CN110363864A - 用于结构异常的增强可视化的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于结构异常的增强可视化的方法和设备。该方法包括如下步骤：在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；使用多时间窗振幅标绘对脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图；并且在图形用户界面上显示多时间窗振幅图。

Description

用于结构异常的增强可视化的方法和设备
技术领域
本公开大体上涉及用于处理图像的设备和方法，并且更具体地涉及用于处理激光超声波传播图像的设备和方法。
背景技术
脉冲回波(Pulse-echo)激光超声波传播成像(UWPI：ultrasonic wavepropagation imaging)是出于无损检测之目的、实现结构(例如，纤维增强塑料材料，在下文中称为“复合材料”)异常的三维(3-D)可视化的非接触式感测技术。在一些UWPI系统中，使用Q开关连续波激光来线性扫描结构上的区域，激光脉冲被定向为垂直于表面(例如，在厚度方向上)。然后使用激光多普勒振动计来检测在每个固定点处沿厚度方向传播的激光生成的超声波。然后对由激光多普勒振动计输出的扫描数据进行带通滤波，以产生原始UWPI视频数据，可以进一步对该原始UWPI视频数据进行后处理，以增强所获取的图像。
先前，采用单时间窗振幅标绘算法，通过使用超声波传播成像数据的单时间窗对单个图像进行后处理。然而，这种单时间窗振幅标绘算法迫使用户选择扩展时间窗，以表示不同厚度水平的每个异常，这导致包含不必要的帧和低质量的异常可视化。此外，使用脉冲回波激光UMPI视频数据来计算异常的面积只能够用于诸如矩形和圆形的简单形状，并且通过仅观察扫描结果精确地定位结构异常可能存在挑战性。
发明内容
下面详细公开的主题涉及用于对脉冲回波激光UMPI视频数据进行后处理以增强结构异常的可视化的方法和装置。本文所提出的后处理增强具有三种类型。第一，本文提出了允许用户选择多个时间窗以使单个图像中的不同深度处的异常可视化的多时间窗振幅标绘算法。第二，多边形异常面积计算使能够自动计算脉冲回波激光UWPI系统界面内的指定异常的面积。第三，异常指向功能通过与正在显示UWPI视频图像的图形用户界面交互，来帮助用户精确定位结构上的异常。这些特征实现异常的增强可视化质量和异常的面积和位置的精确计算。
虽然下面将详细描述用于对脉冲回波激光UMPI视频数据进行后处理以增强结构异常的可视化的方法和设备的各种实施例，但是这些实施例中的一个或者多个可以通过以下方面中的一个或者多个方面来表征。
下面详细公开的主题的一个方面是一种用于结构异常的增强可视化的方法，其包括如下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)使用多时间窗振幅标绘对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图；以及(c)在图形用户界面上显示该多时间窗振幅图。根据一个实施例，步骤(b)包括：在所选择的时间窗中指定脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；对在指定脉冲回波激光超声波传播成像视频数据中包括的振幅数据进行求和；以及对所求和的振幅数据进行标绘。
下面详细地公开的主题的另一方面是一种用于结构异常的增强可视化的方法，其包括如下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建视频冻结帧；(c)在图形用户界面上显示该视频冻结帧；(d)通过人与图形用户界面的交互来选择视频冻结帧上的至少三个点；(e)计算由所述至少三个点限定出的多边形的面积；以及(f)在图形用户界面上显示表示在步骤(e)中计算出的面积的字母数字符号。所述至少三个点位于图形用户界面上显示的异常的图像的边界上。
下面详细公开的主题的又一方面是一种用于结构异常的增强可视化的方法，其包括如下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理以创建视频冻结帧；(c)在图形用户界面上显示该视频冻结帧；(d)通过人与图形用户界面的交互来选择视频冻结帧上的点；(e)将步骤(d)中选择的该点的像素坐标转换为支撑激光扫描头的定位器的参照系中的空间坐标；(f)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由步骤(e)得到的空间坐标的指向位置；以及(g)当激光扫描头处于该指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。根据一个实施例，步骤(e)至步骤(g)响应于步骤(d)而自动执行。
下面详细公开的主题的再一方面是一种用于结构异常的增强可视化的设备，其包括：脉冲回波激光超声波传播成像系统，该脉冲回波激光超声波传播成像系统包括激光扫描头；图形用户界面；以及计算机系统，该计算机系统被配置为执行以下操作：(a)从脉冲回波激光超声波传播成像系统接收脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)使用多时间窗振幅标绘对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图；以及(c)控制图形用户界面以显示该多时间窗振幅图。
下面公开了用于对脉冲回波激光UMPI视频数据进行后处理以增强结构异常的可视化的方法和设备的其它方面。
附图说明
可以在各种实施例中独立地实现前述部分中讨论的特征、功能和优点，或者可以在其它实施例中组合这些特征、功能和优点。出于说明上述方面和其它方面之目的，在下文中将参照附图描述各种实施例。本部分中简要描述的示意图均未按比例绘制。
图1是识别根据一个实施例的线性扫描脉冲回波激光UWPI系统的一些组件的框图。
图2是示出了根据一个实施例的出现在图形用户界面上的两个窗口的示意图，左边的窗口显示脉冲回波(PE)激光UWPI视频，并且右边的窗口显示多时间窗振幅图(MTWAM)。
图3是示出了根据一个实施例的用于产生多时间窗振幅图的方法中的步骤的示意图。
图4是根据一个实施例的识别用于显示多时间窗振幅图的方法的步骤的流程图。
图5A至图5C示出了具有分布在图案中的人工包含异常的2.75毫米厚的复合试样的扫描结果。
图6是根据一个实施例的识别用于计算与试样中的异常的形状近似的多边形的面积的方法的步骤的流程图。
图7A是表示包括多边形异常的结构上的扫描区域的示意图。
图7B是表示图形用户界面的正在示出图7A中描绘的扫描区域的视频冻结帧的窗口的示意图，可以使用该图形用户界面来选择与图7A中描绘的异常的图像的形状近似的多边形的顶点。
图8A是表示图形用户界面上的窗口的示意图，该窗口示出了2.75毫米厚的复合试样中所包含的多个人工异常中的一个异常的图像的面积的计算结果，该图像出现在UWPI视频的一个视频冻结帧中。
图8B是表示图形用户界面上的窗口的示意图，该窗口示出了来自图8A中出现的相同的多个人工异常中的一个异常的图像的面积的计算结果，该图像出现在从同一UWPI导出的多时间窗振幅图中，从同一UWPI中提取图8A中描绘的视频冻结帧。
图9是表示图形用户界面上的窗口的示意图，该窗口示出了出现在UWPI视频的一个视频冻结帧中的、包含在具有冲击损坏的7毫米厚的复合测试面板中的多个人工异常中的一个异常的图像的面积的计算结果。
图10是示出了使用异常指向功能将激光扫描头移动到发射的激光束照射在试样中的异常上的位置的示意图。
图11示出了如下图形用户界面，该图像用户界面包括含有视频冻结帧的对应窗口、由摄像机获取的测试设置的视频图像，和在使用异常指向功能将激光脉冲指向异常时表示超声波传播的振幅与时间的关系的曲线图。
在下文中将参照附图，其中，不同附图中的类似元件具有相似的附图标记。
具体实施方式
下面详细地描述了用于对脉冲回波激光UMPI视频数据进行后处理以增强结构异常的可视化的方法和设备的图示性实施例。然而，在本说明书中，并未对实际实施方式的所有特征进行描述。本领域的技术人员应理解，在开发任何这种实际实施例时，必须做出若干实施方式特定的决策以实现开发者的特定目标，诸如，遵守系统相关限制和业务相关限制，这些限制随着实施方式的不同而改变。而且，应理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的本领域的普通技术人员来说仍是例行任务。
图1是识别根据一个实施例的线性扫描脉冲回波激光UWPI系统的一些组件的示意图。该系统至少包括以下部件：源激光控制器12、超声生成激光器14(例如，Q开关固态二极管泵浦激光器)、第一光学镜16、第二光学镜18、激光多普勒振动计20(包含感测激光器、光电检测器和其它已知光学部件)、感测激光控制器22、联机信号调节器24(包含带通滤波器和放大器)和计算机系统2，该计算机系统2配置有便于由系统获取的视频数据的获取和后处理的编程。尽管在图1中未示出，但是超声生成激光器14、第一和第二光学镜16和18和激光多普勒振动计20固定地包含在激光扫描头(参见图11中的扫描激光头66)中，该激光扫描头进而安装于能够在X和Y方向上平移激光扫描头的双轴线性定位器。计算机系统2被配置为控制双轴线性定位器，以使超声生成激光器14和激光多普勒振动计20相对于静止试样在空间上移动，从而使得能够通过由超声生成激光器14和激光多普勒振动计20发射的相应激光束同时扫描试样的表面上的区域。
在图1中，相对于试样10描绘线性扫描脉冲回波激光UWPI系统，已经将该试样放置于由处于源激光控制器12的控制下的超声生成激光器14产生的激光脉冲的路径中。通过Q开关技术，以脉冲重复率生成激光脉冲。由超声生成激光器14发射的激光脉冲由第一光学镜16朝向第二光学镜18反射。该第二光学镜18继而(优选地以与试样10的表面垂直的角度)将激光脉冲朝向试样10反射。在试样是包括具有厚度的层堆叠的复合层压板的情况下，激光脉冲正沿厚度方向传播。由超声生成激光器14发射的激光脉冲照射在试样的表面上，从而生成具有突发热膨胀的热弹性波。试样10的材料的脉冲热膨胀继而引起以各种模式沿厚度方向传播的超声波。这些超声波又使试样的表面移动，这种移动由激光多普勒振动计20检测。
更具体地，当来自超声生成激光器14的激光脉冲照射在试样的表面上时，在受影响的点(例如，激光光斑所在的位置)处产生超声波，从而使受影响的点周围的区域振动。在超声生成激光器14正在产生第一波长的激光脉冲的同时，激光多普勒振动计20内的感测激光器发射具有与脉冲激光束的第一波长不同的第二波长的感测激光束。(在替代方案中，可以使用连续波激光干涉仪来实施感测激光器。)激光多普勒振动计20被定位为，使得所发射的感测激光束通过第二光学镜18传播，并且与来自超声生成激光器14的脉冲激光束重合(conincident)。重合束在同一点处照射在试样的表面上。光在所有方向上从目标散射，但一部分光由激光多普勒振动计20捕获。更具体地，在第一波长的每个激光脉冲照射在试样10上之后，第一波长和第二波长的一些照射的重合激光向后散射到第二光学镜18，并且由第二光学镜18传输到激光多普勒振动计20的光电检测器上。
使用激光多普勒振动计20的超声感测是基于检测第二波长的返回激光的频移(例如，滤除第一波长的返回激光的频移)。具体地，从反射激光束的频率中的多普勒频移提取超声波的振幅和频率，该频移是由于试样的表面的运动引起的。
根据一个实施例，激光多普勒振动计20是测量内部参考束与感测激光束之间的频率(或者相位)差的双束激光干涉仪。激光感测束与光电检测器(通常是光电二极管)上的参考束相互干扰。大多数商用振动计通过向其中一个束添加已知频移(通常为30-40MHz)而在外差状态(heterodyne regime)下工作。该频移通常由布拉格单元或者声光调制器生成。光电检测器的输出是标准调频信号，以布拉格单元频率作为载波频率且以多普勒频移作为调制频率。可以解调该信号以在时间间隔或者时间窗期间导出试样的振动表面的速度。
激光多普勒振动计20的输出是沿激光束的方向与目标速度分量成正比的连续模拟电压。由激光多普勒振动计20的光电检测器产生的电信号由信号调节器24放大并进行带通滤波，以提取出测量得的时域超声波，然后将信号调节后的电信号(表示视频数据)存储在非暂时性有形计算机可读存储介质中，该非暂时性有形计算机可读存储介质包含在计算机系统2中，或者可由计算机系统2访问中任一者。
在后处理期间，计算机系统2执行信号处理算法，然后控制显示屏以使用UWPI算法来使波传播可视化。UWPI算法被配置为基于3-D数据处理在时域或频域中产生穿透厚度超声波的传播可视化(例如，从UWPI视频30提取出的视频冻结帧32)。在图1中图示了一些后处理步骤(这些步骤由计算机系统2中所包含的后处理器执行)。
由计算机系统2生成的超声波传播图像是如下图像，其示出已经传播通过结构的厚度的至少一部分然后随着时间的变化而返回到表面的超声波像。超声传播图像与移动图像或者静态图像对应，其中，通过扫描获取的感测结果是时间同步排列的。例如，由激光脉冲在试样10的表面处生成的超声波可以沿厚度方向朝向试样的后壁传播，但可以在异常所处的界面处反射。可以基于传播时间和传播速度来计算异常的穿透厚度位置。此外，计算机系统2进一步处理由频率、波数或者波长域方面的感测而产生的信号，并且将感测结果呈现为移动图像或者静态图像。
图1在较高层面上图示了计算机系统被配置为执行的后处理操作的一些方面。首先，计算机系统2根据时间检测来自信号调节器24的传入电信号的振幅。可选地，系统操作员可以输入指示计算机系统2使振幅与时间的关系的曲线图4显示在关联显示屏上的命令。该显示处理可以涉及将数据和命令发送至控制显示屏的单独显示处理器的图像处理器，图像处理器和显示处理器二者都包含在计算机系统2中。所得到的波形表示脉冲回波超声信号的时变振幅。
其次，图像处理器还被配置为执行基于穿透厚度超声的脉冲回波超声传播成像技术。如图1所示，基于从试样10获取的穿透厚度超声波，通过使用脉冲回波超声传播成像技术使试样10中的异常可视化(如由异常的图像26所表示)，作为扫描试样10的表面的结果。重新排列通过扫描试样的表面上的区域中的点阵列而采集到的一维电信号，以形成三维视频数据阵列6(在下文中称为“3-D数据阵列6”)。3-D数据阵列6中的每个时间序列是：表示脉冲激光束在扫描处理期间照射的相应点处的相应脉冲回波超声信号的相应数据子集。在图1中描绘的示例中，在3-D数据阵列6的垂直维度(与试样10的表面上的扫描区域的高度对应)中的数据元件的数量是V，且在3-D数据阵列6的水平维度(与试样10的表面上的扫描区域的宽度对应)中的数据元件的数量是H。图1中的箭头T表示时间轴。出于说明之目的，图1中呈现的示例性3-D数据阵列6示出了表示异常的图像26的黑色区域。
3-D数据阵列6中的呈直线的虚线表示剖切平面28，可以使用该剖切平面来产生视频数据的N个视频冻结帧32的时间序列，以形成UMPI视频30。因此，3-D数据阵列6中的数据元件的总数量将是H×V×N的乘积。系统操作员可以输入指示计算机系统2使多个视频冻结帧32中的任何一个显示在关联显示屏上的命令。可以在出现异常位置处的最大超声振幅时拍摄所有视频冻结帧32。因此，可以沿时间轴T生成图像以呈现UWPI视频30以供观看。当基于信号来制作移动图像时，系统操作员能够使均匀超声波如何在整个扫描场上传播穿过试样10的厚度可视化。
总之，首先，超声生成激光器14发射生成各种模式的超声波的激光束脉冲。在各种模式的超声波中，激光多普勒振动计20获取脉冲回波超声信号，该脉冲回波超声信号是UWPI视频30的视频冻结帧32中的一个点。激光脉冲和感测激光束二者都在覆盖扫描区域的多个点中的每一个处作为重合束而发射。
图2是示出了根据本文所提出的后处理方法的一个实施例的、可以显示在图形用户界面上的两个窗口的示意图。左侧窗口显示从UWPI视频30提取出的冻结帧32，该UWPI视频30使在具有以图案分布的多个人工(例如，制造的)包含异常的试样10中的超声波传播可视化。试样10由厚度为2.75毫米的复合材料(例如，由碳纤维/环氧树脂预浸体制成)制成。右侧窗口使用本文提出的方法来显示从UWPI视频30导出的多时间窗振幅图34(MTWAM：multiple-time window amplitude map)。对比图像示出了在使用多时间窗振幅标绘时在所有深度处的异常可视化的改进。后处理器(例如，配置有后处理软件的计算机系统2)执行多时间窗振幅标绘、多边形缺陷区域计算和缺陷指向。
图3是示出了根据一个实施例的、用于从UWPI视频30的脉冲回波超声波场36导出多时间窗振幅图34的方法中的步骤的示意图。完整的UWPI视频30包括可以基于波传播的速度与试样10(参见图1)中的相应深度相关的多个视频冻结帧32(32a、32b、32c)。在图3中描绘的示例中，在属于第一时间窗38a的视频冻结帧中，可以看到第一异常的图像26a(在下文中称为“第一异常图像26a”)；在属于第二时间窗38b的视频冻结帧中可以看到第二异常的图像26b(在下文中称为“第二异常图像26b”)；并且在第三时间差38c的第一视频冻结帧中看不到异常的图像。在下一个步骤中，选择包含由异常产生的振幅信息的时间窗(例如，具有大于预定阈值的最大幅度的振幅)以便进行进一步处理。在图3中描绘的示例中，选择时间窗38a和时间窗38b。在最后的步骤中，对时间窗38a和38b的所选的视频冻结帧中的振幅幅度求和，以产生多时间窗振幅图34。所得的图像包含容易被观察者辨别的第一和第二异常图像26a和26b。
上述多时间窗振幅标绘技术使得试样中的不同深度处的多个异常能够在单个图像中可视化，并且提供优异的信噪比和可视化质量。
图4是根据一个实施例的识别用于显示多时间窗振幅图34的方法50的步骤的流程图。在步骤52中选择第一时间窗。然后确定是否应该发起用于导出多时间窗振幅图34的处理(步骤54)。如果附加时间窗包含感兴趣的振幅，那么在步骤56中添加(例如，选择)下一个时间窗。该迭代处理继续进行，直到已经选择了包含感兴趣的振幅的所有时间窗为止。当不再存在感兴趣的时间窗时，在步骤58中将所选择的时间窗的振幅值转换为绝对值，然后在步骤60中对所选择的时间窗的这些绝对值进行求和。最后，如图2所示，在步骤62中以多时间窗振幅图(MTWAM)的形式显示该求和结果。
图5A至图5C示出了具有分布在图案中的人工包含异常的2.75毫米厚的复合试样的扫描结果。图5A示出了在2.933μs处的PE UWPI视频冻结帧。不包括一些异常，这是因为一些异常被放置在不同深度处。然而，图5B示出了在5.433μs处的PE UWPI视频冻结帧，在该视频冻结帧中，现在可以看到图5A中不可见的一些异常。通过使用2.933-2.983μs的时间窗和5.433-5.850μs的时间窗进行多时间窗振幅标绘，获得如图5C所示的多时间窗振幅图34。图5A至图5C中描绘的图像的比较显示了多时间窗振幅图34包含每个异常，并且提供优异质量的可视化。
根据本文提出的后处理技术的其它方面，计算机系统2被配置为执行如下算法，通过该算法可以计算出与试样中的异常形状近似的多边形的面积。就异常的形状不是精确的多边形来说，计算结果是异常的估计面积。就从真正多边形导出异常的形状来说，这种估计可以不同于物理异常的实际面积。
图6是根据一个实施例的识别用于计算与试样中的异常的形状近似的多边形的面积的方法70的步骤的流程图。查看显示异常的图像的图形用户界面的用户首先通过在步骤72中使用光标来点击图形用户界面上的一个点，以选择多边形的一个顶点作为起始点。如本文中所使用，术语“多边形”是指呈凸状或者凹形中任一者且不自相交的多边形。在本公开的这个节点应该记住，最终多边形在选择第一个顶点时不会出现在图形用户界面上，而是只有在已经选择了所有顶点时才会完全出现。在下一个步骤74中，再次通过使用光标来点击图形用户界面上的另一个点来选择多边形的下一个顶点(例如，点)。然后在步骤76中，系统接收来自用户的关于多边形是否完整的输入。如果用户响应多边形不完整，那么用户重复步骤74，在步骤74之后重复步骤76。响应于对顶点的各选择，计算机系统2将像素的(x,y)坐标存储在进行点击的显示屏上。表示由用户选择的顶点的像素坐标列表的数字数据存储在非暂时性有形计算机可读存储介质中。
重复步骤74和步骤76，直到用户已经指示了多边形是完整的为止，这意味着用户已经选择了多边形的所有顶点。然后在步骤78中，用户与图形用户界面交互，以指示计算机系统2在点列表上运行多边形面积计算算法。在执行该算法的处理中，由计算机系统执行以下操作：(1)从非暂时性有形计算机可读存储介质检索表示多边形的顶点的像素坐标的数字数据；(2)基于在成像会话开始之前执行的校准处理期间确定的转换率，将检索到的像素坐标转换为试样的参照系中的空间坐标；并且(3)使用空间坐标来计算多边形的面积的估计。然后在步骤80中，将计算得出的面积显示在图形用户界面上。
图7A是表示包括多边形异常25的结构上的扫描区域40的示意图。图7B是表示图形用户界面的正在示出图7A中描绘的扫描区域40的视频冻结帧32的窗口的示意图，可以使用该图形用户界面来选择与图7A中描绘的异常25的图像26的形状近似的多边形的顶点。一旦多边形表示是完整的，就可以计算多边形的面积。根据一种提出的实施方式中，可以使用CRC标准数学表格(CRC出版社(1987)，佛罗里达，波卡拉顿，第28版，Beyer,W.H.(版)，第123-124页；Beyer,W.H.(Ed.),28th ed.,Boca Raton,Florida,CRC Press(1987),pp.123-124)中公开的多边形面积公式。
如图7B中描绘的示例中可看出，用户可以选择n个顶点来形成n边多边形，其中n是大于2的整数。这种n边多边形的顶点的坐标(在试样的参照系中，而不是像素坐标)为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、…、(xn,yn)。然后可以使用如下公式来计算多边形的面积A：
在复合部件(诸如，飞机的翼盒)经历UWPI并且显示异常的情况下，该异常的形状可以近似于多边形，然后可以在翼盒的坐标系中计算该多边形的面积以提供异常的大小的测量。更确切地，多边形近似于出现在图形用户界面上的异常的图像的形状。由用户选择至少三个点而限定出多边形，该至少三个点位于异常的图像的边界上。
图8A是表示图形用户界面上的窗口的示意图，该窗口示出了2.75毫米厚的复合试样中所包含的多个人工异常中的一个异常的图像的面积的计算结果，该图像出现在5.733μs处拍摄的UWPI视频的一个视频冻结帧32中。多边形异常面积计算的结果为344.04mm2。如图8A中可看出，将计算结果显示在视频冻结帧32的顶部。
图8B是表示同一图形用户界面上的窗口的示意图，该窗口示出了2.75毫米厚的复合试样中所包含的多个人工异常中的一个的图像的面积的计算结果。该图像出现在多个时间窗振幅图34中，该多个时间窗振幅图是从产生了图8A中描绘的视频冻结帧32的相同UWPI导出的，但使用2.933-2.983μs的时间窗和5.433-5.850μs的时间窗进行多时间窗振幅标绘(这与图5C中相同)。多边形异常面积计算的结果为129.62mm2。如图8B中可看出，将计算结果显示在多时间窗振幅图34的顶部。
为了促进另一个试验，将7毫米厚的复合测试板构建成具有不同类型的异常，包括由冲击引起的分层、砂磨表面、褶皱和修补压电换能器。然后对该测试面板进行UWPI。在图9中描绘了在8.3μs处获取到的视频冻结帧，该视频冻结帧表示图形用户界面上的窗口，并且还示出了视频冻结帧32的所选择的区域44中的异常的图像26的面积的计算结果。在该示例中，异常是由冲击而引起的分层。其它异常包括了分层区域46(由图9的虚线圆圈表示)中的其它分层和修补压电换能器区域48(由图9的虚线矩形表示)。图9表明所选择的区域44中的异常的图像26的面积为814.06mm2，并且清楚地表明使用多边形异常面积计算函数，精确的面积计算对于具有非常复杂的形状的由冲击引起的分层也是可能的。
图10是示出了使用异常指向功能将激光扫描头66移动到发射的激光束照射在试样10的表面上的扫描区域40中的异常上的位置的示意图。激光扫描头66容纳超声生成激光器14、第一和第二光学镜16和18和激光多普勒振动计20。如先前提到的，将扫描激光头66安装于能够在X和Y方向上平移激光扫描头66的双轴线性定位器90(参见图11)。
图10的左上角的矩形表示通过对扫描区域40(在图10的右上角中示出)进行扫描产生的PE UWPI视频冻结帧32。在扫描区域40上以规则扫描间隔Δ间隔开的黑点表示在扫描表面期间产生的相应激光光斑42。出于说明之目的，仅示出了一些激光光斑42，应理解的是，通过在以等于扫描间隔Δ的距离进行了每次增量移动之后间歇地启动激光束64来扫描整个扫描区域40。
此外，虽然视频冻结帧32包括呈现为具有四边形形状的异常的图像26(例如，具有四条边的多边形)，但是扫描区域40包括产生了在冻结帧32中看到的图像26的物理异常25。
为了进一步阐明图10，视频冻结帧32的各个像素具有与试样的(x,y)坐标系相关的像素坐标，其中，原点(0,0)处于冻结帧32的左下角处。然而，当扫描激光头66处于初始扫描位置82时，激光束64具有双轴线性定位器90的坐标系中的坐标(a,b)。因此，以双轴线性定位器90的参照系中的坐标的形式，给出用于将激光扫描头66移动到另一位置的命令。例如，如图10所描绘，如果用户在试样的参照系中选择具有坐标(x,y)的视频冻结帧32中的点68，那么由计算机系统2(参见图1)指示双轴线性定位器90将激光扫描头66移动为使得激光束64照射在双轴线性定位器90的参照系中的具有坐标(x+a,y+b)的点上。
现在将描述用于使用户能够启动自动异常指向功能的处理。首先，用户选择视频冻结帧32中可看到的异常的图像26上的点68。所选择的点具有试样10的坐标系中的位置(x,y)。然后将该位置转换成双轴线性定位器90的坐标系中的对应位置(x+a,y+b)。最后，扫描激光头66从图10中的虚线所指示的位置移动到所选择的位置(x+a,y+b)(由图1中的实线指示)，以使激光束64指向异常25。因此，激光束64可以移动为，使得其指向用户已经选择的扫描区域40内的任何位置。在复合部件的无损检测期间，通过点击视频冻结帧32上的对应点将激光束64指向复合部件上的点的能力允许检测员随后执行对异常的附加检测，包括附加UWPI。在替代方案中，检测员可以在复合部件上标记指向的位置，从而在稍后的时间指定用于测试或者修理的区域。
虽然上面公开的采用异常指向功能的方法涉及用户选择视频冻结帧32中的点68，但是在替代方案中，用户可以通过选择多时间窗口振幅图34上的对应点来实现相同的自动指向。
图11示出了图形用户界面100，该图形用户界面100包括含有视频冻结帧32的第一窗口、包括由摄像机(未示出)获取的测试设置的视频图像92的第二窗口、和示出了振幅与时间的曲线图4的窗口，该曲线图表示在激光脉冲使用异常指向功能指向异常时产生的超声波的传播。可选地，可以将激光光斑的坐标显示在视频冻结帧32上。在图11中描绘的示例中，双轴线性定位器90的参照系中的所选择的位置的坐标为(124.75,121.5)。
如图11中可看出，双轴线性定位器90包括：固定安装工作台84、X轴线性工作台86和Y轴线性工作台88，该X轴线性工作台86可平移地联接到安装工作台84以沿X轴在任一方向上平移，该Y轴线性工作台88可平移地联接到X轴线性工作台86以沿Y轴在任一方向上平移。激光扫描头66固定地联接到Y轴线性工作台88。多轴线性定位器的结构和操作在机器人技术领域中是众所周知的。
另外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1：一种用于结构异常的增强可视化的方法，其包括如下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)使用多时间窗振幅标绘对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图；并且(c)在图形用户界面上显示该多时间窗振幅图。
条款2：根据条款1所述的方法，其中，步骤(b)包括：在所选择的时间窗中指定脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；对在指定脉冲回波激光超声波传播成像视频数据中包括的振幅数据求和；并且对所求和的振幅数据进行标绘。
条款3：根据条款1所述的方法，该方法还包括如下步骤：(d)通过人与图形用户界面的交互来选择多时间窗振幅图上的至少三个点；(e)计算由该至少三个点限定出的多边形的面积；以及(f)在图形用户界面上显示表示在步骤(e)中计算出的面积的字母数字符号。
条款4：根据条款3所述的方法，其中，所述至少三个点位于图形用户界面上显示的异常的图像的边界上。
条款5：根据条款3所述的方法，该方法还包括如下步骤：(g)通过人与图形用户界面的交互来选择多时间窗振幅图上的点；(h)把在步骤(g)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头的定位器的参照系中的空间坐标；(i)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由步骤(h)得到的空间坐标的指向位置；以及(j)当激光扫描头处于指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。
条款6：根据条款5所述的方法，其中，步骤(h)至(j)响应于步骤(g)而自动执行。
条款7：根据条款1所述的方法，该方法还包括如下步骤：(d)通过人与图形用户界面的交互来选择多时间窗振幅图上的点；(e)把在步骤(d)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头的定位器的参照系中的空间坐标；(f)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由步骤(e)得到的空间坐标的指向位置；以及(g)当激光扫描头处于指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。
条款8：根据条款7所述的方法，其中，步骤(e)至(g)响应于步骤(d)而自动执行。
条款9：一种用于结构异常的增强可视化的方法，其包括如下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理以创建视频冻结帧；(c)在图形用户界面上显示该视频冻结帧；(d)通过人与图形用户界面的交互来选择视频冻结帧上的至少三个点；(e)计算由所述至少三个点限定出的多边形的面积；以及(f)在图形用户界面上显示表示在步骤(e)中计算出的面积的字母数字符号。
条款10：根据条款9所述的方法，其中，所述至少三个点位于图形用户界面上显示的异常的图像的边界上。
条款11：根据条款9所述的方法，该方法还包括如下步骤：(g)通过人与图形用户界面的交互来选择冻结帧上的点；(h)把在步骤(g)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头的定位器的参照系中的空间坐标；(i)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由步骤(h)得到的空间坐标的指向位置；以及(j)当激光扫描头处于指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。
条款12：根据条款11所述的方法，其中，步骤(h)至(j)响应于步骤(g)而自动执行。
条款13：一种用于结构异常的增强可视化的方法，其包括如下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理以创建视频冻结帧；(c)在图形用户界面上显示该视频冻结帧；(d)通过人与图形用户界面的交互来选择视频冻结帧上的点；(e)把在步骤(d)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头的定位器的参照系中的空间坐标；(f)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由步骤(e)得到的空间坐标的指向位置；以及(g)当激光扫描头处于该指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。
条款14：根据条款13所述的方法，其中，步骤(e)至(g)响应于步骤(d)而自动执行。
条款15：一种用于结构异常的增强可视化的设备，其包括：脉冲回波激光超声波传播成像系统，该脉冲回波激光超声波传播成像系统包括激光扫描头；图形用户界面；以及计算机系统，该计算机系统被配置为执行以下操作：(a)从脉冲回波激光超声波传播成像系统接收脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)使用多时间窗振幅标绘对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图；以及(c)控制图形用户界面以显示该多时间窗振幅图。
条款16：根据条款15所述的设备，其中，步骤(b)包括：接收表示在所选择的时间窗中指定的脉冲回波激光超声波传播成像视频数据的数据；对在接收到的指定脉冲回波激光超声波传播成像视频数据中包括的振幅数据求和；并且对所求和的振幅数据进行标绘。
条款17：根据条款15所述的设备，其中，计算机系统进一步被配置为执行以下操作：(d)接收表示从多时间窗振幅图选择至少三个点的数据；(e)计算由所述至少三个点限定出的多边形的面积；以及(f)控制图形用户界面以显示表示在操作(e)中计算出的面积的字母数字符号。
条款18：根据条款17所述的设备，其中，所述至少三个点定位于图形用户界面上显示的异常的图像的边界上。
条款19：根据条款17所述的设备，其中，脉冲回波激光超声波传播成像系统还包括定位器，激光扫描头安装于该定位器，并且计算机系统进一步被配置为执行以下操作：(g)接收表示从多时间窗振幅图上选择点的数据；(h)将所选择的点的像素坐标转换为定位器的参照系中的空间坐标；(i)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由操作(h)得到的空间坐标的指向位置；以及(j)当激光扫描头处于指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。
条款20：根据条款19所述的设备，其中，定位器是双轴线性定位器。
更具体地，可以组合上述特征中的一些以提供用于结构异常的增强可视化的方法，该方法包括以下步骤：(a)在结构表面上的扫描区域中的多个点处获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；(b)使用多时间窗振幅标绘对该脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图；(c)在图形用户界面上显示该多时间窗振幅图；(d)通过人与图形用户界面的交互来选择多时间窗振幅图上的至少三个点；(e)计算由所述至少三个点限定出的多边形的面积；(f)在图形用户界面上显示表示步骤(e)中计算得出的面积的字母数字符号；(g)通过人与图形用户界面的交互来选择多时间窗振幅图上的点；(h)把在步骤(g)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头的定位器的参照系中的空间坐标；(i)控制定位器以将激光扫描头移动到具有由步骤(h)得到的空间坐标的指向位置；以及(j)当激光扫描头处于指向位置时，启动激光扫描头以发射激光束。在替代方案中，可以通过用户与正在显示冻结帧的图形用户界面的一部分进行交互来实现多边形异常面积计算和异常指向功能。
虽然已经参照各种实施例描述了用于对脉冲回波激光UMPI视频数据进行后处理以增强结构异常的可视化的方法和设备，但本领域的技术人员应理解，可以进行各种改变，且在不脱离本文的教导的范围的情况下，可以用等同物替代其元件。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改以使本文的教导适应于特定情况。因此，权利要求书旨在不限于本文所公开的特定实施例。
如本文中所使用，术语“计算机系统”应该被广义地解释为包含具有至少一个计算机或者处理器的系统，并且系统可以具有通过网络或者总线进行通信的多个计算机或者处理器。
可以将本文所描述的方法的一些步骤编码为包含在非暂时性有形计算机可读存储介质(包括但不限于，存储装置和/或存储器装置)中的可执行指令。这些指令在由处理系统或计算系统执行时使系统装置执行本文所描述的方法的至少一部分。
除非要求语言明确指定或陈述指示了执行这些步骤中的一些或者全部的特定顺序的情况，否则在所阐述的方法权利要求不应被解释为需要按字母顺序执行本发明中叙述的步骤(权利要求中的任何字母顺序仅用于参考先前所述的步骤)或者按叙述这些步骤的顺序执行这些步骤。除非要求语言明确地陈述排除这种解释的情况，否则该处理权利要求也不应被解释为排除同时或交替执行的两个或更多个步骤的任何部分。

Claims (14)

1.一种用于结构异常(25)的增强可视化的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)在结构表面上的扫描区域(40)中的多个点处，获取脉冲回波激光超声波传播成像视频数据(6)；
(b)使用多时间窗振幅标绘对所述脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理，以创建多时间窗振幅图(34)；以及
(c)在图形用户界面(100)上显示(62)所述多时间窗振幅图。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)包括：
在所选择的时间窗中指定(58)脉冲回波激光超声波传播成像视频数据；
对在所指定的脉冲回波激光超声波传播成像视频数据中所包括的振幅数据进行求和(60)；以及
对所求和的振幅数据进行标绘(62)。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
(d)通过人与所述图形用户界面的交互来选择所述多时间窗振幅图上的至少三个点；
(e)计算由所述至少三个点限定出的多边形的面积(A)；以及
(f)在所述图形用户界面上显示(80)表示在步骤(e)中计算得出的面积的字母数字符号(SELECTED AREA＝)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少三个点位于所述图形用户界面上显示的异常的图像(26)的边界上。
5.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
(g)通过人与所述图形用户界面的交互来选择所述多时间窗振幅图上的点；
(h)把在步骤(g)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头(66)的定位器(90)的参照系中的空间坐标((x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3))；
(i)控制所述定位器，以将所述激光扫描头移动到具有由步骤(h)得到的空间坐标的指向位置；以及
(j)当所述激光扫描头处于所述指向位置时，启动所述激光扫描头以发射激光束(64)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(h)至步骤(j)响应于步骤(g)而自动执行。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
(d)通过人与所述图形用户界面的交互来选择(52)所述多时间窗振幅图上的点；
(e)把在步骤(d)中选择的点的像素坐标转换为支撑激光扫描头(66)的定位器(90)的参照系中的空间坐标((x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3))；
(f)控制所述定位器，以将所述激光扫描头移动到具有由步骤(e)得到的空间坐标的指向位置；以及
(g)当所述激光扫描头处于所述指向位置时，启动所述激光扫描头以发射激光束(64)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤(e)至步骤(g)响应于步骤(d)而自动执行。
9.一种用于结构异常(25)的增强可视化的设备，所述设备包括：
脉冲回波激光超声波传播成像系统，所述脉冲回波激光超声波传播成像系统包括激光扫描头(66)；
图形用户界面(100)；以及
计算机系统(2)，所述计算机系统(2)被配置为执行以下操作：
(a)从脉冲回波激光超声波传播成像系统接收脉冲回波激光超声波传播成像视频数据(6)；
(b)使用多时间窗振幅标绘对所述脉冲回波激光超声波传播成像视频数据进行后处理(58、60)，以创建多时间窗振幅图(34)；以及
(c)控制所述图形用户界面，以显示(62)所述多时间窗振幅图。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，操作(b)包括：
接收(58)表示在所选择的时间窗中指定的脉冲回波激光超声波传播成像视频数据的数据；
对在接收到的指定脉冲回波激光超声波传播成像视频数据中包括的振幅数据进行求和(60)；以及
对所求和的振幅数据进行标绘。
11.根据权利要求9所述的设备，其中，所述计算机系统进一步被配置为执行以下操作：
(d)接收表示从所述多时间窗振幅图选择至少三个点的数据；
(e)计算由所述至少三个点限定出的多边形的面积(A)；以及
(f)控制所述图形用户界面，以显示表示在操作(e)中计算出的面积的字母数字符号(SELECTED AREA＝)。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少三个点位于所述图形用户界面上显示的异常的图像(26)的边界上。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述脉冲回波激光超声波传播成像系统还包括定位器(90)，所述激光扫描头安装于所述定位器(90)，并且所述计算机系统进一步被配置为执行以下操作：
(g)接收表示从所述多时间窗振幅图上选择点的数据；
(h)把所选择的点的像素坐标转换为所述定位器的参照系中的空间坐标((x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3))；
(i)控制所述定位器，以将所述激光扫描头移动到具有由操作(h)得到的空间坐标的指向位置；以及
(j)当所述激光扫描头处于所述指向位置时，启动所述激光扫描头以发射激光束(64)。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述定位器是双轴线性定位器(86、88)。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11964430B2 (en) 2020-09-17 2024-04-23 Concept Laser Gmbh Controlling irradiation parameters of an additive manufacturing machine
US11209259B1 (en) * 2020-09-30 2021-12-28 Beihang University All-optical ultrasonic detection device based on light-induced ultrasound and laser interference

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110098301A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 국방과학연구소 주파수 영역 면내 또는 면외 초음파 전파 영상화 장치와 그 방법
US20130061677A1 (en) * 2010-05-14 2013-03-14 Xi'an Jinbo Testing Instruments Co., Ltd. Defect detecting system and method
CN106061398A (zh) * 2015-01-30 2016-10-26 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声成像方法和系统
CN106102588A (zh) * 2015-09-06 2016-11-09 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声灰阶成像系统及方法
US20160349217A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-01 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Apparatus and method for full-field pulse-echo laser ultrasonic propagation imaging

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6591679B2 (en) * 2001-11-14 2003-07-15 Electric Power Research Institute, Inc. Method for sizing surface breaking discontinuities with ultrasonic imaging
US6996480B2 (en) * 2002-06-14 2006-02-07 University Of South Carolina Structural health monitoring system utilizing guided lamb waves embedded ultrasonic structural radar
US20060288756A1 (en) * 2003-02-21 2006-12-28 De Meurechy Guido D K Method and apparatus for scanning corrosion and surface defects
WO2010048258A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Washington University In St. Louis Reflection-mode photoacoustic tomography using a flexibly-supported cantilever beam
US7881881B2 (en) * 2008-08-12 2011-02-01 University Of South Carolina Structural health monitoring apparatus and methodology
KR101052347B1 (ko) * 2008-12-31 2011-07-27 전북대학교산학협력단 음향초음파 전파 영상화 장치
EP2238913A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-13 Medison Co., Ltd. 3-dimensional ultrasound image provision using volume slices in an ultrasound system
JP5413051B2 (ja) 2009-08-21 2014-02-12 株式会社豊田中央研究所 超音波検査システム
JP5586203B2 (ja) * 2009-10-08 2014-09-10 株式会社東芝 超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラム
US9182487B2 (en) * 2011-06-22 2015-11-10 The Boeing Company Advanced remote nondestructive inspection system and process
US20140216158A1 (en) 2011-08-17 2014-08-07 Sergio José Sanabria Martin Air coupled ultrasonic contactless method for non-destructive determination of defects in laminated structures
US9082231B2 (en) * 2012-01-12 2015-07-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Symmetry-based visualization for enhancing anomaly detection
WO2013188713A1 (en) 2012-06-13 2013-12-19 Seno Medical Instruments, Inc. System and method for normalizing range in an optoacoustic imaging system
JP5893538B2 (ja) 2012-09-20 2016-03-23 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 ガイド波を用いた非破壊検査方法及び装置
SG11201506831VA (en) 2013-03-15 2015-09-29 Seno Medical Instr Inc Optoacoustic component utilization tracking
US20160217588A1 (en) * 2014-12-11 2016-07-28 Jeffrey R. Hay Method of Adaptive Array Comparison for the Detection and Characterization of Periodic Motion
US10006997B2 (en) * 2015-02-27 2018-06-26 Raytheon Company Laser synthetic aperture sonar for buried object detection
US10126122B2 (en) 2016-04-14 2018-11-13 The Boeing Company Ultrasonic inspection of wrinkles in composite objects
US10641738B2 (en) * 2017-07-20 2020-05-05 Airbus (S.A.S.) Device and method for non-destructive ultrasound inspection of structures made of composite material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110098301A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 국방과학연구소 주파수 영역 면내 또는 면외 초음파 전파 영상화 장치와 그 방법
US20130061677A1 (en) * 2010-05-14 2013-03-14 Xi'an Jinbo Testing Instruments Co., Ltd. Defect detecting system and method
CN106061398A (zh) * 2015-01-30 2016-10-26 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声成像方法和系统
US20160349217A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-01 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Apparatus and method for full-field pulse-echo laser ultrasonic propagation imaging
CN106102588A (zh) * 2015-09-06 2016-11-09 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声灰阶成像系统及方法

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