o,180o)转角范围内的平行投影数据，记为P(ρ,θ)，其中，ρ表示投影数据径向采样坐标，θ表示投影转角。图8示出了ρ和θ的几何含义，图中若干条相互平行的虚线表示投影转角θ时的平行投影方向，与该投影方向垂直的方向即为投影的径向方向，径向方向的采样就用ρ表示，其坐标原点与直角坐标系xoy的原点重合。

3、微分和反投影模块

微分和反投影模块接收重排后的平行投影数据P(ρ,θ)，包括对平行数据投影沿径向方向的变间距微分和变转角的反投影模块。主要的计算公式如下：

$\mathrm{Hg}(x,y)={\∫}_0^{\mathrm{\π}}\frac{\∂p(\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ})}{\∂p}\mathrm{d\θ}$

上式中，

为平行投影数据关于径向变量ρ的微分。投影间距

值随着投影转角θ不同而不同，计算公式式为：

其中，ds表示同边两相邻换能器之间的距离，θ表示投影转角。

平行投影数据关于径向变量ρ的微分则可表示为：

相邻投影转角值是不同，其计算公式为：

$\begin{array}{c}\{\mathrm{arctg}\frac{0}{n},\mathrm{arctg}\frac{1}{n},...,\mathrm{arctg}\frac{n}{n},\mathrm{arctg}\frac{n}{n-1},...,\mathrm{arctg}\frac{n}{1},\frac{\mathrm{\π}}{2},\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{1}{n},...,\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{n},\\ \frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{n-1},...,\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{1}\}.\end{array}$

相邻转角的差值Δθ值也是不同的，其计算公式为：

${\mathrm{\Δ\θ}}_j=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\θ}}_{j+1}-{\mathrm{\θ}}_j,& j\∈\{\mathrm{1,2},...,4n-1\}\\ \mathrm{\π}-{\mathrm{\θ}}_j,& j=4n\end{array}\right.$

由此，可获得反投影的公式：

其中，反投影点(x,y)与变量(ρ,θ)的关系如下：

ρ=x·cosθ+y·sinθ

反投影点通过上述公式获取每个投影投影角度θ的微分值，在沿着投影角度方向进行累加，获得[0o, 180o)角度方向的反投影值。在检索微分值时，投影射线个数奇偶交替出现，其值为：

{n, n+1, … , 2n, 2n-1, … , n , n+1, … , 2n,2n-1, … , n+1}。

如图9示出了相邻转角两个平行投影射线个数与径向坐标系统原点的关系图。若投影射线个数为奇数时，位于中间的射线径向必过坐标原点，如图9(a)所示。而若投影射线个数为偶数时，投影射线没有过径向坐标原点，与原点最近的径向值为

，如图9(b)所示。相应的索引值计算公式如下：

得到上述的索引值，即可通过线性插值获取反投影值。

4、滤波模块

反投影数据会送入滤波模块，进行有限希尔伯特逆变换。有限希尔伯特要求物体函数f(x,y)具有紧支撑特点。为此，反投影区域要比重建区域略大，如图8所示，双跨孔距内部为重建区域，其外围的矩形区域为反投影区域。

有限希尔伯特逆变换模块用下面的公式从反投影数据中求解出图像重建值，得到重建图像的值f(x,y)：

$f(x,y)=\frac{-1}{\sqrt{R^2-y^2}}({\∫}_{-R}^R\sqrt{R^2-y^{\′2}}\frac{\mathrm{Hg}(x,y^{\′})}{\mathrm{\π}(y-y^{\′})}{\mathrm{dy}}^{\′}+C)$

其中，R表示有限希尔伯特变换的上下限，上下限的长度大于双跨孔距的边长。y是笛卡尔坐标系中的y轴变量；C是一个常数，可以利用下述公式获得：

$C=\frac{-p(x,0)-{\∫}_{-R}^R\frac{1}{\sqrt{R^2+y^2}}{\∫}_{-R}^R\sqrt{R^2-y^2}\frac{\mathrm{Hh}(x,y^{\′})}{\mathrm{\π}(y-y^{\′})}{\mathrm{dy}}^{\′}\mathrm{dy}}{{\∫}_{-R}^R\frac{1}{\sqrt{R^2-y^2}}\mathrm{dy}}$

其中，p(0,x)表示投影转角θ为0时的投影积分值。

最后所获得的重建值送到显示模块进行显示和缺陷识别。

Claims (9)

1.一种双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于该检测方法包括投影数据采集模块（1），投影数据重排模块（2），微分和反投影模块（3），滤波模块（4），图像显示模块（5）；投影数据采集模块（1）与投影数据重排模块（2）连接，投影数据重排模块与微分和反投影模块（3）连接，微分和反投影模块与滤波模块（4）连接，滤波模块与图像显示模块（5）连接；投影数据采集模块（1）按双跨孔距结构布置的换能器，对缺陷区域进行投影扫描，每个换能器交替顺次发出兰姆波，其余换能器按既定规则采集兰姆波的投影数据；投影数据重排模块（2），将双跨孔距结构采集的投影数据重排为平行投影数据；微分和反投影模块（3），对平行投影数据进行变间距微分和变角度积分的反投影计算；滤波模块（4），对反投影数据进行有限希尔伯特运算，获得物体的重建图像，经由图像显示模块（5）显示重建图像。

2.如权利要求1所述双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述投影数据采集模块（1）由换能器控制单元（6）和成像区域（7）构成，投影数据采集模块与投影数据重排模块（2）连接。

3.如权利要求1所述双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述双跨孔距结构，包含按照双跨孔距排列的多个换能器单元，双跨孔距每个边上换能器个数相等，每边个数为n(n≥8)，相邻两个换能器之间为等距排列，整个换能器排列成中心对称。

4.如权利要求1或3所述双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述双跨孔距等距排列的换能器采用脉冲工作方式交替顺次发出兰姆波，当某一边的某个换能器发出兰姆波时，双跨孔距排列中其余三边中最多有两边上的换能器接收兰姆波走时信号，并将走时信号转换为投影数据。

5.如权利要求1所述双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述投影数据重排模块（2），用于将双跨孔距采集的投影数据转换为[0,180o]扫描区间的平行束投影数据。

6.如权利要求1或5的双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述投影数据重排模块（2）是径向变投影个数、径向变投影间距和轴向变转角采样的平行束投影数据：

所述轴向变转角采样，每个转角位置相对于y轴的夹角为：

$\begin{array}{c}\{\mathrm{arctg}\frac{0}{n},\mathrm{arctg}\frac{1}{n},...,\mathrm{arctg}\frac{n}{n},\mathrm{arctg}\frac{n}{n-1},...,\mathrm{arctg}\frac{n}{1},\frac{\mathrm{\π}}{2},\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{1}{n},...,\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{n},\frac{\mathrm{\π}}{2}\\ +\mathrm{arctg}\frac{n}{n-1},...,\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{arctg}\frac{n}{1}\};\end{array}$

所述径向变间距，在每个转角位置处其值为：

在[0,45o]和(90o,135o]角度范围内，径向间距dρ=ds·cosθ，

在(45o,90o]和 (135o,180o)角度范围内，径向采样间距dρ=ds·sinθ，

其中，θ表示转角，ds表示双跨孔距每边相邻换能器之间距离；

所述径向变投影个数，在每个转角位置处其值为：

{n, n+1, … , 2n, 2n-1, … , n , n+1, … , 2n,2n-1, … , n+1}。

7.如权利要求1所述双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述微分和微分和反投影模块（3），对投影数据进行变间距的微分，在对变微分后的投影数据进行变角度的积分，积分的上下限分别为0o和180o。微分和反投影数据输出的结果是沿笛卡尔坐标轴的反投影数据。

8.如权利要求1的双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述滤波模块（4）分别沿若干条平行于笛卡尔坐标y轴方向进行有限希尔伯特逆变换，得到沿笛卡尔坐标轴的重建图像。

9.如权利要求1或8所述双跨孔距兰姆波层析重建系统的检测方法，其特征在于所述有限希尔伯特变换是沿笛卡尔坐标轴方向进行的有限希尔伯特变换，要求反投影区域大于双跨孔距排列的换能器所包围的区域，再进行滤波，获得较精确的重建图像。

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