CN104655656B - 基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置。该方法以磁波为载体，将磁波从发射到接收的路径视为磁信道，通过传递函数辨识和辨识结果拼接与融合得到反映试件内部空间特性的体传递函数，用该函数及其数学变换进行三维成像并确定内部特征而实现检测。该装置包括数据处理端、发射端和接收端，数据处理端用于宽频检测信号产生、传递函数辨识与融合、参数设置与控制、人机交互等；发射端负责检测信号接收、预处理和磁波信号发射；接收端负责磁波信号接收、放大、数字采样和数据缓存。实施中不需强磁场，检测和数据处理分离，利用软件处理能力提高检测精度，便于检测端设备的小型化和轻型化，在工农业和生物医学等领域有广泛应用前景。

Description

基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置

技术领域

本发明涉及宽频磁波检测技术领域，具体涉及一种可应用于农产品品质检测、人体内部探测成像、缺陷目标识别等基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置。

背景技术

现有无损检测是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，利用声、光、电和磁等特性的变化，借助相关技术对试件内部及表面的结构、性质和变化等进行检查和测试，是工业发展不可或缺的技术手段。随着国民经济的发展，人类对可食农产品的要求不再满足于其数量，而对农产品的外观、风味、营养成分含量等品质要求越来越高，故无损检测也逐渐应用于农产品品质评价中，如坚果的饱满度检测，常用技术包括近红外光谱分析技术、核磁共振和声振动技术等。近红外光谱分析技术只适合对含氢基团的组分或相关属性进行测定，要求组分含量一般应大于0.1％，且测试灵敏度较低；核磁共振存在射频致热效应、噪声等问题，且成像系统体积大，设备昂贵且检测费用贵，需要专门的工作场地和环境；声振动技术以超声作为信息载体，要求探头与试件表面紧耦合，使用起来不够方便，不适用于形状复杂或外形不规则的试件检测。

鉴于此，本专利根据麦克斯韦方程提出一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置，该方法以磁波为载体，通过对试件所处磁信道传递函数的参数辨识结果进行三维成像，进而对试件内部特征进行识别，实现无损检测。本专利所述方法具有磁波频率低、对人体无害、环境逸散小且装置探头口径小、体积小、非接触式、精度高且成本低等优点，可广泛用于工业制造检测、公路桥梁检测、农产品检测、生物及人体检测等领域。

发明内容

针对目前检测领域存在的一些诸如灵敏度不高、检测方式对人体有害、设备复杂和成本高等不足，本发明目的在于提出一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置。借助通信模块，在发射端获取的宽频检测信号经过预处理后控制发射线圈中的电流，产生宽频交变电流信号通过发射线圈产生交变感应磁场(磁波)，这个交变磁场中携带着信息。同时，在发射线圈后端设置的永磁体会产生恒定磁场，该磁场作为载磁(类似于通信中的载波)可将这个交变磁波向远处推送。磁波穿过试件，即在试件处发生透射后被接收线圈(或磁阻传感器、霍尔传感器)拾得后会产生感应电动势，这种磁波从发射到接收所经历的路径可以看成是一个透射磁信道，简称磁信道，且该路径从试件内部透过。不同材料的磁化系数各不相同，具有各向异性，甚至相差悬殊，如水的磁化系数为-0.91×10^-5，而氧气的磁化系数为0.19×10^-5。这种各向异性是一个由其晶体结构决定的内部固有属性，故不同材料在同一磁场中呈现的磁导率不同，对应的磁阻也不同。因此，这个透射磁信道的特性必定与检测点处试件的材质、空间分布等属性有关，可用透射磁信道的传递函数来描述。在接收端，接收线圈(或磁阻传感器、霍尔传感器)将拾得的磁信号转换成感应电动势(电势差)，这个电压信号的幅度、相位、延时等特性各不相同。根据宽频检测信号和接收端获取的电压信号，可以对检测点所处线性磁信道进行参数辨识，据此可得到检测点处透射磁信道的空间传递函数。如果将不同位置的磁信道传递函数进行拼接与融合，可得到反映试件内部各个位置特性的体传递函数，根据这个体传递函数可进行三维成像，有经验的研究人员可对试件内部材质及其分布特点进行辨别。

本发明利用不同材料磁化系数的各向异性导致试件不同位置的磁信道特性不一致，通过对测试点所处磁信道的空间辨识和多点磁信道特性融合，利用试件所处磁信道的体传递函数进行三维成像可确定试件内部材质及其分布特征而实现无损检测。实施过程中不需要强磁场、高射频信号，对人体基本无害，故本发明具有硬件设备简单、使用方便、安全、成本低、操作简便和显示直观等特点，在工业、农业和生物医学等领域具有广泛应用前景。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其特征在于包括数据处理端、发射端和接收端；其中数据处理端用于宽频检测信号的产生、传递函数的辨识、传递函数的融合、检测参数的设置与控制、检测结果的存储、数据通信以及人机交互；发射端通过有线/无线的方式与数据处理端连接，负责宽频检测信号的接收、预处理和磁波信号的发射；接收端通过有线/无线的方式与数据处理端相连，负责磁波信号的接收、放大、数字采样处理和数据缓存、传输。

上述一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其中所述数据处理端包括宽频信号发生模块、磁信道辨识模块、磁信道融合模块、主控制器、存储模块、人机交互模块和通信模块。其中，宽频信号发生模块负责宽频检测信号的产生，其中宽频检测信号的中心频率可以根据检测深度及分辨率要求综合考虑进行选择；磁信道辨识模块负责对收发线圈之间单点磁信道的传递函数进行辨识；磁信道融合模块负责将辨识出的各个单点磁信道传递函数按一定算法进行空间拼接和融合，获得描述整个检测区域磁信道空间分布的体传递函数；主控制器负责不同模块之间的调度，以保证整个系统正常运行；存储模块用于存储检测结果和存储分类特征库；人机交互模块负责人机交互，用于检测参数的设置、控制命令的输入及检测结果的输出，检测区域磁信道的传递函数及其变换域(频域、拉普拉斯域等)特性函数的绘制；通信模块负责发射端或者接收端与数据处理端之间数据和控制信息的传递，可采用有线/无线通信模式。

上述一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其中所述发射端包括通信模块、预处理模块、发射线圈阵列、强磁体。其中，通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号，可采用有线/无线通信模式；预处理模块负责对接收的宽频检测信号进行放大和D/A转换，转换后的信号用于控制发射线圈中的电流；发射线圈阵列是由一个或多个发射线圈按照一定方式排列，组成一个阵列，根据安培定理，线圈中的交变电流信号会在线圈周围产生交变磁场；强磁体用于阻挡磁力线的后向逸散，产生恒定载磁并向远处推送交变磁场。

上述一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其中所述接收端包括接收线圈阵列、接收处理模块、通信模块。其中接收线圈阵列负责宽频磁波接收信号的拾取，由多个宽频接收线圈(或磁阻传感器、霍尔传感器)按照一定方式排列，组成一个阵列，宽频磁波接收信号的中心频率可以根据宽频检测信号的频段进行调整，根据法拉第定律，电路中产生的感应电动势与磁通量变化率成比例，线圈两端的电压信号体现了线圈中磁场的变化，为了增强磁波信号的拾取能力可在线圈中设置磁芯；接收处理模块用于对线圈两端的电压信号进行放大、A/D转换和数据缓存；通信模块负责接收端与数据处理端之间数据和控制信息的传输，可采用有线/无线通信模式。

本发明的另一目的在于提出一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法，具体实现步骤包括：

步骤1：检测和成像装置的参数配置。设置的参数包括：发射线圈参数，如线圈通道选择(即是选择哪些线圈进行磁波信号发射)、发射驱动方式选择；宽频检测信号参数，如检测信号波形、信号强度、中心频率、信号带宽、信号复用模式；接收线圈参数，如磁波信号带宽、频率偏移值、采样频率、采样点数目；磁信道辨识模块参数，如滤波器的阶数；磁信道融合模块参数，如拼接模式和拼接位置；通信模块参数，如网络连接方式、网络地址等；检测结果显示参数，如显示模式、坐标轴显示坐标与范围、图像显示对比度、对比度大小。

步骤2：装置设备状态的自动检测。该步骤所检测的状态包括：发射线圈阵列的连接状态，检测发射端与数据处理端的连接状态，接收线圈阵列的连接状态，检测接收端与数据处理端的连接状态，通信模块的连接与在线状态，检测装置电源容量状态。

步骤3：检测前的增益校准。其中增益校准方式包括两种：手动增益与自动增益；手动增益校准方式由检测人员根据试件各层介质特性设置各种增益参数；自动增益校准方式则是在检测对象获得一定的样本图像后，由数据处理端自动估算检测对象各层介质的各种增益参数；其中增益参数包括不同材料在磁场中的磁导率，各个频率点的增益大小，带通滤波频率带宽，对比度大小。

步骤4：宽频检测信号的产生。数据处理端的宽频信号发生模块根据步骤1所设置的宽频检测信号参数产生宽频检测信号。

步骤5：磁波信号发射。通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号，这个接收信号在预处理模块中进行放大和D/A转换，然后控制发射线圈的电流，该发射线圈是根据步骤1中线圈通道选择参数选择确定的，此选定线圈中的交变电流信号会在线圈周围产生交变磁场，实现磁波信号的发射。

步骤6：磁波信号接收。根据步骤1设置的接收线圈参数拾取宽频磁波接收信号，它在线圈两端产生的电压信号经过放大和数字采样处理后保存在数据缓存单元，并通过通信模块发送到数据处理端。

步骤7：根据宽频检测信号和从接收端获取的电压信号进行收发间单点磁信道辨识。其中包括以下步骤：

步骤7.1：数据预处理，包括数据频域变换、去噪声处理及频域滤波；

步骤7.2：对磁信道传递函数进行辨识，可采用傅里叶变换或最小二乘法等算法来反演磁信道传递函数。

步骤8：根据单点磁信道的辨识结果进行拼接和融合，得到一个描述试件不同位置特征的磁信道体传递函数。

步骤9：根据磁信道体传递函数及其变换(傅立叶变换、拉普拉斯变换等)进行三维成像，将成像结果在人机交互平台中显示出来；对目标检测结果进行分类处理并在人机交互平台中显示。

本发明所提出的一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置，具有以下优点：

(1)本发明以磁波为载体，通过对试件所处磁信道传递函数的参数辨识结果进行三维成像，进而对试件内部特征进行识别，实现无损检测。

(2)本发明使用宽频信号对目标检测，与传统的窄带信号相比，低功耗、高带宽、抗干扰、接收信号信息丰富，提高了目标的检测精度和检测效果。

(3)本发明采用前端检测和后端数据处理分离的检测模式，在数据处理端通过磁信道特性辨识算法可有效利用软件处理能力提高检测精度，降低检测设备的复杂性，便于检测端设备的小型化和轻型化，降低检测设备的制造成本。

(4)本发明收发端不需要接触检测物，不需使用耦合剂,检测方便，适用于形状复杂或外形不规则的试件检测。

(5)与传统的检测方法相比，本发明不需要强磁场或高频电磁波，对硬件要求不高，检测端体积不大，设备的成本可明显降低。

(6)本发明适用于各种工作环境，移动性强，能够精确定位检测位置，便于远程数据处理。

(7)本发明对检测工作人员的要求降低，使用自动识别代替人工判断，操作简单方便，可以在检测过程结束后即可完成检测报告，提高了目标检测的效率，能够快速、准确地判断出试件的内部结构特征。

附图说明

图1是本发明的磁信道示意图；

图2是磁滞回线；

图3是本发明的装置结构图；

图4是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明，但本发明的实施方式不限于此。

本实施例主要是根据农产品品质检测的需求，提出的一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置，下文以核桃饱满度检测为例，说明本发明的具体实施方式。

本发明的磁信道示意图如图1所示。待检测的核桃放置在发射端和接收端之间，发射端选用一个发射线圈，接收端选用四个小的接收线圈组成阵列，发射线圈产生的磁波经过核桃后在不同接收线圈中被拾得，这种磁波从发射到接收所经历的路径(含核桃)可以看成是一个透射磁信道。

宽频检测信号通过有线或者无线的方式从数据处理端获取后传到发射端，在发射端获取的宽频检测信号经过预处理后控制发射线圈中的电流，根据安培环路定律，通电导线中的变化电流I(t)会在线圈周围产生交变磁场H。该磁场在磁力线经过的区域产生磁通单位面积的磁通量可记为磁感应强度B，B＝μH。其中，μ为磁导率，与材质、频率、形状和工作点等有关，故磁性材料的磁感应强度和磁场强度的关系是非线性的，在技术应用方面常应用磁滞回线对磁化过程进行描述，具体可见图2，在部分区域内二者具有线性关系，在图中用点划线圈出来示意。如果合理设置发射线圈中的电流，可以使试件所处的工作点(磁场强度的值)位于这个线性区域，此时的待检测核桃可以看作是信号传输的一个线性磁信道，它可用线性传递函数表示，如高阶FIR函数。根据法拉第定律，如果一个电路与变化磁链相交链，产生的感应电动势(电压)V(t)与磁通量变化率成比例，而磁通量的变化率与材质的磁导率有关，空气和果仁的磁导率相差较大，产生的磁通量变化和感应电动势变化明显，利用磁阻传感器、霍尔传感器也可以测量出磁感应强度的变化。因此，接收线圈感应的电动势或传感器感应的电势差取值与检测点处材质的磁导率有关，据此可以判断所处位置信道的属性，例如果仁含量的多少，进而衡量核桃的饱满度。

发射线圈在核桃某个位置进行检测，可得到该点的单点磁信道的空间传递函数。如果设置了N个精确的测试点，则可以得到N个磁信道传递函数，如果这N个磁信道覆盖了整个检测区域，对这含有位置信息的N个磁信道进行空间的拼接和融合，就可以得到整个检测区域磁信道传递函数的空间分布，即得到一个描述核桃不同位置特征的体传递函数。利用磁信道的体传递函数及其在其它域中的变换(如拉普拉斯变换、傅立叶变换等)可对磁信道特性进行三维成像，成像结果可反映出不同空间位置核桃果仁、水分、空气等的含量，据此可对核桃内部的空瘪率、空瘪位置等进行辨别，可实现快速、高效、准确的检测，根据这个检测结果可进行自动分拣。

本发明的装置结构图如图3所示。

基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置包括数据处理端、发射端和接收端；其中数据处理端用于宽频检测信号的产生、传递函数的辨识、传递函数的融合、检测参数的设置与控制、检测结果的存储、数据通信以及人机交互；发射端通过有线/无线的方式与数据处理端连接，负责宽频检测信号的接收、预处理和磁波信号的发射；接收端通过有线/无线的方式与数据处理端相连，负责磁波信号的接收、放大、数字采样处理和数据缓存、传输。

该检测成像装置实施例中的数据处理端包括宽频信号发生模块、磁信道辨识模块、磁信道融合模块、主控制器、存储模块、人机交互模块和通信模块。其中宽频信号发生模块负责宽频检测信号的形成与驱动，根据核桃的大小、形状和材质特征，宽频检测信号的频率范围设定为：20KHz-25KHz；磁信道辨识模块负责对收发线圈之间单点磁信道的传递函数进行辨识，可得到收发之间磁信道不同位置的幅频特性、相频特性等；磁信道融合模块负责将辨识出的各个单点磁信道传递函数按一定算法进行空间拼接和融合，获得描述整个检测区域磁信道空间分布的体传递函数，根据不同位置的幅频特性和相频特性可确定果仁含量或者空气含量，故该函数是描述核桃内部果仁空间分布的体传递函数；主控制器负责不同模块之间的调度，以保证整个系统正常运行；存储模块用于存储检测结果和存储分类特征库；人机交互模块负责人机交互，用于检测参数的设置、控制命令的输入及检测结果的输出，检测区域磁信道的传递函数及其变换域(频域、拉普拉斯域等)特性函数的绘制；通信模块负责发射端或者接收端与数据处理端之间数据和控制信息的传递，可采用有线/无线通信模式；无线传输单元可以采用的无线通信方式包括但不限于：WiFi、GPRS及3G等通信方式。

该检测成像装置实施例中的发射端包括通信模块、预处理模块、发射线圈阵列、强磁体。其中通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号，可采用有线/无线通信模式；无线传输单元可以采用的无线通信方式包括但不限于：WiFi、GPRS及3G等通信方式；预处理模块负责对接收的宽频检测信号进行放大和D/A转换，转换后的信号用于控制发射线圈中的电流；发射线圈阵列是采用1个宽频发射线圈，负责磁波信号发射；强磁体用于阻挡磁力线的后向逸散，产生恒定载磁并向远处推送交变磁场。

该检测成像装置实施例中的接收端包括接收线圈阵列、接收处理模块、通信模块。其中接收线圈阵列负责宽频磁波接收信号的拾取，由4个宽频接收线圈(或磁阻传感器、霍尔传感器)按照一定方式排列，组成一个阵列，宽频磁波接收信号的中心频率可以根据发射信号的频段进行调整，根据法拉第定律，电路中产生的感应电动势与磁通量变化率成比例，线圈两端的电压信号体现了线圈中磁场的变化，为了增强磁波信号的拾取能力可在线圈中设置磁芯；接收处理模块用于对线圈两端的电压信号进行放大、A/D转换和数据缓存；通信模块负责接收端与数据处理端之间数据和控制信息的传输，可采用有线/无线通信模式；无线传输单元可以采用的无线通信方式包括但不限于：WiFi、GPRS及3G等通信方式。

本发明同时实现一种基于宽频磁波扫描投射成像方法的核桃饱满度检测方法，其工作流程如图4所示，包括以下步骤：

步骤1：检测和成像装置的参数设置。检测过程中，需要设置的参数包括：

(1)发射线圈参数设置，包括：线圈通道选择，发射驱动方式选择；

(2)宽频检测信号参数设置，包括：检测信号波形，信号强度A，中心频率f₀，信号带宽B_s，信号复用模式、重复频率与发射信号初始相位

(3)接收线圈参数设置，包括：磁波信号带宽B_r，频率偏移值Δf，采样频率f_s，采样点数目N，接收时窗大小T_r，提前接收时间大小t_r，磁导率预设值μ；

(4)磁信道辨识模块参数设置，包括滤波器的阶数M；

(5)磁信道融合模块参数设置，包括：信道拼接模式，拼接位置；

(6)通信模块参数的选择，无线模块中无线传输单元参数设置，包括：无线传输单元网络连接方式与网络地址；

(7)检测结果显示参数设置，包括：显示模式(包括三维立体模型、二维图像或一维波形形式显示)，坐标轴显示坐标与范围，图像显示对比度，对比度大小；如果检测过程采用的是三维扫描方式，还要设置检测的每条测线的位置参数，包括测线之间的间隔，起始点位置，扫描偏移，横纵方向测线选择等；

步骤2：装置设备状态检测。该步骤所检测的状态包括：装置设备状态的自动检测。该步骤所检测的状态包括：发射线圈阵列的连接状态，检测发射端与数据处理端的连接状态，接收线圈阵列的连接状态，检测接收端与数据处理端的连接状态，通信模块的连接与在线状态，检测装置电源容量状态；其中只有在上述装置设备状态均为正常运行的情况下，才能够进行下一步的操作；如有设备出现故障错误状态，则在人机交互平台提示错误信息，结束当前检测工作流程。

步骤3：检测前的增益校准。其中增益校准方式包括两种：手动增益与自动增益；手动增益校准方式由检测人员根据检测对象各层介质的特性设置各种增益参数；自动增益校准方式则是在检测对象获得一定的样本图像后，由数据处理端自动估算检测对象各层介质的各种增益参数；其中增益参数包括不同材料在磁场中的磁导率，各个频率点的增益大小，带通滤波频率带宽，对比度大小；

步骤4：宽频检测信号的产生。数据处理端的宽频信号发生模块根据步骤1所设置的宽频检测信号参数产生宽频检测信号。

步骤5：磁波信号发射。通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号，这个接收信号在预处理模块中进行放大和D/A转换，然后控制发射线圈的电流，该发射线圈是根据步骤1中线圈通道选择参数选择确定的，此选定线圈中的交变电流信号会在线圈周围产生交变磁场，实现磁波信号的发射。

步骤6：磁波信号接收。根据步骤1设置的接收线圈参数拾取宽频磁波接收信号，它在线圈两端产生的电压信号经过放大和数字采样处理后保存在数据缓存单元，并通过通信模块发送到数据处理端。

步骤7：根据宽频检测信号和从接收端获取的电压信号进行收发间单点磁信道辨识。其中包括以下步骤：

步骤7.1：数据预处理，包括数据频域变换、去噪声处理及频域滤波；

步骤7.2：对磁信道传递函数进行辨识，可采用傅里叶变换或最小二乘法等算法来反演磁信道传递函数。

步骤8：根据单点磁信道的辨识结果进行拼接和融合，得到一个描述核桃不同位置特征的磁信道体传递函数。

步骤9：根据磁信道体传递函数及其变换(傅立叶变换、拉普拉斯变换等)进行三维成像，将成像结果在人机交互平台中显示出来；对目标检测结果进行分类处理并在人机交互平台中显示，其中检测结果分为以下三类进行分别处理：

(1)高饱满度的图像数据。此类图像为饱满度高的图像数据，将不存储于存储单元中，直接丢弃检测数据缓存单元中的整幅检测图像数据；

(2)低饱满度的图像数据。此类图像为符合检测图像数据库特征信息的图像，即空瘪率相似度较大的图像数据，主控制器将检测数据缓存单元中的空瘪目标图像数据、目标空瘪位置、深度、空瘪程度以及目标类型等检测结果存储于存储单元的检测图像库中；

(3)可疑图像数据。此类图像是既不能确定为高饱满度的图像，但又不能确定为低饱满度的图像，该类图像数据先存储于存储单元中，等待检测数据处理端空闲或检测完成之后由检测人员选择是否进行重复检测以及是否进行进一步精确的数据处理。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于宽频磁波扫描透射成像的检测成像装置， 其特征在于以磁波为载体， 利用不同材料磁化系数的各向异性导致试件不同位置的磁信道特性不一致， 通过对测试点所处磁信道传递函数的空间辨识和多点磁信道特性的融合， 可以得到整个检测区域磁信道传递函数的空间分布， 即一个描述试件不同位置特征的体传递函数； 利用磁信道的体传递函数及其变换进行三维成像可确定试件内部材质及其分布特征；

包括数据处理端、 发射端和接收端； 其中数据处理端用于宽频检测信号的产生、 传递函数的辨识、 传递函数的融合、 检测参数的设置与控制、检测结果的存储、数据通信以及人机交互；发射端通过有线/无 线的方式与数据处理端连接， 负责宽频检测信号的接收、 预处理和磁波信号的发射； 接收端通过有线/无线方式与数据处理端相连，负责磁波信号的接收、 放大、数字采样处理和数据缓存、传输。

2.根据权利要求 1所述的基于宽频磁波扫描透射成像的检测成像装置， 其特征在于所述数据处理端包括宽频信号发生模块、 磁信道辨识模块、 磁信道融合模块、 主控制器、存储模块、 人机交互模块和通信模块； 其中， 宽频信号发生模块负责宽频检测信号的产生， 其中宽频检测信号的中心频率根据检测深度及分辨率要求综合考虑进行选择； 磁信道辨识模块负责对收发线圈之间单点磁信道的传递函数进行辨识； 磁信道融合模块负责将辨识出的各个单点磁信道传递函数按一定算法进行空间拼接和融合， 获得描述整个检测区磁信道空间分布的体传递函数； 主控制器负责不同模块之间的调度， 以保证整个系统正常运行；存储模块用于存储检测结果和存储分类特征库；人机交互模块负责人机交互，用于检测参数的设置、 控制命令的输入及检测结果的输出，检测区域磁信道的传递函数及其变换域特性函数的绘制； 通信模块负责发射端或者接收端与数据处理端之间数据和控制信息的传递， 采用有线/无线通信模式。

3. 根据权利要求 2 所述的基于宽频磁波扫描透射成像的检测成像装置， 其特征在于所述发射端包括通信模块、 预处理模块、 发射线圈阵列、 强磁体； 其中， 通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号，采用有线/无线通信模式； 预处理模块负责对接收的宽频检测信号进行放大和 D/A 转换， 转换后的信号用于控制发射线圈中的电流； 发射线圈阵列是由一个或多个发射线圈按照一定方式排列，组成一个阵列， 根据安培定理，线圈中的交变电流信号会在线圈周围产生交变磁场； 强磁体用于阻挡磁力线的后向逸散，产生恒定载磁并向远处推送交变磁场。

4. 根据权利要求 2 所述的基于宽频磁波扫描透射成像的检测成像装置， 其特征在于所述接收端包括接收线圈阵列、接收处理模块、通信模块； 其中接收线圈阵列负责宽频磁波接收信号的拾取， 由多个宽频接收线圈按照一定方式排列， 组成一个阵列， 宽频磁波接收信号的中心频率根据宽频检测信号的频段进行调整， 根据法拉第定律， 电路中产生的感应电动势与磁通量变化率成比例， 线圈两端的电压信号体现了线圈中磁场的变化，为了增强磁波信号的拾取能力在线圈中设置磁芯； 接收处理模块用于对线圈两端的电压信号进行放大、 A/D 转换和数据缓存； 通信模块负责接收端与数据处理端之间数据和控制信息的传输，采用有线/无线通信模式。

5. 根据权利要求 4所述的基于宽频磁波扫描透射成像的检测成像装置， 其特征在于数据处理端负责磁信道辨识与融合， 数据处理端与发射端、 接收端分离， 采用无线或有线的方式传递数据和控制信息。

6. 一种根据权利要求 5所述的基于宽频磁波扫描透射成像的检测成像装置的基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法，其特征在于所述磁信道辨识与融合的目标检测原理是： 数据处理端负责宽频检测信号的形成、 驱动， 发射端通过通信模块获取的宽频检测信号经过预处理后控制发射线圈中的电流， 产生的宽频交变电流信号通过发射线圈会产生交变感应磁场， 接收端负责宽频磁波的拾取， 电磁波从发射到接收所经历的路径可以看成是一个透射磁信道， 其特性必定与检测点处试件的材质、 空间分布、 磁导率属性有关， 用透射磁信道的传递函数来描述； 宽频磁波接收信号被拾取后通过通信模块传到数据处理端， 数据处理端可运用信号处理方法估计检测点磁信道传递函数， 并将各点磁信道函数按一定算法进行空间拼接和融合， 获得描述整个检测区域磁信道空间分布的体传递函数； 利用磁信道的体传递函数进行三维成像， 可识别试件内部的特征材质分布；

包括如下步骤：

步骤 1： 检测和成像装置的参数配置； 设置的参数包括： 发射线圈参数， 线圈通道选择、 发射驱动方式选择；宽频检测信号参数，检测信号波形、 信号强度、中心频率、信号带宽、 信号复用模式；接收线圈参数， 磁波信号带宽、 频率偏移值、 采样频率、 采样点数目；磁信道辨识模块参数， 滤波器的阶数； 磁信道融合模块参数，拼接模式和拼接位置；通信模块参数， 网络连接方式、 网络地址 ； 检测结果显示参数，显式模式、坐标轴显示坐标与范围、 图像显示对比度、对比度大小；

步骤 2： 装置设备状态的自动检测； 该步骤所检测的状态包括：发射线圈阵列的连接状态， 检测发射端与数据处理端的连接状态， 接收线圈阵列的连接状态， 检测接收端与数据处理端的连接状态， 通信模块的连接与在线状态，检测装置电源容量状态；

步骤 3： 检测前的增益校准； 其中增益校准方式包括两种： 手动增益与自动增益；手动增益校准方式由检测人员根据试件各层介质的特性设置各种增益参数； 自动增益校准方式则是在检测对象获得一定的样本图像后， 由数据处理端自动估算检测对象各层介质的各种增益参数； 其中增益参数包括不同材料在磁场中的磁导率， 各个频率点的增益大小，带通滤波频率带宽，对比度大小；

步骤 4： 宽频检测信号的产生； 数据处理端的宽频信号发生模块根据步骤 1 所设置的宽频检测信号参数产生宽频检测信号；

步骤 5： 磁波信号发射； 通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号， 这个接收信号在预处理模块中进行放大和 D/A 转换， 然后控制发射线圈的电流， 该发射线圈是根据步骤 1 中线圈通道选择参数选择确定的， 此选定线圈中的交变电流信号会在线圈周围产生交变磁场，实现磁波信号的发射；

步骤 6： 磁波信号接收； 根据步骤 1 设置的接收线圈参数拾取宽频磁波接收信号，它在线圈两端产生的电压信号经过放大和数字采样处理后保存在数据缓存单元，并通过通信模块发送到数据处理端；

步骤 7： 根据宽频检测信号和从接收端获取的电压信号进行收发间单点磁信道辨识；其中包括以下步骤：

步骤 7.1： 数据预处理， 包括数据频域变换、 去噪声处理及频域滤波；

步骤 7.2： 对磁信道传递函数进行辨识， 采用傅里叶变换或最小二乘法算法来反演磁信道传递函数；

步骤 8： 根据单点磁信道的辨识结果进行拼接和融合， 得到一个描述试件不同位置特征的磁信道体传递函数；

步骤 9： 根据磁信道体传递函数及其变换进行三维成像， 将成像结果在人机交互平台中显示出来；对目标检测结果进行分类处理并在人机交互平台中显示。