CN109974641A - 一种声学探测装置、系统、方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于测量技术领域，提供一种声学探测装置、系统、方法、计算机设备及存储介质，该声学探测装置包括：声源，以及设置于声源的输出端前方的声场探测器，声场探测器包括至少一组多方向声场探测组件，每一组多方向声场探测组件包括多组激光检测装置；多组激光检测装置按预设方式排布，使得多组激光检测装置所对应的探测光束可在声源的输出端前方的一探测平面上交织形成一个二维网状截面，激光检测装置以此排布方式对处于二维网状截面上的声场进行探测。本发明可对待检测声场进行连续采点，通过多个方向同时测量，能够为后续计算被探测目标形状的过程提供连续、多维度的测量数据，使最终测得的被探测目标的形状具有较高的分辨率。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种声学探测装置、系统、方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
声学探测在水下目标探测、海底地形测量、医学超声成像、工业无损检测等领域有着广泛的应用。
根据原理的不同，目前声学探测基本上可以分为两大类：一类是基于声波接收端信息，以接收端数据为散射点对声波进行反向传播运算，求解声波散射点分布，即得到目标特征；另一类是效仿激光雷达测距扫描成像的方法，对目标进行扫描测距，将测距结果拼接在一起形成目标点云。
但是，上述第一类声学探测方法需要扩大接收器孔径，理论上孔径越大越好，但这在很多实际应用中并不可行；第二类方法是对被测目标进行离散采点，且距离越远，采点间隔和采点脚印越大，这些因素严重降低了探测设备的分辨力。当前不管哪一类方法，其探测原理都制约了其探测的分辨力，因此，大幅度提升声学探测的分辨力仍是当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种声学探测装置、系统及方法，旨在解决现有的声学探测方式的分辨率较低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种声学探测装置，所述声学探测装置包括：
声源；以及
设置于所述声源的输出端前方的声场探测器，所述声场探测器包括至少一组多方向声场探测组件，每一组所述多方向声场探测组件包括多组激光检测装置；
其中，所述多组激光检测装置按预设方式排布，使得所述多组激光检测装置所对应的探测光束可在所述声源的输出端前方的一探测平面上交织形成一个二维网状截面，所述激光检测装置以此排布方式对所述二维网状截面上的声场进行探测。
本发明实施例的另一目的在于，提供一种声学探测系统，所述声学探测系统包括：
上述的声学探测装置，以及
与所述声源及所述多方向声场探测组件相连的处理装置，所述处理装置可控制所述声源及多方向声场探测组件的协同工作，接收并处理所述多方向声场探测组件所采集的声场探测信息。
本发明实施例的另一目的在于，提供一种声学探测方法，应用于上述的声学探测系统，所述方法包括如下步骤：
通过所述声源向被探测目标发送探测声波，所述探测声波经过多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面；
通过所述声场探测器的多方向声场探测组件对所述二维网状截面上的声场进行探测；
通过所述处理装置获取发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息，并根据所述发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，再根据所述相位分布差异信息提取所述被探测目标的表面形状信息。
本发明实施例的另一目的在于，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述声学探测方法的步骤。
本发明实施例的另一目的在于，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述声学探测方法的步骤。
本发明实施例提供的该声学探测装置能够利用声波的发散性传播特点对探测声波对应的声场进行连续采点，通过多个方向同时测量，能够为后续计算被探测目标形状的过程提供连续、多维度的测量数据，相较于现有的声学测量方式，本发明方案的处理结果具有更高的分辨率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于声场测量的目标探测的原理示意图；
图2a为本发明实施例提供的声场探测器的立体结构示意图；
图2b为本发明实施例提供的声场探测器的俯视图；
图3为本发明实施例提供的激光检测装置利用干涉法进行声场测量的原理示意图；
图4为本发明实施例提供的利用多方向声场探测组件交织而成的二维网状截面对声场进行测量的原理示意图；
图5为本发明实施例提供的通过二维网状截面形式排布的探测光束对声场进行分割测量的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种声学探测方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的声学探测方法的一种细化方案的流程图；
图8为本发明实施例提供的回波信号所对应声场的示意图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
结合图1～5，本发明的一个实施例提供了一种声学探测装置，结合图示的内容，该声学探测装置包括：
声源10；以及
设置于所述声源10的输出端前方的声场探测器20，所述声场探测器20包括至少一组多方向声场探测组件21，每一组所述多方向声场探测组件21包括多组激光检测装置；其中，所述多组激光检测装置按预设方式排布，使得所述多组激光检测装置所对应的探测光束可在所述声源的输出端前方的一探测平面上交织形成一个二维网状截面，所述激光检测装置以此排布方式对所述二维网状截面上的声场进行探测。
本发明实施例提供的该声学探测装置能够利用声波的发散性传播特点对探测声波对应的声场进行连续采点，通过多个方向同时测量，能够为后续计算被探测目标形状的过程提供连续、多维度的测量数据，相较于现有的声学测量方式，本发明方案的处理结果具有更高的分辨率。
本发明的实施机制在于：声音在介质中传播时会引起传播介质折射率的周期性变化，当激光通过声场时，激光光程受传播介质折射率调制也会产生周期性变化，因此可利用激光检测装置测量由声场导致的折射率变化。
本发明实施例中，激光检测装置主要通过激光干涉法对待检测的声场(如探测声波对应的声场或者回波)进行测量；具体的，因声场改变传播介质的折射率，使得激光检测装置发射的探测光束经过该传播介质时光程差会发生改变，而该光程差的改变通过激光检测装置利用激光干涉法可测得，根据光程差与传播介质的相关物理属性(例如传播介质的密度、折射率等等)的关系即可得到声场所造成的折射率变化数据；另外，声场声压与传播介质折射率之间存在线性关系，因此可以进一步解算出声场声压的分布状态，声场声压的分布状态也即声场分布状态。
在本发明的一个实施例中，声源10为声换能器，例如常见的电声换能器。探测声波可以采用但不限于脉冲声波，例如超声脉冲声波，相应的，其可在声场探测器中形成发射脉冲声场，该超声脉冲声波在被探测目标表面被反射后形成回波信号，该回波信号在声场探测器中形成回波脉冲声场，通过声场探测装置的多方向声场探测组件可分别对发射脉冲声场和回波脉冲声场进行检测。
在本发明的一个实施例中，声源的输出端的输出方向垂直于探测平面，也即垂直于上述的二维网状截面，因为从垂直于声场传播方向的角度对声场进行测量可以极大简化后续的运算，检测准确性也更高。声源的输出端的输出方向，理论上指的是声波输出端面的中心线的方向，举个例子，假设声源为一柱状的电声换能器，且该柱状结构的端面用于输出声波，那么可以理解，该输出方向与柱状结构的轴线方向相同，该输出方向垂直于探测平面可以理解为柱状结构的轴线方向垂直于探测平面。
作为本发明的一个优选实施例，每一组多方向声场探测组件21中的多组激光检测装置按一定的方式排列，使得各组探测光束能够共同位于光源的输出端前端的一个平面上，这个平面就是上述的探测平面，当这些探测光束包含多个探测方向时，就在探测平面上形成交织的状态；在这种排布状态下，激光检测装置所测得的数据可通过预设算法解算出该探测平面上的多个点的折射率，当探测光束越多，探测方向越多，也即探测密度越大，最终可解算出折射率的点也越多，将这些点对应的折射率信息整体综合起来，便形成了该探测平面关于被探测声场所对应的折射率场的分布状态，并可据此得到声场分布状态，本发明的探测方法的优势在于，可以同时检测到多组声场信号，相比于通过多次测量得到的声场数据进行拼凑形成声场分布数据的方式，误差极大减小，声场分布的还原度大大提高，后续通过该声场分布差异来识别被探测目标的形状信息的分辨率也极大提高。
对于探测平面，理论上其可以是声源的输出端前方的任意一个平面，可以根据实际调试需要选择一个与声源的输出端距离适中位置，然后再据此确定激光检测装置的排布，此处不作限定。
在本发明的一个优选实施例中，声场探测器20包含多组多方向声场探测组件21，并沿声源10的输出方向依次层叠设置，通过多组多方向声场探测组件 21(如图2a、图2b所示的21A、21B代表两组相互层叠多方向声场探测组件) 同时对待测声场进行测量，可以同时得到待测声场在各探测平面上的声场分布数据，最终可以极大地提高被探测目标的分辨率。
在本发明的一个优选实施例中，如图2a、图2b所示，所述声场探测器20 还包括用于安装所述多方向声场探测组件21的固定装置22，所述固定装置22 的中间形成贯穿的声波通道，所述声波通道与所述声源的输出端相对设置，并且声波通道中无固体遮挡，一方面使所述声源10输出的探测声波可通过所述声波通道向外输出，另一方面可以使得探测光束可自由传播，并在声波通道的一个横截面上交织成二维网状截面，以对该截面上形成的声场进行测量。
每组多方向声场探测组件21中的所述多组激光检测装置沿所述声波通道的周边环布于固定装置22上，这样，由声源10发出的探测声波经过声波通道时，可通过分布在声波通道周边的激光检测装置对探测声波对应的声场进行测量。
在本发明的一个优选实施例中，固定装置22通常制成机械壳体，如图2a、图2b所示，但实际实施时，不一定要将其设置成形式上的环形结构，只要其能够将多方向声场探测组件21进行固定，并使得多方向声场探测组件21的探测光束能够在光源输出端的前方交织形成二维网状截面即可，例如支架结构；相应的，该声波通道也不一定是周边封闭的结构，也可以是不封闭的结构，其不一定是实体意义上的通道，其可以是由多方向声场探测组件所环绕形成的一个中空区域，该中空区域可以让声源输出的光线无障碍穿过，并且让探测光束无障碍穿过并照射于对面的接收器上。
在本发明的一个实施例中，结合图3所示，每组激光检测装置包括：
激光器23；
与所述激光器相对设置的接收器24；以及
由若干分光镜(251，252)与反射镜(261，262)构成的分光光路，所述激光器23发出的激光可在所述分光光路之间分束形成参考光束与探测光束，且所述参考光束与探测光束最终在所述接收器24上合束，由接收器24进行采集。
详细的，如图3(为通过激光干涉法测量声场的示意图)所示，一束激光a 由激光器23发射后，被分光镜251分成两束，一束作为参考光束b，另一束作为探测光束c，该探测光束c与声场直接作用，因声场改变激光传播路径上的折射率，进而影响激光传播光程，所以在探测器24上会得到激光合束后的波动信号，这种波动是由声场影响折射率分布带来的。
在本发明的一个实施例中，图3仅示出激光干涉法测量的原理，在实际结构中，应当保持参考光线b不和声场相互作用，即参考光束b不直接经过声波通道传播至对面接收器，而是通过导光装置(比如反射镜组合结构)进行导光，使参考光束b沿声波通道的周边绕行，也可以看做参考光束b沿固定装置22的周边绕行，从而传播至对面的接收器上；该导光装置也可以是光纤，只要将该光纤按合适的路径布置走线并固定好即可将参考光束引导至对面的接收器上。
在本发明实施例中，激光检测装置中还适配有信号处理器/控制器(图中未示出)，接收器24接收到探测光束与参考光束的干涉信号后，将其输出至信号处理器/控制器，以进行相关的分析运算。
在本发明的一个实施例中，在每一组所述多方向声场探测组件中，在每一个指定探测方向上均设置有若干组激光检测装置；这样的分割方式更为规整，也可以大大简化各个交织点的折射率的解算过程。
如图4所示，可在所述固定装置22上设置长条状安装结构27(即图2a中所示的方形板，图4中为简易画法)，该长条状安装结构27可以是固定装置22 本身的成型结构，或者通过可拆卸方式安装在固定装置22上，该长条状安装结构27的长度方向沿声波通道的周向设置(即各长条状安装结构27排列于声波通道的一个截面上)，每一个长条状安装结构27上设置有多个激光器23和/或接收器24。
优选的，在一组多方向声场探测组件21中，多个装载有激光器23和/或接收器24的长条状安装结构27(按其长度方向)沿声波通道周向排成一圈。在一个长条状安装结构27中，其上的激光器23输出的探测光束相互平行，这样，多个长条状安装结构便对应形成多组相互平行的探测光束，从而使得这些探测光束可在该组多方向声场探测组件21所对应的探测平面上相互交织，形成二维网状截面。
本发明的上述实施中，提供了一种声学探测装置，该声学探测装置结构排布巧妙，通过多方向声场探测组件实现了对声场进行同时的、多方向的连续的采样、测量，测量结果具有极高的分辨率。
在本发明的一个实施例中，还提供一种声学探测系统，该声学探测系统主要包括：
如上文任意一个实施例中所述的声学探测装置，以及
与所述声源及所述多方向声场探测组件相连的处理装置，所述处理装置可控制所述声源及多方向声场探测组件的协同工作，接收并处理所述多方向声场探测组件所采集的声场探测信息。
在本发明实施例中，处理装置可以是计算机设备，或类似的具有处理能力的设备；计算机设备可以是独立的物理终端或服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群，可以是提供云服务器、云数据库、云存储和CDN等基础云计算服务的云服务器，具体不局限于此。
在本发明的一个实施例中，声学探测系统还包括信号发生装置与信号放大装置，该信号发生装置与处理装置相连，信号放大装置连接于信号发生装置30 与声源(可采用电声换能器)之间，这样，当需要发送探测声波时，由处理装置向信号发生装置输出控制指令，信号发生装置产生激励信号，激励信号输出至信号放大装置进行功率放大，最后通过声源输出。
本发明的上述实施中，提供了一种声学探测系统，基于声学探测装置中的多方向声场探测组件，实现了对声场进行同时的、多方向的连续的采样、测量，基于此，可测算出较为精确的声场分布，相对于传统的测量方式，本发明实施例的检测精度更高，而且其探测结果具有超高的分辨率。
本实施例还提供了一种声学探测方法，该声学探测方法基于上述实施例中的声学探测装置或声学探测系统来对被探测目标的表面形状进行探测；对于本实施例中的声学探测方法，如图6所示，包括步骤S202、S204、S206，具体描述如下：
步骤S202，通过所述声源向被探测目标发送探测声波，所述探测声波经过多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面。
本发明实施例是主要是利用激光探测光场，上文介绍声学探测装置的实施例中，已经充分地描述了如何通过声学探测装置对声场分布进行探测的实现机制，此处不再赘述。
在本发明的一个实施例中，在声学探测装置/声学探测系统的硬件架构中，通常将探测声波的正传播方向设置成和多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面垂直的状态，以获得最佳的探测结果。
在本发明实施例中，本步骤的主要作用是让声源发送探测声波，该步骤可视为声源受控于处理装置按照系统预设的程序逻辑启动，当声源发射出探测声波时，声场探测器20受控于所述处理装置实时对其进行检测；当探测声波接触被探测目标后，形成回波信号回传，声场探测器20便受控于处理装置对回波信号形成的回波声场进行探测，具体探测方式见下文。
步骤S204，通过所述声场探测器的多方向声场探测组件对所述二维网状截面上的声场进行探测。
在本发明的一个实施例中，声场的探测分为两个阶段，分别是发射声场的探测以及回波声场的探测。
当声源向被探测目标发送探测声波时，即刻通过多方向声场探测组件发射探测光束，该探测光束可形成上述的二维网状截面，通过这种方式对发射声场进行探测，得到发射声场对应的声场探测信息，该声场探测信息为各个参与探测激光检测装置的测量信息。
探测声波发送后经过一段时间后，声源便停止输出(避免发射声场与回波声场相冲突)，系统等待探测声波由被探测目标表面反射的回波信号，回波信号可在声场探测器上形成回波声场，通过多方向声场探测组件可探测得的回波声场所对应的声场探测信息，其探测方式与发射声场的相同；同样的，回波声场所对应的声场探测信息为各个参与探测的激光检测装置的测量信息。
步骤S206，通过所述处理装置获取发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息，并根据所述发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，再根据所述相位分布差异信息提取所述被探测目标的表面形状信息。
在本发明实施例中，回波声场和发射声场之间的区别反映了被探测目标的形状信息，因此步骤S206的宗旨在于求取回波声场与发射声场所对应的相位图的分布差异。
在一个实施例中，如图7所示，对于步骤“根据所述发射声场的探测信息及回波声场的探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息”，可以进一步细分如下：
步骤S302，根据所述发射声场的探测信息及回波声场的探测信息分别计算发射声场与回波声场在所述探测平面上所对应的折射率分布信息，从而确定发射声场与回波声场所对应的声压分布信息；
在本发明的一个实施例中，图5是本发明实施例提供的通过二维网状截面形式排布的探测光束对声场进行分割测量的原理示意图，具体的，将声场沿某一截面(即上文所述的探测平面)进行细化分割，形成一系列二维区块，如图5 中虚线所示。图中实线代表探测光束，图5采用多组平行探测光束交织排布的方式进行测量，每一个探测光束可测得沿光束方向的所有折射率变化的累积和从多个方向进行测量，可列出线性方程组：
方程中每个Δni作为被求量，p1,p2,…,pk作为每一束测量激光(即探测光束) 在各自所在方向上的二维区块的折射率累积量，只要测量方向足够多，就可以解算出每一个Δni，解得每一块二维区块的折射率，这些二维区块的折射率整体拼接后即为整个二维网状截面的折射率分布，也即声场的声压分布。
在本发明实施例中，上述将声场进行细化分割形成一系列二维区块，可以理解为，预先将声源输出端前方的探测平面进行了分割，形成一系列二维区块，然后通过多方向声场探测组件的合理排布，将探测光束按设定方式对准这些二维区块进行测量。
当然上述将声场进行细化分割形成一系列二维区块，还可以理解为，预先将多方向声场探测组件按照设定方式排布，使其探测光束在声源输出端的前方的一个截面上交织形成二维网状截面，该二维网状截面包含诸多探测光束交点，可以基于这些探测光束的交点假定二维网状截面所在平面被划分成了一些列二维区块，每个二维区块均能被探测光束测量到，最后计算完将其拼合为整体，即可得到探测平面上的完整声场分布图。
在本发明实施例中，发射声场与回波声场所对应的声压分布信息便通过上述方式测得。
步骤S304，对所述发射声场与回波声场所对应的声压分布信息进行处理，分别得到所述发射声场与所述回波声场对应的相位图，并将两者的相位图进行对比得到相位分布差异信息。
在本发明的一个实施例中，对所述发射声场与回波声场所对应的声压分布信息进行处理，主要包括以下内容：
当步骤S302中获得了发射声场与回波声场所对应的声压分布信息以后，继续对其进行梯度运算，可得到对应的矢量声场。
回波信号中一般包含了复杂的信息，例如干扰信号、非关注方向的回波信号等，而只有关注方向的回波信号中才携带有被探测目标的形状信息，如图8 所示，图中“1”表示非关注方向的回波信号，“2”表示关注方向的回波信号，“3”表示关注方向的回波信号携带的目标形状信息。为了获得被探测目标在关注方向上的表面形状信息，就需要对当前所得的回波声场所对应的矢量声场进行空间方向滤波，例如滤去“1”所对应的非关注方向的回波信号，而保留下关注方向的回波信号(对应“2”所标识的回波信号)。
得到了关注方向的回波声场后，可以进一步采用傅里叶变换得到发射声场与回波声场在该关注方向上的相位分布，即相位图，然后可对两者的相位图进行对比，从而得到相位分布差异，该相位分布差异即反应了被探测目标的表面形状。
最后，基于上述的相位分布及相位分布差异信息，可通过预设的相位提取算法/模型即可提取被探测目标的表面形状。
本发明的上述实施例所提供的声学探测方法，基于声学探测装置/声学探测系统来对探测声波及其对应的回波信号的声场进行连续多方向的探测，并形成声场探测信息，该声场探测信息包含了多个方向的探测信息，基于此可解算出声场分布，使得后续可基于声场分布求解被探测目标的表面形状，相对于传统的测量方式，本发明实施例的检测精度更高，而且使得探测结果具有超高的分辨率。
在本发明的一个实施例中，还提供一种声学探测控制装置，该声学探测控制装置应用于上述的声学探测系统，具体的，该声学探测控制装置包括：
声波发送单元，用于通过所述声源向被探测目标发送探测声波，所述探测声波经过多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面；
声场探测单元，用于通过所述声场探测器的多方向声场探测组件对所述二维网状截面上的声场进行探测；
计算处理单元，用于通过所述处理装置获取发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息，并根据所述发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，再根据所述相位分布差异信息提取所述被探测目标的表面形状信息。
本实施例中的声学探测控制装置为上文中声学探测方法所对应的虚拟装置，其所包含的声波发送单元、声场探测单元、计算处理单元的功能实现与上文的声学探测方法中的步骤S202、步骤S204、步骤S206一一对应，对于该声学探测控制装置中的各单元内容的具体解释，以及相关的细化、优化的内容参见上文声学探测方法中的具体描述，此处不再赘述。
本发明的上述实施例所提供的声学探测控制装置，基于声学探测装置/声学探测系统来对探测声波及其对应的回波信号的声场进行连续多方向的探测，并形成声场探测信息，该声场探测信息包含了多个方向的探测信息，基于此可解算出声场分布，使得后续可基于声场分布求解被探测目标的表面形状，相对于传统的测量方式，本发明实施例的检测精度更高，而且使得探测结果具有超高的分辨率。
图9示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是上述声学探测系统中的处理装置。如图9所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现声学探测方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行声学探测方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的声学探测控制装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图9所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该声学探测控制装置的各个程序模块，比如，上文中的声波发送单元、声场探测单元、计算处理单元。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的声学探测方法中的步骤。
例如，图9所示的计算机设备可以通过声学探测控制装置中的声波发送单元执行步骤S202。计算机设备可通过声场探测单元执行步骤S204。计算机设备可通过计算处理单元执行步骤S206。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
通过所述声源向被探测目标发送探测声波，所述探测声波经过多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面；
通过所述声场探测器的多方向声场探测组件对所述二维网状截面上的声场进行探测；
通过所述处理装置获取发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息，并根据所述发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，再根据所述相位分布差异信息提取所述被探测目标的表面形状信息。
在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
通过所述声源向被探测目标发送探测声波，所述探测声波经过多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面；
通过所述声场探测器的多方向声场探测组件对所述二维网状截面上的声场进行探测；
通过所述处理装置获取发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息，并根据所述发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，再根据所述相位分布差异信息提取所述被探测目标的表面形状信息。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM (EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM 以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM (RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态 RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种声学探测装置，其特征在于，所述声学探测装置包括：
声源；以及
设置于所述声源的输出端前方的声场探测器，所述声场探测器包括至少一组多方向声场探测组件，每一组所述多方向声场探测组件包括多组激光检测装置；
其中，所述多组激光检测装置按预设方式排布，使得所述多组激光检测装置所对应的探测光束可在所述声源的输出端前方的一探测平面上交织形成一个二维网状截面，所述激光检测装置以此排布方式对所述二维网状截面上的声场进行探测。
2.如权利要求1所述的声学探测装置，其特征在于，所述声场探测器还包括用于安装所述多方向声场探测组件的固定装置，所述固定装置的中间设有贯穿的声波通道，所述声波通道的贯穿方向与所述声源的输出方向相对；
所述多方向声场探测组件中的多组激光检测装置沿所述声波通道的周边环布。
3.如权利要求2所述的声学探测装置，其特征在于，所述声场探测器包括多组所述多方向声场探测组件，所述多组多方向声场探测组件沿所述声波通道的方向依次层叠设置。
4.如权利要求2所述的声学探测装置，其特征在于，每组所述激光检测装置包括：
激光器；
与所述激光器相对设置的接收器；以及
由若干分光镜与反射镜构成的分光光路，所述激光器发出的激光可在所述分光光路之间分束形成参考光束与所述探测光束，且所述参考光束与探测光束最终在所述接收器上合束。
5.如权利要求4所述的声学探测装置，其特征在于，在每一组所述多方向声场探测组件中，在每一个指定探测方向上均设置有若干组所述激光检测装置。
6.一种声学探测系统，其特征在于，所述声学探测系统包括：
如权利要求1~5任意一项权利要求所述的声学探测装置，以及
与所述声源及所述多方向声场探测组件相连的处理装置，所述处理装置可控制所述声源及多方向声场探测组件的协同工作，接收并处理所述多方向声场探测组件所采集的声场探测信息。
7.一种声学探测方法，应用于如权利要求6所述的声学探测系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
通过所述声源向被探测目标发送探测声波，所述探测声波经过多方向声场探测组件的探测光束所形成的二维网状截面；
通过所述声场探测器的多方向声场探测组件对所述二维网状截面上的声场进行探测；
通过所述处理装置获取发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息，并根据所述发射声场的声场探测信息及回波声场的声场探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，再根据所述相位分布差异信息提取所述被探测目标的表面形状信息。
8.如权利要求7所述的声学探测方法，其特征在于，所述根据所述发射声场的探测信息及回波声场的探测信息确定发射声场与回波声场所对应的相位图的相位分布差异信息，包括：
根据所述发射声场的探测信息及回波声场的探测信息分别计算发射声场与回波声场在所述探测平面上所对应的折射率分布信息，从而确定发射声场与回波声场所对应的声压分布信息；
对所述发射声场与回波声场所对应的声压分布信息进行处理，分别得到所述发射声场与所述回波声场对应的相位图，并将两者的相位图进行对比得到相位分布差异信息。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7~8中任一项权利要求所述声学探测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7~8中任一项权利要求所述声学探测方法的步骤。
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