CN112686846B - 一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质，获得指定参数和相控阵超声扫描模式，所述指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。本发明实施例提供了一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质，具有准确获得成像检测图的特点。

Description

一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及相控阵超声成像无损检测技术领域，尤其涉及一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

相控阵超声成像检测是基于线型、面型、环形等型式的超声阵列在设定的聚焦法则下进行扫描成像检测的。而扫描方式中常用扇形扫描(S扫描)和电子扫描(E扫描)对焊缝、锻件等金属材料和复合材料、玻璃钢等非金属材料进行扫描成像检测，获得成像检测图。在相控阵阵列超声扇形扫描和电子扫描成像检测过程中需要对同一目标工件不同厚度或不同区域进行分区聚焦检测。图1为同一目标工件不同厚度或不同区域检测分区聚焦示意图，参考图1，每个区域设置一种聚焦法则，每种聚焦法则的聚焦区域覆盖与聚焦法则对应的分区。

然而，在对目标工件进行扫描时，由于目标工件厚度大、目标工件材料晶粒粗大、目标工件组织各向异性，导致声衰减严重，从而导致获得的成像检测图不准确，或者，由于相控阵超声阵列聚焦区域过小等，导致聚焦区域外工件不同深度和不同区域对缺陷成像的分辨率和信噪比变差，从而导致获得的成像检测图不准确。

不能准确获得成像检测图，至少有如下问题：

1、由于成像检测图能呈现缺陷成像信息，缺陷判读人员可对成像检测图进行判读以完成对目标工件的评判。目前，一种聚焦深度对应一幅成像检测图，由于在一种聚焦深度，且目标工件中的缺陷位置未知的情况下获得的一幅成像检测图，该成像检测图并不能保证目标工件中的缺陷成像呈现是准确的，因此，需要在多种聚焦深度的情况下，获得多幅成像检测图，缺陷判读人员需要对多幅成像检测图进行判读以准确判断目标工件中的缺陷。判读人员对多幅成像检测图进行判读以完成对目标工件的评判，这不仅工作量大，且效率低。

2、当目标工件自身含有高度较大和倾斜角度较大的缺陷，比如裂纹、未熔合等面状缺陷的情况下，对该目标工件进行分区检测，获得多幅成像检测图，与每个分区对应的成像检测图不能完整呈现缺陷形态，而导致缺陷判读人员产生误判。

3、由于阵列探头本身尺寸的限制，导致在对目标工件某一局限的固定位置检测时生成的成像检测图不能完整的呈现缺陷形态，而导致缺陷判读人员产生误判。

鉴于以上诸多问题，需要准确获得成像检测图，以改善检测成像图像的成像效果，丰富和弥补缺陷成像信息，并在一定程度上扩大成像区域，从而提高成像判读人员评判效率和准确性。

发明内容

本发明实施例提供了一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质，具有准确获得成像检测图的特点。

本发明实施例一方面提供一种成像处理方法，所述方法包括：获得指定参数和相控阵超声扫描模式，所述指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

在一可实施方式中，所述多个聚焦深度包括第一聚焦深度和第二聚焦深度；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息，包括：在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息；在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息，包括：对所述目标工件进行建模和标注，获得与所述目标工件对应的目标模型；在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第一文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，包括：在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第二文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息，包括：对所述目标工件进行建模和标注，获得与所述目标工件对应的目标模型；在所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与所述电子扫描模式对应的第一文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，包括：在所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述电子扫描模式对应的第二文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式和电子扫描模式，所述阵元可形成有第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径，所述指定参数还包括第三聚焦深度；相应地，在获得指定参数和相控阵超声扫描模式之后，所述方法还包括：在所述扇形扫描模式和所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度依次对第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径进行脉冲激发处理，获得与所述第一子孔径对应的第一子孔径文本信息、与所述第二子孔径对应的第二子孔径文本信息和与所述第三子孔径对应的第三子孔径文本信息；根据所述第一子孔径文本信息确定与所述第一子孔径文本信息对应的第一数据矩阵信息；根据所述第二子孔径文本信息确定与所述第二子孔径文本信息对应的第二数据矩阵信息；根据所述第三子孔径文本信息确定与所述第三子孔径文本信息对应的第三数据矩阵信息；将所述第一数据矩阵信息、第二数据矩阵信息和第三数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

本发明实施例另一方面提供一种成像处理设备，所述设备包括：

第一获得模块，用于获得指定参数和相控阵超声扫描模式，所述指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；

第一确定模块，用于在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；

第二获得模块，用于将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

第三获得模块，用于根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

在一可实施方式中，所述多个聚焦深度包括第一聚焦深度和第二聚焦深度；

相应地，所述第一确定模块包括：

第一获得子模块，用于在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息；

第二获得子模块，用于在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，所述第一获得子模块包括：

第一获得单元，用于对所述目标工件进行建模和标注，获得与所述目标工件对应的目标模型；

第二获得单元，用于在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第一文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，所述第二获得子模块包括：

第三获得单元，用于在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第二文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；所述第一获得子模块还包括：

第四获得单元，用于对所述目标工件进行建模和标注，获得与所述目标工件对应的目标模型；

第五获得单元，用于在所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与所述电子扫描模式对应的第一文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；相应地，所述第二获得子模块还包括：

第六获得单元，用于在所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述电子扫描模式对应的第二文本信息。

在一可实施方式中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式和电子扫描模式，所述阵元可形成有第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径，所述指定参数还包括第三聚焦深度；相应地，所述设备还包括：

第四获得模块，用于在所述扇形扫描模式和所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度依次对第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径进行脉冲激发处理，获得与所述第一子孔径对应的第一子孔径文本信息、与所述第二子孔径对应的第二子孔径文本信息和与所述第三子孔径对应的第三子孔径文本信息；

第二确定模块，用于根据所述第一子孔径文本信息确定与所述第一子孔径文本信息对应的第一数据矩阵信息；

第三确定模块，用于根据所述第二子孔径文本信息确定与所述第二子孔径文本信息对应的第二数据矩阵信息；

第四确定模块，用于根据所述第三子孔径文本信息确定与所述第三子孔径文本信息对应的第三数据矩阵信息；

第五获得模块，用于将所述第一数据矩阵信息、第二数据矩阵信息和第三数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

第六获得模块，用于根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行上述任一项所述的成像处理方法。

本发明实施例提供的一种成像处理方法、设备和计算机可读存储介质，在相控阵超声扫描模式下，先根据偏转角度和多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，每个聚焦深度对应一个本文信息，然后，根据多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息，而后，根据多个数据矩阵信息获得位置矩阵信息，最后，根据位置矩阵信息进行分析绘图处理，获得成像检测图，本方法通过将在不同的聚焦深度的情况下进行多次扫描获得的多个文本信息进行综合分析处理而最终获得的成像检测图的成像效果，比通过在一个聚焦深度的情况下进行单次扫描获得的单个文本信息进行分析处理而获得的成像检测图的成像效果更加清晰，从而实现了准确获得成像检测图的目的。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1为同一目标工件不同厚度或不同区域检测分区聚焦示意图；

图2为本发明实施例一种成像处理方法的实现流程示意图；

图3为本发明实施例用于通过扇形扫描模式进行成像的包含圆形孔缺陷的目标工件的模型结构示意图；

图4为本发明实施例用于通过扇形扫描模式进行成像的包含面状矩形缺陷的目标工件的模型结构示意图；

图5为本发明一种实施例通过扇形扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；

图6为本发明一种实施例通过扇形扫描模式获得包含面状矩形缺陷的三维的成像检测图；

图7为阵列性能指数定义示意图；

图8为通过扇形扫描模式和第一聚焦深度获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；

图9为通过扇形扫描模式和第二聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图10为本发明另一种实施例通过扇形扫描模式获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；

图11为通过扇形扫描模式和第一聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图12为通过扇形扫描模式和第二聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图13为本发明另一种实施例通过扇形扫描模式获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图14为本发明实施例用于通过电子扫描模式进行成像的包含圆形孔缺陷的目标工件的模型结构示意图；

图15为本发明实施例用于通过电子扫描模式进行成像的包含面状矩形缺陷的目标工件的模型结构示意图；

图16为本发明一种实施例通过电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；

图17为本发明一种实施例通过电子扫描模式获得包含面状矩形缺陷的三维的成像检测图；

图18为通过电子扫描模式和第一聚焦深度获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；

图19为通过电子扫描模式和第二聚焦深度获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；

图20为本发明另一种实施例通过电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；

图21为通过电子扫描模式和第一聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图22为通过电子扫描模式和第二聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图23为本发明另一种实施例通过电子扫描模式获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图24为本发明实施例目标工件示出第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径的模型结构示意图；

图25为本发明实施例用于通过扇形扫描模式和电子扫描模式进行成像的包含圆形缺陷的目标工件的模型结构示意图；

图26为本发明一种实施例通过扇形扫描模式和电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；

图27为通过电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；

图28为本发明另一种实施例通过扇形扫描模式和电子扫描模式获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；

图29为本发明实施例一种成像处理设备的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例一种成像处理方法的实现流程示意图。

参考图2，本发明实施例一方面提供一种成像处理方法，方法包括：步骤101，获得指定参数和相控阵超声扫描模式，指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；步骤102，在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；步骤103，将多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；步骤104，根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

本发明实施例提供的一种成像处理方法，主要应用于相控阵超声成像检测，比如，扇形扫描或电子扫描对焊缝、锻件等金属材料和复合材料、玻璃钢等非金属材料进行扫描成像检测。在本方法中，首先，获得指定参数和相控阵超声扫描模式，指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度，然后，在该相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，然后，根据多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息，再后，根据多个数据矩阵信息获得位置矩阵信息，最后，根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。本方法主要是通过将在不同的聚焦深度的情况下进行多次扫描获得的多个文本信息进行综合分析处理，最终获得成像检测图，通过本方法获得的成像检测图的成像效果，比通过在一个聚焦深度的情况下进行单次扫描获得的单个文本信息进行分析处理而获得的成像检测图的成像效果更加清晰，实现了准确获得成像检测图的目的，改善检测成像图像的成像效果，丰富和弥补缺陷成像信息，并在一定程度上扩大成像区域，从而提高成像判读人员评判效率和准确性。

在步骤101中，操作员可在用于时域有限差分超声模拟的软件中输入有关指定参数和相控阵超声扫描模式的指令，从而，获得指定参数和相控阵超声扫描模式，指定参数包括偏转角度、第一聚焦深度和第二聚焦深度，指定参数还可包括如阵元数、阵元宽度和阵元间距等的相控阵阵列参数、如目标工件缺陷位置参数、目标工件密度和目标工件尺寸等的目标工件参数和如脉冲宽度等的脉冲信号参数。其中，偏转角度为相控阵超声入射传播方向与阵列法线之间的角度。

在步骤102中，在偏转角度、相控阵超声扫描模式等一定的情况下，根据多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，每一个聚焦深度对应一个相应的文本信息，根据多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息，每一个文本信息对应一个相应的数据矩阵信息。在本发明实施例中，多个聚焦深度包括第一聚焦深度和第二聚焦深度；相应地，在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，文本信息与聚焦深度对应，包括：在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息；在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息。例如，在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对于目标工件对应的阵元进行脉冲激发处理，获得第一文本信息，第一文本信息可用txt文件表示，第一文本信息包括与第一文本信息对应的用于表征时间振幅信号的信息，其中，时间振幅信号用于反映时域数据，比如，采样点和幅度等。在获得第一文本信息之后，操作员可在用于矩阵计算的软件中输入有关第一文本信息的指令，从而确定第一数据矩阵信息；在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，第二文本信息可用txt文件表示，第二文本信息包括与第二文本信息对应的用于表征时间振幅信号的信息，其中，时间振幅信号用于反映时域数据，比如，采样点和幅度等。在获得第二文本信息之后，操作员可在用于矩阵计算的软件中输入有关第二文本信息的指令，从而确定第二数据矩阵信息。

在步骤103中，将多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息，例如，多个数据矩阵信息可为两个，可分别为第一数据矩阵和第二数据矩阵，操作员输入有关第一数据矩阵的权重指令和有关第二数据矩阵的权重指令，根据上述两个权重指令对第一数据矩阵信息和第二数据矩阵信息进行整合分析处理，获得整合数据矩阵信息，将整合数据矩阵信息进行变换处理，获得变换数据矩阵信息，将变换数据矩阵信息进行位置转换处理，获得位置矩阵信息。

步骤104，在用于分析绘图软件中，可根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

以下提供一种较为具体的可实施场景，用于时域有限差分超声模拟的软件可为时域有限差分超声模拟软件WAVE，用于矩阵计算的软件可为MATLAB软件，相控阵阵列为相控阵线型阵列，

首先，获得指定参数和相控阵超声扫描模式，指定参数包括偏转角度多个聚焦深度，具体可为：

操作员在时域有限差分超声模拟软件WAVE中建立目标工件水平宽度为W和垂直深度为H的二维矩形截面模型，并在模型中设置圆形孔缺陷的直径、位置或面状矩形缺陷二维尺寸、位置；利用相控阵线型阵列，根据实际相控阵线型阵列参数，设置阵元数量为n、阵元宽度为e、阵元间距为d的线型阵列，并根据实际超声时域A扫描信号的基本参数，设置频率为f，脉冲宽度为w的高斯正弦脉冲信号；设置子孔径阵元数为i，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，偏转角度为-θ至+θ，第一聚焦深度为1/3H，第二聚焦深度为2/3H，标准聚焦深度为1/2H；

然后，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息，具体可为：

在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第一聚焦深度为1/3H的情况下，通过偏转角度为-θ至+θ的高斯正弦脉冲信号依次激发与目标工件对应的模型中的子孔径，获得以2θ+1个txt文件进行表示的第一文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第一文本信息的指令，MATLAB软件读取与第一文本信息对应的2θ+1个txt文件，形成包含2θ+1列数据的第一数据矩阵；

保持该子孔径位置和阵元数数量不变，在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第二聚焦深度为2/3H的情况下，通过偏转角度为-θ至+θ的高斯正弦脉冲信号依次激发与目标工件对应的模型中的子孔径，获得以2θ+1个txt文件进行表示的第二文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第二文本信息的指令，MATLAB软件读取与第二文本信息对应的2θ+1个txt文件，形成包含2θ+1列数据的第二数据矩阵；

再后，将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息，具体可为：

操作员在MATLAB软件中将第一数据矩阵中大于标准聚焦深度为1/2H的数据权重设为0，将第二数据矩阵中小于标准聚焦深度为1/2H的数据权重设为0，然后，通过MATLAB软件将第一数据矩阵和第二数据矩阵相加，形成包括2θ+1列数据的整合数据矩阵信息，每一列数据能够反映相应的用于反映时域数据的时间振幅信号；

根据能够反映相应的时间振幅信号的2θ+1列数据，将整合数据矩阵信息进行希尔伯特变换，形成用于计算出位置矩阵的变换数据矩阵信息；

将变换数据矩阵信息中的2θ+1列数据分别按-θ至+θ的偏转角度的传播路径进行位置计算，形成水平位置矩阵信息和垂直位置矩阵信息；

最后，根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图，具体可为：

在用于分析绘图软件中，根据水平位置矩阵信息、垂直位置矩阵信息和变换数据矩阵信息，进行三维有色绘图，形成一幅成像检测图，该成像检测图中各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置。

在本发明实施例中，指定参数还包括参照聚焦深度，参照聚焦深度用于确定第一聚焦深度和第二聚焦深度。

本发明实施例中，操作员可根据实际情况设置参照聚焦深度，可使操作较为方便，计算较为快速。参照聚焦深度还可用于确定其他聚焦深度，比如标准聚焦深度和第三聚焦深度。在一种可实施方案中，当参照聚焦深度为H时，第一聚焦深度可为第一聚焦深度为1/3H，第二聚焦深度可为2/3H，标准聚焦深度可为1/2H。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息，包括：对目标工件进行建模和标注，获得与目标工件对应的目标模型；在扇形扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与扇形扫描模式对应的第一文本信息。

在本发明实施例中，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，包括：在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第二文本信息。

图3为本发明实施例用于通过扇形扫描模式进行成像的包含圆形孔缺陷的目标工件的模型结构示意图；图4为本发明实施例用于通过扇形扫描模式进行成像的包含面状矩形缺陷的目标工件的模型结构示意图。

参考图3和图4，为方便理解，以下提供一种较为具体的可实施场景，在该场景中，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，用于时域有限差分超声模拟的软件可为时域有限差分超声模拟软件WAVE，用于矩阵计算的软件可为MATLAB软件，相控阵阵列为相控阵线型阵列，

操作员可在WAVE软件中建立二维矩形截面模型，如图3或图4所示，模型水平宽度为80mm，垂直深度为30mm，介质为碳钢，密度为7900kg/m3，声速为5900m/s。在该模型中设置2个直径为2mm的圆形孔缺陷，分别为圆形孔缺陷202和圆形孔缺陷203，介质为空气，其中心位置坐标分别为(37.5，10)、(47.5，20)，此模型底面设置为刚性边界204，其余三面为吸收边界205；或，在该模型中设置自身高度为15mm，倾斜角度为45°的面状矩形缺陷302，缺陷中心位置坐标为(42.5，15)，此模型底面设置为刚性边界303，其余三面为吸收边界304；

在模型正上方水平正中位置设置直接耦合的相控阵线型阵列，阵列参数为64阵元，单次最大可激发16阵元，阵元宽度为0.55mm，阵元间距为0.6mm。超声信号源设置中心频率为5MHz，脉冲宽度为0.5us，传播时间12us的高斯正弦脉冲信号，此模型计算的采样时间间隔为0.0082μs，采样频率为1.2195122×108Hz，采样点数为1462；设置子孔径阵元数为16，位于25～40阵元，偏转角度为-30°至+30°，第一聚焦深度为10mm，第二聚焦深度为20mm，标准聚焦深度为15mm；

在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第一聚焦深度为10mm的情况下，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发与目标工件对应的模型中的子孔径，获得以61个txt文件进行表示的第一文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第一文本信息的指令，MATLAB软件读取与第一文本信息对应的61个txt文件，形成包含61列数据的第一数据矩阵；

保持该子孔径位置和阵元数数量不变，在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第二聚焦深度为20mm的情况下，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发与目标工件对应的模型中的子孔径，获得以61个txt文件进行表示的第二文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第二文本信息的指令，MATLAB软件读取与第二文本信息对应的61个txt文件，形成包含61列数据的第二数据矩阵；

操作员在MATLAB软件中将第一数据矩阵中大于标准聚焦深度为15mm的数据权重设为0，将第二数据矩阵中小于标准聚焦深度为15mm的数据权重设为0，然后，通过MATLAB软件将第一数据矩阵和第二数据矩阵相加，形成包括61列数据的整合数据矩阵信息，每一列数据能够反映相应的用于反映时域数据的时间振幅信号；

根据能够反映相应的时间振幅信号的61列数据，将整合数据矩阵信息进行希尔伯特变换，形成用于计算出位置矩阵的变换数据矩阵信息；

将变换数据矩阵信息中的61列数据分别按-30°至+30°的偏转角度的传播路径进行位置计算，形成水平位置矩阵信息和垂直位置矩阵信息；

图5为本发明一种实施例通过扇形扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；图6为本发明一种实施例通过扇形扫描模式获得包含面状矩形缺陷的三维的成像检测图。

参考图5和图6，根据水平位置矩阵信息、垂直位置矩阵信息和变换数据矩阵信息，用surf函数和shading interp命令进行插值着色处理，进行三维有色绘图，形成一幅成像检测图。在图5中，各成像点依次为圆形孔缺陷202成像401，圆形孔缺陷203成像402，始发脉冲成像403，底面成像404和405，图5中各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置。在图6中，各成像点依次为面状矩形缺陷302上端点成像501，下端点成像502，自身高度延伸方向成像503，始发脉冲成像，504，底面成像505，图6中各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置。

图7为阵列性能指数定义示意图。

参考图7，缺陷成像的分辨率可用阵列性能指数(Array Performance Indicator，API)，即利用点状反射体成像幅值下-6dB时的截面积与超声波波长平方之比进行表征，API值越小成像分辨率越好。

为了方便阐述通过本方法获得的成效效果，通过现有技术的比较来进行说明。

图8为通过扇形扫描模式和第一聚焦深度获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；图9为通过扇形扫描模式和第二聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；图10为本发明另一种实施例通过扇形扫描模式获得包含圆形孔缺陷的成像检测图。

参考图8和图9，有关圆形孔缺陷的现有技术：参考图8，对于圆形孔缺陷，在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第一聚焦深度为10mm的情况下，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发与目标工件对应的模型中的子孔径，以获得如图8所示的成像检测图，在图8中，圆形孔缺陷202成像为701，API＝0.61，圆形孔缺陷203成像为702，API＝5.87，成像701分辨率和成像形态明显好于成像702。参考图9，对于圆形孔缺陷，在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第二聚焦深度为20mm的情况下，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发与目标工件对应的模型中的子孔径，以获得如图9所示的成像检测图，在图9中，圆形孔缺陷202成像为801，API＝1.33，圆形孔缺陷203成像为802，API＝1.24，成像802分辨率和成像形态好于成像801。

参考图10，而通过本方法获得的成像检测图可将图8和图9中分辨率和形态较好的成像集中显现于同一幅检测图像中，提高了成像检测图中的成像效果，在图10中，圆形孔缺陷202成像为801，API＝0.61，圆形孔缺陷203成像为802，API＝1.24。

图11为通过扇形扫描模式和第一聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；图12为通过扇形扫描模式和第二聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；图13为本发明另一种实施例通过扇形扫描模式获得包含面状矩形缺陷的成像检测图。

参考图11和图12，有关面状矩形缺陷的现有技术：参考图11，对于面状矩形缺陷，在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第一聚焦深度为10mm的情况下，对目标工件进行扫描，以获得如图11所示的成像检测图，在图11中，面状矩形缺陷302上端点成像为1001，API＝0.46，面状矩形缺陷302下端点成像为1002，API＝17.86，成像1001分辨率和成像形态明显好于成像1002。参考图12，对于面状矩形缺陷，在相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式，第二聚焦深度为20mm的情况下，对目标工件进行扫描，以获得如图12所示的成像检测图，在图12中，面状矩形缺陷302成像为1101，API＝2.15，面状矩形缺陷302成像为1102，API＝1.23，成像1102分辨率和成像形态好于成像1101。

参考图13，而通过本方法获得的成像检测图可将图11和图12中分辨率和形态较好的成像集中显现于同一幅成像检测图中，提高了成像检测图中的成像效果，在图13中，面状矩形缺陷302上端点成像为1201，API＝0.61，面状矩形缺陷302下端点成像为1202，API＝1.24。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；相应地，在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息，包括：对目标工件进行建模和标注，获得与目标工件对应的目标模型；在电子扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与电子扫描模式对应的第一文本信息。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；相应地，在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，包括：在电子扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与电子扫描模式对应的第二文本信息。

图14为本发明实施例用于通过电子扫描模式进行成像的包含圆形孔缺陷的目标工件的模型结构示意图；图15为本发明实施例用于通过电子扫描模式进行成像的包含面状矩形缺陷的目标工件的模型结构示意图。

参考图14和图15，为方便理解，以下提供一种较为具体的可实施场景，在该场景中，相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，用于时域有限差分超声模拟的软件可为时域有限差分超声模拟软件WAVE，用于矩阵计算的软件可为MATLAB软件，相控阵阵列为相控阵线型阵列，

首先，在时域有限差分超声模拟软件WAVE中建立目标工件水平宽度为W和垂直深度为H的二维矩形截面模型，并在模型中设置圆形孔缺陷的直径、位置或面状矩形缺陷二维尺寸、位置；利用相控阵线型阵列，根据实际相控阵线型阵列参数，设置阵元数量为n、阵元宽度为e、阵元间距为d的线型阵列，并根据实际超声时域A扫描信号的基本参数，设置频率为f，脉冲宽度为w的高斯正弦脉冲信号；设置子孔径阵元数为i，偏转角度为0°，第一聚焦深度为1/3H，第二聚焦深度为2/3H，标准聚焦深度为1/2H，具体可为：

操作员可在WAVE软件中建立二维矩形截面模型，如图14或图15所示，模型水平宽度为80mm，垂直深度为30mm，介质为碳钢，密度为7900kg/m³，声速为5900m/s。在该模型中设置2个直径为2mm的圆形孔缺陷1302和1303，介质为空气，其中心位置坐标分别为(37.5，10)、(47.5，20)，此模型底面设置为刚性边界1304，其余三面为吸收边界1305；或，在该模型中设置自身高度为15mm，倾斜角度为45°的面状矩形缺陷1402，缺陷中心位置坐标为(42.5，15)，此模型底面设置为刚性边界1403，其余三面为吸收边界1404；

在模型正上方水平正中位置设置直接耦合的相控阵线型阵列，阵列参数为64阵元，单次最大可激发16阵元，阵元宽度为0.55mm，阵元间距为0.6mm。超声信号源设置中心频率为5MHz，脉冲宽度为0.5us，传播时间12us的高斯正弦脉冲信号，此模型计算的采样时间间隔为0.0082μs，采样频率为1.2195122×10⁸Hz，采样点数为1462；设置子孔径阵元数为16，偏转角度为0°，第一聚焦深度为10mm，第二聚焦深度为20mm，标准聚焦深度为15mm；

然后，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第一聚焦深度为1/3H的情况下，通过偏转角度为0°的高斯正弦脉冲信号依次激发位于1～i阵元的子孔径、位于2～i+1阵元的子孔径、位于3～i+2阵元的子孔径……位于n-i+1～n阵元的子孔径，获得以n-i+1个txt文件进行表示的第一文本信息；通过MATLAB软件读取与第一文本信息对应的n-i+1个txt文件，形成包含n-i+1列数据的第一数据矩阵，具体可为：

在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第一聚焦深度为10mm的情况下，通过偏转角度为0°的高斯正弦脉冲信号依次激发位于1～16阵元的子孔径、位于2～17阵元的子孔径、位于3～18阵元的子孔径……位于49～64阵元的子孔径，获得以49个txt文件进行表示的第一文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第一文本信息的指令，MATLAB软件读取与第一文本信息对应的49个txt文件，形成包含49列数据的第一数据矩阵；

而后，保持该整体阵列位置不变，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第二聚焦深度为2/3H的情况下，通过偏转角度为0°的高斯正弦脉冲信号依次激发位于1～i阵元的子孔径、位于2～i+1阵元的子孔径、位于3～i+2阵元的子孔径……位于n-i+1～n阵元的子孔径，获得以n-i+1个txt文件进行表示的第二文本信息，通过MATLAB软件读取与第二文本信息对应的n-i+1个txt文件，形成包含n-i+1列数据的第二数据矩阵，具体可为：

保持该整体阵列位置不变，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第二聚焦深度为20mm的情况下，通过偏转角度为0°的高斯正弦脉冲信号依次激发位于1～16阵元的子孔径、位于2～17阵元的子孔径、位于3～18阵元的子孔径……位于49～64阵元的子孔径，获得以49个txt文件进行表示的第二文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第二文本信息的指令，MATLAB软件读取与第二文本信息对应的49个txt文件，形成包含49列数据的第二数据矩阵；

再后，将第一数据矩阵中大于标准聚焦深度为1/2H的数据权重设为0，将第二数据矩阵中小于标准聚焦深度为1/2H的数据权重设为0，将第一数据矩阵和第二数据矩阵相加形成整合数据矩阵信息；将整合数据矩阵信息的n-i+1列能够反应时间振幅信号的数据信息进行希尔伯特变换，形成变换数据矩阵信息，具体可为：

操作员在MATLAB软件中将第一数据矩阵中大于标准聚焦深度为15mm的数据权重设为0，将第二数据矩阵中小于标准聚焦深度为15mm的数据权重设为0，之后，通过MATLAB软件将第一数据矩阵和第二数据矩阵相加，形成包括49列数据的整合数据矩阵信息，每一列数据能够反映相应的用于反映时域数据的时间振幅信号，时间振幅信号可为A扫描信号；

根据能够反映相应的时间振幅信号的49列数据，将整合数据矩阵信息进行希尔伯特变换，形成用于计算出位置矩阵的变换数据矩阵信息；

将变换数据矩阵信息中的49列数据按0°的偏转角度的传播路径进行位置计算，形成水平位置矩阵信息和垂直位置矩阵信息；

最后，根据水平位置矩阵信息、垂直位置矩阵信息和变换数据矩阵信息，进行三维有色绘图，形成一幅成像检测图，图像中各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置，具体可为：

图16为本发明一种实施例通过电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；图17为本发明一种实施例通过电子扫描模式获得包含面状矩形缺陷的三维的成像检测图。

参考图16和图17，根据水平位置矩阵信息、垂直位置矩阵信息和变换数据矩阵信息，用surf函数和shading interp命令进行插值着色处理，进行三维有色绘图，形成一幅成像检测图。在图16中，各成像点依次为圆形孔缺陷1302成像1501，圆形孔缺陷1303成像1502，始发脉冲成像1503，底面成像1504。在图17中，各成像点依次为面状矩形缺陷1402上端点成像1601，下端点成像1602，自身高度延伸方向成像1603，始发脉冲成像，1604，底面成像1605。在图16和图17中，各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置。

为了方便阐述通过本方法获得的成效效果，通过现有技术的比较来进行说明。

图18为通过电子扫描模式和第一聚焦深度获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；图19为通过电子扫描模式和第二聚焦深度获得包含圆形孔缺陷的成像检测图；图20为本发明另一种实施例通过电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的成像检测图。

参考图18和图19，有关圆形孔缺陷的现有技术：参考图18，对于圆形孔缺陷，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第一聚焦深度为10mm的情况下，通过偏转角度为0°的高斯正弦脉冲信号依次激发阵元数为1～16、2～17、3～18……49～64的子孔径，以获得如图18所示的成像检测图，在图18中，圆形孔缺陷1302成像为1701，API＝0.60，圆形孔缺陷1303成像为1702，API＝1.15，成像1701分辨率和成像形态明显好于成像1702。参考图19，对于圆形孔缺陷，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第二聚焦深度为20mm的情况下，通过偏转角度为0°的高斯正弦脉冲信号依次激发阵元数为1～16、2～17、3～18……49～64的子孔径，以获得如图19所示的成像检测图，在图19中，圆形孔缺陷1302成像为1801，API＝1.11，圆形孔缺陷1303成像为1802，API＝0.83，成像1802分辨率和成像形态好于成像1801。

参考图20，而通过本方法获得的成像检测图可将图18和图19中分辨率和形态较好的成像集中于同一幅检测图像中，提高了成像检测图中的成像效果，在图20中，圆形孔缺陷1302成像为1901，API＝0.60，圆形孔缺陷1303成像为1902，API＝0.83。

图21为通过电子扫描模式和第一聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；图22为通过电子扫描模式和第二聚焦深度获得包含面状矩形缺陷的成像检测图；图23为本发明另一种实施例通过电子扫描模式获得包含面状矩形缺陷的成像检测图。

参考图21和图22，有关圆形孔缺陷的现有技术：参考图21，对于面状矩形缺陷，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第一聚焦深度为10mm的情况下，对目标工件进行扫描，以获得如图21所示的成像检测图，在图21中，面状矩形缺陷1402上端点成像为2001，API＝0.67，面状矩形缺陷1402下端点成像为2002，API＝20.33，下端的幅值也极其微弱，易导致成像缺失，成像2001分辨率和成像形态明显好于成像2002。参考图22，对于面状矩形缺陷，在相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，第二聚焦深度为20mm的情况下，对目标工件进行扫描，以获得如图22所示的成像检测图，在图22中，面状矩形缺陷1402成像为2101，API＝1.30，面状矩形缺陷1402成像为2102，API＝0.92，成像2102分辨率和成像形态好于成像2101。

参考图23，而通过本方法获得的成像检测图可将图21和图22中分辨率和形态较好的成像集中于同一幅成像中，缺陷整体形态较清晰，面状矩形缺陷1402上端点成像为2201，API＝0.67，面状矩形缺陷1402下端点成像为2202，API＝0.92。

图24为本发明实施例目标工件示出第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径的模型结构示意图。

参考图24，在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式和电子扫描模式，阵元可形成有第一子孔径2401、第二子孔径2402和第三子孔径2403；相应地，在获得指定参数和相控阵超声扫描模式之后，方法还包括：在扇形扫描模式和电子扫描模式下，根据偏转角度依次对第一子孔径2401、第二子孔径2402和第三子孔径2403进行脉冲激发处理，获得与第一子孔径2401对应的第一子孔径文本信息、与第二子孔径2402对应的第二子孔径文本信息和与第三子孔径2403对应的第三子孔径文本信息；根据第一子孔径文本信息确定与第一子孔径文本信息对应的第一数据矩阵信息；根据第二子孔径文本信息确定与第二子孔径文本信息对应的第二数据矩阵信息；根据第三子孔径文本信息确定与第三子孔径文本信息对应的第三数据矩阵信息；将第一数据矩阵信息、第二数据矩阵信息和第三数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

在本方法中，第一子孔径2401可包括多个阵元，具体阵元数可根据实际情况来定，第二子孔径2402可包括多个阵元，具体阵元数可根据实际情况来定，第三子孔径2403可包括多个阵元，具体阵元数可根据实际情况来定，例如，在一个阵元数为64的相控阵阵列中，可以分成4组，每组可视为一个子孔径，可将1～16阵元看作第一子孔径2401，可将25～40阵元看作第一子孔径2401，可将49～64阵元看作第一子孔径2401；第一子孔径2401、第二子孔径2402和第三子孔径2403之间的排布可形成一定形状的阵列排布，比如，第一子孔径2401、第二子孔径2402和第三子孔径2403之间可以形成线性阵列，第一子孔径2401位于最左端位置，第二子孔径2402位于中间位置，第三子孔径2403位于最右端位置。可以理解的是，依次对第一子孔径2401、第二子孔径2402和第三子孔径2403进行扫描，即为电子扫描，当在对第一子孔径2401进行扫描的方式为扇形扫描，对第二子孔径2402进行扫描的方式为扇形扫描，对第三子孔径2403进行扫描的方式为扇形扫描，且依次对第一子孔径2401、第二子孔径2402和第三子孔径2403进行扫描的情况下，相控阵超声扫描模式可视为扇形扫描模式和电子扫描模式。

在本方法中，指定参数还可包括第三聚焦深度，第三聚焦深度与第三子孔径对应。

图25为本发明实施例用于通过扇形扫描模式和电子扫描模式进行成像的包含圆形缺陷的目标工件的模型结构示意图。

参考图25，为方便理解，以下提供一种较为具体的可实施场景，在该场景中，相控阵超声扫描模式为电子扫描模式，用于时域有限差分超声模拟的软件可为时域有限差分超声模拟软件WAVE，用于矩阵计算的软件可为MATLAB软件，相控阵阵列为相控阵线型阵列，

在WAVE软件中建立二维矩形截面模型，如图25所示，模型水平宽度为80mm，垂直深度为30mm，介质为碳钢，密度为7900kg/m³，声速为5900m/s。在该模型中设置3个直径为2mm的圆形孔缺陷2302、2303和2304，介质为空气，其中心位置坐标分别为(20.8，15)、(40，15)和(59.2，15)，圆形孔缺陷2302和2304分别在整体阵列的最左端边缘和最右端边缘整下方。此模型底面设置为刚性边界2305，其余三面为吸收边界2306；

在模型正上方水平正中位置设置直接耦合的相控阵线型阵列，阵列参数为64阵元，单次最大可激发16阵元，阵元宽度为0.55mm，阵元间距为0.6mm。超声信号源设置中心频率为5MHz，脉冲宽度为0.5us，传播时间12us的高斯正弦脉冲信号，此模型计算的采样时间间隔为0.0082μs，采样频率为1.2195122×10⁸Hz，采样点数为1462；设置第一子孔径2401为阵列的最左端位置孔径，第一子孔径的阵元数为16，第一子孔径2401位于1～16阵元，设置第二子孔径2402为阵列中间部分孔径，第二子孔径阵元数为16，第二子孔径2402位于25～40阵元，设置第三子孔径2403为阵列的最右端位置孔径，第三子孔径阵元数为16，第三子孔径2403位于49～64阵元，偏转角度为-30°至+30°，第一聚焦深度为15mm，第二聚焦深度为15mm，第三聚焦深度为15mm；

在第一聚焦深度为15mm的情况下，通过扇形扫描模式对位于阵列最左端位置的第一子孔径2401进行扫描，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发子孔径，获得以61个txt文件进行表示的第一子孔径文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第一子孔径文本信息的指令，MATLAB软件读取与第一子孔径文本信息对应的61个txt文件，形成包含61列数据的第一数据矩阵；

保持整体阵列位置不变，在第二聚焦深度为15mm的情况下，通过扇形扫描模式对位于阵列中间位置的第二子孔径2402进行扫描，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发子孔径，获得以61个txt文件进行表示的第二子孔径文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第二子孔径文本信息的指令，MATLAB软件读取与第二子孔径文本信息对应的61个txt文件，形成包含61列数据的第二数据矩阵；

保持整体阵列位置不变，在第三聚焦深度为15mm的情况下，通过扇形扫描模式对位于阵列中间位置的第三子孔径2403进行扫描，通过偏转角度为-30°至+30°的高斯正弦脉冲信号依次激发子孔径，获得以61个txt文件进行表示的第三子孔径文本信息，每个txt文件包含对应的表征时间振幅信号的信息，能够反映相应的与时间振幅信号对应的时域数据，时间振幅信号可为A扫描信号；

操作员可在MATLAB软件中输入有关第三子孔径文本信息的指令，MATLAB软件读取与第三子孔径文本信息对应的61个txt文件，形成包含61列数据的第三数据矩阵；

操作员在MATLAB软件中将第一数据矩阵中的数据权重设为1，将第二数据矩阵中的数据权重设为1，将第三数据矩阵中的数据权重设为1，将第一数据矩阵进行希尔伯特变换，形成用于计算出位置矩阵的第一变换数据矩阵信息，将第二数据矩阵进行希尔伯特变换，形成用于计算出位置矩阵的第二变换数据矩阵信息，将第三数据矩阵进行希尔伯特变换，形成用于计算出位置矩阵的第三变换数据矩阵信息；

分别将第一变换数据矩阵信息、第二变换数据矩阵信息和第三变换数据矩阵信息中的各61列数据分别按第一子孔径2401处于阵列最左端的位置、第二子孔径2402处于阵列中间位置、第三子孔径2403处于阵列最右端的位置和-30°至+30°的偏转角度的传播路径进行位置计算，形成第一水平位置矩阵信息、第二水平位置矩阵信息、第三水平位置矩阵信息、第一垂直位置矩阵信息、第二垂直位置矩阵信息和第三垂直位置矩阵信息；

图26为本发明一种实施例通过扇形扫描模式和电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图。

参考图26，根据第一水平位置矩阵信息、第二水平位置矩阵信息、第三水平位置矩阵信息、第一垂直位置矩阵信息、第二垂直位置矩阵信息、第三垂直位置矩阵信息、第一变换数据矩阵信息、第二变换数据矩阵信息和第三变换数据矩阵信息，用surf函数和shadinginterp命令进行插值着色处理，进行三维有色绘图，形一幅成像检测图。在图26中，各成像点依次为圆形孔缺陷2302成像2501，圆形孔缺陷2303成像2502，圆形孔缺陷2304成像2503，始发脉冲成像2504、2505、2506，底面成像2507。图25各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置。

为了方便阐述通过本方法获得的成效效果，通过现有技术的比较来进行说明。

图27为通过电子扫描模式获得包含圆形孔缺陷的三维的成像检测图；图28为本发明另一种实施例通过扇形扫描模式和电子扫描模式获得包含面状矩形缺陷的成像检测图。

参考图27，有关圆形孔缺陷的现有技术：参考图27，对于圆形孔缺陷2302、圆形孔缺陷2303和圆形孔缺陷2304，在聚焦深度为15mm，电子扫描的情况下，可依次激发位于1～16阵元的子孔径、位于2～17阵元的子孔径、位于3～18阵元的子孔径……位于49～64阵元的子孔径，以获得一幅成像检测图，如图27所示，由于圆形孔缺陷2302在位于1～16阵元的子孔径的中央声线2407范围之外无法对圆形孔缺陷2302成像，以及，圆形孔缺陷2304在位于49～64阵元的子孔径的中央声线2408范围之外无法对圆形孔缺陷2304成像，只能呈现对圆形孔缺陷2303的成像。

参考图28，而通过本方法获得的成像检测图，能够在一定程度上扩大检测范围，并可清晰的完整的对圆形孔缺陷2302和2304进行成像，在对圆形孔缺陷2302进行扫描时，将中央声线2407偏转-30°形成中央声线2405，在对圆形孔缺陷2304进行扫描时，将中央声线2408偏转+30°形成中央声线2406，可清晰的完整的对圆形孔缺陷2302和2304进行成像，成像形态较好，成像分辨率较强，API均可达到0.82。

图29为本发明实施例一种成像处理设备的模块示意图。本发明实施例另一方面提供一种成像处理设备，设备包括：

第一获得模块2901，用于获得指定参数和相控阵超声扫描模式，指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；

第一确定模块2902，用于在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息2903，文本信息与聚焦深度对应；根据多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；

第二获得模块，用于将多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

第三获得模块2904，用于根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

在本发明实施例中，多个聚焦深度包括第一聚焦深度和第二聚焦深度；

相应地，第一确定模块2902包括：

第一获得子模块29021，用于在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息；

第二获得子模块29022，用于在相控阵超声扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，第一获得子模块29021包括：

第一获得单元290211，用于对目标工件进行建模和标注，获得与目标工件对应的目标模型；

第二获得单元290212，用于在扇形扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与扇形扫描模式对应的第一文本信息。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；相应地，第二获得子模块29022包括：

第三获得单元290221，用于在扇形扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与扇形扫描模式对应的第二文本信息。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；第一获得子模块29021还包括：

第四获得单元290213，用于对目标工件进行建模和标注，获得与目标工件对应的目标模型；

第五获得单元290214，用于在电子扫描模式下，根据偏转角度和第一聚焦深度对目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与电子扫描模式对应的第一文本信息。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；相应地，第二获得子模块29022还包括：

第六获得单元290222，用于在电子扫描模式下，根据偏转角度和第二聚焦深度对目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与电子扫描模式对应的第二文本信息。

在本发明实施例中，相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式和电子扫描模式，阵元可形成有第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径，指定参数还包括第三聚焦深度；相应地，设备还包括：

第四获得模块2905，用于在扇形扫描模式和电子扫描模式下，根据偏转角度依次对第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径进行脉冲激发处理，获得与第一子孔径对应的第一子孔径文本信息、与第二子孔径对应的第二子孔径文本信息和与第三子孔径对应的第三子孔径文本信息；

第二确定模块2906，用于根据第一子孔径文本信息确定与第一子孔径文本信息对应的第一数据矩阵信息；

第三确定模块2907，用于根据第二子孔径文本信息确定与第二子孔径文本信息对应的第二数据矩阵信息；

第四确定模块2908，用于根据第三子孔径文本信息确定与第三子孔径文本信息对应的第三数据矩阵信息；

第五获得模块2909，用于将第一数据矩阵信息、第二数据矩阵信息和第三数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

第六获得模块2910，用于根据位置矩阵信息对目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储介质包括一组计算机可执行指令，当指令被执行时用于执行上述任一项的成像处理方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种成像处理方法，其特征在于，所述方法包括：

获得指定参数和相控阵超声扫描模式，所述指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；

在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；

将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图；

其中，所述多个聚焦深度包括第一聚焦深度和第二聚焦深度；相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应，包括：在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息；在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息；

其中，所述将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息，包括：输入有关所述多个数据矩阵信息的权重指令，根据所述权重指令对所述多个数据矩阵信息进行整合分析处理，获得整合数据矩阵信息，将所述整合数据矩阵信息进行变换处理，获得变换数据矩阵信息，将所述变换数据矩阵信息进行位置转换处理，获得所述位置矩阵信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；

相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息，包括：

对所述目标工件进行建模和标注，获得与所述目标工件对应的目标模型；

在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第一文本信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式；

相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，包括：

在所述扇形扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述扇形扫描模式对应的第二文本信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；

相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息，包括：

对所述目标工件进行建模和标注，获得与所述目标工件对应的目标模型；

在所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第一脉冲激发处理，获得与所述电子扫描模式对应的第一文本信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相控阵超声扫描模式为电子扫描模式；

相应地，在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息，包括：

在所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对所述目标模型中的阵元进行第二脉冲激发处理，获得与所述电子扫描模式对应的第二文本信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相控阵超声扫描模式为扇形扫描模式和/或电子扫描模式，所述阵元可形成有第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径，所述指定参数还包括第三聚焦深度；

相应地，在获得指定参数和相控阵超声扫描模式之后，所述方法还包括：

在所述扇形扫描模式和/或所述电子扫描模式下，根据所述偏转角度依次对第一子孔径、第二子孔径和第三子孔径进行脉冲激发处理，获得与所述第一子孔径对应的第一子孔径文本信息、与所述第二子孔径对应的第二子孔径文本信息和与所述第三子孔径对应的第三子孔径文本信息；

根据所述第一子孔径文本信息确定与所述第一子孔径文本信息对应的第一数据矩阵信息；

根据所述第二子孔径文本信息确定与所述第二子孔径文本信息对应的第二数据矩阵信息；

根据所述第三子孔径文本信息确定与所述第三子孔径文本信息对应的第三数据矩阵信息；

将所述第一数据矩阵信息、第二数据矩阵信息和第三数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图。

7.一种成像处理设备，其特征在于，所述设备包括：

第一获得模块，用于获得指定参数和相控阵超声扫描模式，所述指定参数包括偏转角度和多个聚焦深度；

第一确定模块，用于在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述多个聚焦深度对与目标工件对应的阵元分别进行脉冲激发处理，依次获得多个文本信息，所述文本信息与所述聚焦深度对应；根据所述多个文本信息分别依次确定多个数据矩阵信息；

第二获得模块，用于将所述多个数据矩阵信息进行分析转换处理，获得位置矩阵信息；

第三获得模块，用于根据所述位置矩阵信息对所述目标工件进行分析绘图处理，获得成像检测图；

其中，所述多个聚焦深度包括第一聚焦深度和第二聚焦深度；相应地，所述第一确定模块包括：第一获得子模块，用于在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第一聚焦深度对与目标工件对应的阵元进行第一脉冲激发处理，获得第一文本信息；第二获得子模块，用于在所述相控阵超声扫描模式下，根据所述偏转角度和所述第二聚焦深度对与所述目标工件对应的阵元进行第二脉冲激发处理，获得第二文本信息；

其中，所述第二获得模块，具体用于输入有关所述多个数据矩阵信息的权重指令，根据所述权重指令对所述多个数据矩阵信息进行整合分析处理，获得整合数据矩阵信息，将所述整合数据矩阵信息进行变换处理，获得变换数据矩阵信息，将所述变换数据矩阵信息进行位置转换处理，获得所述位置矩阵信息。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行权利要求1-6任一项所述的成像处理方法。