JP2024011497A - Ultrasonic imaging device and reflection wave noise removal method - Google Patents
Ultrasonic imaging device and reflection wave noise removal method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024011497A JP2024011497A JP2022113508A JP2022113508A JP2024011497A JP 2024011497 A JP2024011497 A JP 2024011497A JP 2022113508 A JP2022113508 A JP 2022113508A JP 2022113508 A JP2022113508 A JP 2022113508A JP 2024011497 A JP2024011497 A JP 2024011497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflected wave
- interface
- echo
- phase
- noise
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 97
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 claims description 15
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 10
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 claims description 9
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 abstract description 42
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
- G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/045—External reflections, e.g. on reflectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、超音波映像装置及び反射波のノイズ除去方法に関する。 The present invention relates to an ultrasound imaging device and a method for removing noise from reflected waves.
超音波映像装置は、プローブから検査対象物(被検体)に超音波を照射し、その反射波を受信して対象界面を映像化する。検査対象物に超音波の送受信を繰り返して行う超音波検査装置において、対象波形を鮮明化する方法として、類似の反射波により平均化してノイズを除去する方法が提案されている。 An ultrasonic imaging device irradiates an object to be inspected (subject) with ultrasonic waves from a probe, receives the reflected waves, and images the target interface. In an ultrasonic inspection apparatus that repeatedly sends and receives ultrasonic waves to an object to be inspected, a method has been proposed to sharpen the object waveform by averaging similar reflected waves to remove noise.
特許文献1には、検査対象物への超音波の送信を繰り返して行う超音波送信部と、超音波送信部から送信され且つ検査対象物を伝搬した検査対象超音波の受信を繰り返して行う超音波受信部と、超音波送信部による超音波の送信の繰り返し間隔を設定する繰り返し間隔設定部であって、超音波送信部による超音波の送信を繰り返す毎に、該繰り返し間隔を一定のシフト量ずつ増加または減少させる繰り返し間隔設定部と、超音波受信部で受信が繰り返して行われた検査対象超音波を、超音波送信部による超音波の送信開始タイミングを同期させて平均化する平均化処理部と、を備え、シフト量は、検査対象超音波に重畳する残響成分の、平均化処理部による平均化前後での比の絶対値を表す指標が最小または所定値以下となる条件を満たす値である、超音波検査装置が開示されている。
特許文献1に開示された技術においては、ジッター(時間軸方向のゆらぎ)の影響が考慮されていない。超音波映像装置においては、超音波を対象物に照射してその反射波を取得するが、これらの反射波は、ジッターによって位相のずれが生じる。位相のずれが生じた状態で平均化した場合、必用な波形の信号強度が弱められるおそれがある。その結果、見つけるべき欠陥を見逃すという問題を生じる。
In the technique disclosed in
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであって、ノイズを除去した波形により画素化情報を生成することで、対象物の接合界面の高精度の画像情報を生成することができる超音波映像装置及び反射波のノイズ除去方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is an ultrasonic image capable of generating highly accurate image information of a joint interface of an object by generating pixelated information using a waveform from which noise has been removed. The object of the present invention is to provide a device and a method for removing noise from reflected waves.
前記目的を達成するために、本発明の超音波映像装置は、多層に積層されてなる対象物に超音波を照射して前記対象物の接合界面の反射波を取得して、前記反射波の信号強度に基づき前記接合界面の画像を生成する超音波映像装置であって、前記対象物における第1の照射点からの第1の反射波に対する、前記対象物における第2の照射点からの第2の反射波の位相のずれを補正するマッチング処理部と、前記第1の反射波と位相補正後の前記第2の反射波とに基づき前記第1の反射波からノイズを除去し、ノイズを除去した前記第1の反射波のうち前記接合界面からの波形を示す界面エコーの信号強度に基づき前記接合界面における前記界面エコーを返した部位の画素化情報を生成する画素化情報生成処理部と、を有することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。 In order to achieve the above object, the ultrasonic imaging device of the present invention irradiates an object made of multiple layers with ultrasonic waves, obtains reflected waves from the joint interface of the object, and detects the reflected waves. An ultrasonic imaging device that generates an image of the bonding interface based on signal intensity, the ultrasound imaging device generating an image of the bonding interface based on a signal intensity, wherein a matching processing unit that corrects a phase shift of the second reflected wave, and a matching processing unit that removes noise from the first reflected wave based on the first reflected wave and the second reflected wave after phase correction; a pixelated information generation processing unit that generates pixelated information of a portion of the bonded interface that returns the interface echo based on the signal strength of an interface echo indicating a waveform from the bonded interface among the removed first reflected waves; It is characterized by having the following. Other aspects of the present invention will be explained in the embodiments described below.
本発明によれば、ノイズを除去した波形により画素化情報を生成することで、多層に積層されてなる対象物の接合界面の高精度の画像情報を生成することができる。 According to the present invention, by generating pixelated information using a waveform from which noise has been removed, highly accurate image information of a joint interface of a multilayered object can be generated.
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る超音波映像装置100の構成を示す図である。図2は、反射波である界面エコーとノイズを示す図である。超音波映像装置100は、多層積層された半導体など、多層に積層されてなる対象物の接合界面の欠陥を見つけるのに使用される。
Embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an
超音波映像装置100は、制御部50とスキャナ部70(メカ部)と超音波プローブ20を含んで構成する。超音波映像装置100は、対象物の検査範囲に、プローブを介して予め定めた間隔で設定した照射点に超音波を照射してその反射波を取得し、該反射波の中から検査対象とする接合界面の波形を示す界面エコーを抽出し、該界面エコーの信号強度を正の整数値(0~255)に変換して画素化情報を生成する処理を全ての照射点または特定の照射点に施し、生成した照射点の画素化情報に基づき接合界面の画像を生成して欠陥を見つけ出す。
The
しかしながら反射波には、図2の波形データ31に示すように、表面エコーや界面エコーの他に、電気ノイズなどのノイズが重畳することがある。これらのノイズは、界面エコーの画素化情報を生成する際に影響することから、できるだけノイズを除去することが必要である。
However, as shown in the
図1に戻り、超音波プローブ20は、当該超音波プローブ20の走査位置を検知するエンコーダ21と、電気信号と超音波信号とを相互に変換する圧電素子22とを備えている。圧電素子22は、単一焦点型の超音波センサである。
Returning to FIG. 1, the
制御部50は、超音波プローブ20の走査位置を制御する走査制御部51と、超音波の送受信を制御する送受信制御部52と、アベレージング処理部57で生成した画素化情報に基づいて超音波画像を生成する画像生成部53と、被検体15(対象物)における第1の照射点からの第1の反射波に対する被検体15における第2の照射点からの第2の反射波の位相のずれを補正するマッチング処理部56と、第1の反射波と位相補正後の第2の反射波とに基づき第1の反射波からノイズを除去し、ノイズを除去した第1の反射波のうち接合界面からの波形を示す界面エコーの信号強度に基づき接合界面における界面エコーを返した部位の画素化情報を生成するアベレージング処理部57(画素化情報生成処理部)と、記憶部58と、送受信部60等を備えている。なお、第1の照射点、第2の照射点については、図3を参照して後記する。アベレージング処理についても、説明は後記する。
The
送受信部60は、図示しないが、発信器と、超音波プローブ20が受信した受信信号を増幅するアンプと、当該受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換器と、当該受信信号を信号処理する信号処理部等を備えている。
Although not shown, the transmitter/
走査制御部51は、メカ制御装置77と入出力可能に接続されている。走査制御部51は、メカ制御装置77、X軸スキャナ71、Y軸スキャナ72及びZ軸スキャナ73によって超音波プローブ20の走査位置を制御すると共に、メカ制御装置77から超音波プローブ20の現在の走査位置情報を受信する。
The
メカ制御装置77の出力側は、X軸スキャナ71、Y軸スキャナ72及びZ軸スキャナ73に接続されている。メカ制御装置77には、超音波プローブ20のエンコーダ21の出力側が接続されている。メカ制御装置77は、エンコーダ21の出力信号によって、超音波プローブ20の走査位置を検知し、X軸スキャナ71、Y軸スキャナ72及びZ軸スキャナ73によって、超音波プローブ20が指示された走査位置になるように制御する。メカ制御装置77は、走査制御部51から超音波プローブ20の制御指示を受けると共に、超音波プローブ20の走査位置情報を応答する。
The output side of the
圧電素子22は、圧電膜の両面にそれぞれ電極が取り付けられているものであり、酸化亜鉛(ZnO)、セラミックス、フッ素系共重合体等で構成される。圧電素子22は、両電極間に電圧が印加されることにより、当該圧電膜から超音波を送信する。さらに圧電素子22は、当該圧電膜が受信したエコー波(受信波)を、前記両電極間に発生する電圧である受信信号に変換する。
The
水槽10内には水11が注入されており、当該水11中に被検体15が水没状態で置かれている。水槽10内の水11は、超音波プローブ20(超音波探触子)の下端の開口面から放射された超音波を、被検体15の内部に効率良く伝播させるために必要な伝播媒体である液状物質である。被検体15は、例えばウエハ、多層構造(または積層構造)等を含む半導体パッケージである。
超音波プローブ20は、水槽10に満たされた水11に浸漬され、被検体15の上部Z方向に所定の距離を於いて対向するように配置されている。
The
スキャナ部70によって超音波プローブ20をXYZ方向に自在に移動させることができる。例えば、超音波プローブ20は、超音波を被検体15に照射しながら、所定の速度で被検体15の始点(一方端点)から終点(他方端点)まで、X軸方向にスキャンする。超音波プローブ20が終点に到達すると、Y軸方向にプローブを所定量移動させ、所定の速度で反対方向に、視点から終点までX軸方向にスキャンする。
The
この移動動作に基づいて、超音波プローブ20は被検体15の表面における予め定められた測定範囲を走査し、超音波を送信し、測定範囲内において予め設定された複数の測定点で反射エコー波を受信し、当該測定範囲に含まれる内部構造の欠陥を映像化して検査することができる。
Based on this movement, the
本実施形態での反射波のノイズ除去処理は、図1に示すように、マッチング処理部56での処理(マッチング処理)と、アベレージング処理部57での処理(アベレージング処理)との2段階で処理しているのが特徴である。 As shown in FIG. 1, the noise removal processing of the reflected waves in this embodiment is performed in two stages: processing in the matching processing section 56 (matching processing) and processing in the averaging processing section 57 (averaging processing). The feature is that it is processed by
図1のアベレージング処理部57において、複数の照射点で得た反射波を加算し、加算した照射点の数で除する加算平均の方法(詳細は後記)によりノイズを除去する(ノイズ除去ステップ)。ノイズは、それぞれの反射波において時間的に無相関でランダムに発生しているが、界面エコーは同一時間で取得することとなる。従って、これらの反射波を加算すると、界面エコーはn倍(nは加算した照射点の数)となり、ノイズは小さくなることを利用するものである。そして、これらの結果を平均化することで、界面エコーが鮮明となる。
In the averaging
図3は、照射点配置図であり、第1の照射点と第2の照射点の配置を示す図である。図3においては、画素化情報を求める照射点(画素化照射点)を第1の照射点として●で示し、それ以外の照射点(非画素化照射点)を第2の照射点として○で示している。本実施形態においては、アベレージング処理により、次のように加算及び平均化処理を行う。 FIG. 3 is an irradiation point arrangement diagram, which shows the arrangement of the first irradiation point and the second irradiation point. In Figure 3, the irradiation points for which pixelated information is sought (pixelated irradiation points) are indicated by ● as the first irradiation points, and the other irradiation points (non-pixelated irradiation points) are indicated by ○ as the second irradiation points. Showing. In this embodiment, addition and averaging processing is performed as follows by averaging processing.
制御部50は、アベレージング処理に用いる第2の照射点を、第1の照射点に隣接する中から1つ以上選択して設定する。隣接する照射点を用いて鮮明化の効果が得られるのは加算する反射波同士が類似の性質を持つためである。すなわち、超音波映像装置100では、多くの場合、スキャナの走査ピッチは、超音波の焦点サイズに対して小さくなるよう設定される。その結果、1ピッチの違いによる取得反射波の違いはごく僅かとなる。加算する反射波同士の性質が類似していると、加算によりお互いを相殺することはない。一方時間的にランダムなノイズは加算により小さくなるため、鮮明化の効果が得られる。実施形態では、図3においてP0を第1の照射点とした場合、アベレージング処理に用いる第2の照射点をP1からP8の中から1つ以上選択する。なお、選択する個数は、多いほど鮮明な画素化情報を得ることができるが、処理時間も長くなることから、全体の処理時間を考慮して設定することとなる。
The
図4は、アベレージング処理(ノイズ除去処理)の例を示す図である。例えば、第1の照射点(P0)と隣接する8個の第2の照射点(P1からP8)によるアベレージング処理は、次のように行う。P0及びP1からP8における反射波を、時間軸の値(反射波を取得時刻を基準とする時刻)と信号強度の時系列データ(時刻、信号強度)として、記憶部58(図1参照)に記憶する。同一時刻におけるP0の時系列データの信号強度とP1からP8までの時系列データの信号強度を加算し、その値を加算した照射点の数(第1の照射点の数と第2の照射点の数の和)である9で除して平均化する。この処理を該時系列データ内のすべての時刻の信号強度に施し、ノイズを除外して第1の照射点の反射波の界面エコーを鮮明化し、信号強度を得る。 FIG. 4 is a diagram showing an example of averaging processing (noise removal processing). For example, the averaging process using the first irradiation point (P0) and eight adjacent second irradiation points (P1 to P8) is performed as follows. The reflected waves from P0 and P1 to P8 are stored in the storage unit 58 (see FIG. 1) as time-axis values (time based on the reflected wave acquisition time) and signal strength time series data (time, signal strength). Remember. Add the signal strength of the time series data of P0 and the signal strength of the time series data of P1 to P8 at the same time, and the number of irradiation points (the number of the first irradiation points and the number of the second irradiation points) averaged by dividing by 9, which is the sum of the numbers of . This processing is applied to the signal intensities at all times in the time-series data, noise is removed, the interface echo of the reflected wave at the first irradiation point is made clearer, and the signal intensities are obtained.
本実施形態におけるアベレージング処理について前記したが、実際の処理においては、時間的要素を考慮する。つまり、時間軸方向のゆらぎであるジッターによる影響を対策する必要がある。対象物に超音波を照射して取得する反射波には、波形の時間軸方向に微小な変動が発生する。つまり、これらの時間軸の微小変動は、それぞれの反射波固有のものであるので、画素化照射点からの反射波を基準とした場合、アベレージング処理に用いる非画素化照射点からの反射波は位相のずれを生じることとなる。位相のずれが生じたままアベレージング処理を行うと、画素化情報を生成すべき界面エコーの波形がうまく加算されない事象が生じることとなる。 The averaging process in this embodiment has been described above, but in actual processing, time factors are taken into consideration. In other words, it is necessary to take measures against the influence of jitter, which is fluctuation in the time axis direction. In the reflected waves obtained by irradiating an object with ultrasonic waves, minute fluctuations occur in the waveform in the time axis direction. In other words, these minute fluctuations on the time axis are unique to each reflected wave, so if the reflected wave from the pixelated irradiation point is used as the reference, the reflected wave from the non-pixelated irradiation point used for averaging processing will result in a phase shift. If averaging processing is performed with a phase shift occurring, a phenomenon will occur in which the waveforms of interface echoes for which pixelated information should be generated are not added properly.
図5は、マッチング処理の例を示す図である。波形データ32はマッチング処理を施す前の波形であり、波形データ33はマッチング処理を施した後の波形である。本実施形態では、図5に示すマッチング処理により対策する。画素化照射点からの反射波をテンプレート信号として、該テンプレート信号に非画素化照射点からの反射波の位相を合わせる。具体的には、テンプレート信号の中の対象接合界面からの界面エコーのピーク部に、アベレージング処理の対象とする非画素化照射点からの反射波の中の対象接合界面からの界面エコーのピーク部を合わせるように時間軸の位置を調整し、位相のずれをなくす。 FIG. 5 is a diagram showing an example of matching processing. The waveform data 32 is a waveform before performing matching processing, and the waveform data 33 is a waveform after performing matching processing. In this embodiment, a countermeasure is taken using the matching process shown in FIG. The reflected wave from the pixelated irradiation point is used as a template signal, and the phase of the reflected wave from the non-pixelated irradiation point is matched to the template signal. Specifically, the peak of the interface echo from the target joint interface in the reflected wave from the non-pixelated irradiation point targeted for averaging processing is the peak of the interface echo from the target joint interface in the template signal. Adjust the position of the time axis so that the parts match, and eliminate the phase shift.
しかしながら、この方法では、対象接合界面からの界面エコーの信号強度が十分に大きい場合には対処できるが、該信号強度が小さな場合には、対象とする界面エコーを抽出するのが難しい。従って、その場合には、反射波の中で最初に抽出できる表面エコーを使用する。つまり、アベレージング信号の表面エコーのピーク部にアベレージング処理の対象とする非画素化照射点からの反射波の中の表面エコーのピーク部を合わせるように時間軸の位置を調整し、位相のずれをなくす。 However, although this method can be used when the signal strength of the interface echo from the target joint interface is sufficiently large, it is difficult to extract the target interface echo when the signal strength is small. Therefore, in that case, the surface echo that can be extracted first among the reflected waves is used. In other words, the time axis position is adjusted so that the peak part of the surface echo in the averaged signal matches the peak part of the surface echo in the reflected wave from the non-pixelated irradiation point targeted for averaging processing, and the phase Eliminate misalignment.
なお、マッチング処理において、対象接合界面からの界面エコーを使用するか表面エコーを使用するかは、該界面エコーの信号強度が予め設定したしきい値以上か否かで決定する。該界面エコーの信号強度が予め設定したしきい値以上の場合は界面エコーを用いてマッチング処理を行い、該界面エコーの信号強度が予め設定したしきい値より小さい場合は表面エコーを用いてマッチング処理を行う。該しきい値は、実験により適切な値を設定する。なお、図1に示すように、マッチング処理はアベレージング処理の前処理として行う。 In the matching process, whether to use the interface echo from the target joint interface or the surface echo is determined depending on whether the signal intensity of the interface echo is equal to or higher than a preset threshold. If the signal strength of the interface echo is greater than or equal to a preset threshold, matching is performed using the interface echo, and if the signal strength of the interface echo is lower than the preset threshold, matching is performed using the surface echo. Perform processing. The threshold value is set to an appropriate value through experiments. Note that, as shown in FIG. 1, the matching process is performed as preprocessing of the averaging process.
図6は、反射波のノイズ除去処理を示すフローチャートである。制御部50は、まず、第2の照射点の個数と位置を決定し、第2の照射点を選定する(処理S51)。制御部50は、全ての第1の照射点の処理が終了したか否かを判定し(処理S52)、全ての第1の照射点の処理が終了していない場合(処理S52,No)、処理S53に進み、全ての第1の照射点の処理が終了している場合(処理S52,Yes)、処理S57に進む。
FIG. 6 is a flowchart illustrating noise removal processing of reflected waves. The
制御部50は、照射する位置にプローブを合わせ、対象物に対して超音波送受信し(処理S53)、反射波を時系列データとして記憶部58に記憶する(処理S54)。そして、制御部50は、第1の反射波と第2の反射波をマッチング処理し(処理S55)、その後、アベレージング処理をし(処理S56)、処理S52に戻る。
The
処理S57において、全ての第1の照射点における画像生成処理をする。具体的には、鮮明化した界面エコーの信号強度を正の整数値に変換することで画素化情報を生成する。これらの処理を、対象物の検査範囲の全域に繰り返して施し、接合界面を画像化する。 In processing S57, image generation processing is performed at all first irradiation points. Specifically, pixelization information is generated by converting the signal intensity of the sharpened interface echo into a positive integer value. These processes are repeated over the entire inspection range of the object, and the joint interface is imaged.
処理S54において、超音波を対象物に照射し、全ての第2の照射点が第1の照射点の前側に位置する場合には、第1の照射点に対する超音波の送受信処理が終了した時点において、第2の照射点に対してマッチング処理を施し、次にアベレージング処理を施す。 In process S54, when the object is irradiated with ultrasound and all the second irradiation points are located in front of the first irradiation point, the time point when the ultrasonic transmission and reception processing for the first irradiation point is completed. In this step, matching processing is performed on the second irradiation point, and then averaging processing is performed.
なお、第2の照射点が第1の照射点の後にも位置する場合には、関連するすべての第2の照射点に対する超音波の送受信処理が終了した時点でマッチング処理とアベレージング処理を施すことになる。 Note that if the second irradiation point is also located after the first irradiation point, matching processing and averaging processing are performed when the ultrasound transmission and reception processing for all related second irradiation points is completed. It turns out.
図7は、アベレージング処理後の波形データ31Aを示す図である。図7には、図2に記載した波形データ31に対してマッチング処理、アベレージング処理を施した結果を示す。サンプル由来(被検体15由来)の表面エコーや界面エコーの信号はアベレージング処理を施しても消失することはない。一方、サンプルに由来しない時間的にランダムに発生するノイズ成分は平均化されてその強度が低減する。
FIG. 7 is a diagram showing
図8は、アベレージング処理前の画像を示す図である。図9は、アベレージング処理後の画像を示す図である。図8に示すマッチング処理、アベレージング処理を施さずに生成した画像では、視野内に欠陥が映像化されているが、欠陥部分の輝度値に対して周囲のノイズレベルが高いため、視認性やコントラストが低くなる。 FIG. 8 is a diagram showing an image before averaging processing. FIG. 9 is a diagram showing an image after averaging processing. In the image shown in Figure 8, which was generated without performing matching processing or averaging processing, the defect is visualized within the field of view, but because the surrounding noise level is high compared to the brightness value of the defective part, visibility is poor. Contrast becomes low.
これに対し、図9に示すマッチング処理、アベレージング処理を施して生成した画像では、欠陥の信号が消失することなく、周囲のノイズレベルが低減されるため、より高い視認性やコントラストが得ることができている。 On the other hand, in the image generated by performing the matching processing and averaging processing shown in Fig. 9, the signal of the defect does not disappear and the surrounding noise level is reduced, so higher visibility and contrast can be obtained. is completed.
以上、本実施形態の超音波映像装置100は、次の特徴を有する。
(1)多層に積層されてなる対象物に超音波を照射して対象物の接合界面の反射波を取得して、反射波の信号強度に基づき接合界面の画像を生成する超音波映像装置100であって、対象物における第1の照射点(例えば、P0)からの第1の反射波に対する、対象物における第2の照射点(例えば、P1からP8)からの第2の反射波の位相のずれを補正するマッチング処理部56と、第1の反射波と位相補正後の第2の反射波とに基づき第1の反射波からノイズを除去し、ノイズを除去した第1の反射波のうち接合界面からの波形を示す界面エコーの信号強度に基づき接合界面における界面エコーを返した部位の画素化情報を生成する画素化情報生成処理部(例えば、アベレージング処理部57)と、を有することを特徴とする。これにより、超音波映像装置において、ノイズを除去した波形により画素化情報を生成することで、多層に積層されてなる対象物の接合界面の高精度の画像情報を生成することを可能とする。
As described above, the
(1)
(2)(1)において、マッチング処理部56は、第1の反射波の界面エコーの信号強度が所定の値を示す閾値以上の大きさを有する場合は、第1の反射波の界面エコーのピーク部の位相に第2の反射波の界面エコーのピーク部の位相一致させる処理を行い、第1の反射波の界面エコーの信号強度が閾値以上の大きさを有しない場合は、第1の反射波の表面エコーのピーク部の位相に第2の反射波の表面エコーのピーク部の位相を一致させる処理を行うとよい。
(2) In (1), if the signal intensity of the interface echo of the first reflected wave is greater than or equal to a threshold value indicating a predetermined value, the matching
(3)(2)において、画素化情報生成処理部は、第1の反射波と第1の反射波との位相の補正を施した第2の反射波を加算平均する。 (3) In (2), the pixelated information generation processing section adds and averages the first reflected wave and the second reflected wave that has undergone phase correction.
(4)(1)において、マッチング処理部56は、第2の照射点は、第1の照射点に隣接する照射点の中から予め定めた位置の照射点を1つ以上選択して設定する(例えば、処理S51、図3参照)。
(4) In (1), the matching
(5)多層に積層されてなる対象物に超音波を照射して対象物の接合界面の反射波を取得して、反射波の信号強度に基づき接合界面の画像を生成する超音波映像装置100における反射波のノイズ除去方法であって、対象物における第1の照射点からの第1の反射波と、対象物における第2の照射点からの第2の反射波とをマッチング処理により第1の反射波に対する第2の反射波の位相のずれを補正する位相補正ステップ(例えば、処理S55、図5参照)と、第1の反射波と、位相補正ステップにより位相補正後の第2の反射波とに基づいて第1の反射波からノイズを除去するノイズ除去ステップ(例えば、処理S56、図4参照)と、を有する。
(5)
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. Further, the embodiments described above have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Further, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with other configurations.
10 水槽
11 水
15 被検体(対象物)
20 超音波プローブ
31,31A,32,33 波形データ
50 制御部
51 走査制御部
52 送受信制御部
53 画像生成部
56 マッチング処理部
57 アベレージング処理部(画素化情報生成処理部)
60 送受信部
70 スキャナ部(メカ部)
71 X軸スキャナ
72 Y軸スキャナ
73 Z軸スキャナ
100 超音波映像装置
10
20
60 Transmission/
71 X-axis scanner 72 Y-axis scanner 73 Z-
前記目的を達成するために、本発明の超音波映像装置は、多層に積層されてなる対象物に超音波を照射して前記対象物の接合界面の反射波を取得して、前記反射波の信号強度に基づき前記接合界面の画像を生成する超音波映像装置であって、前記対象物における第1の照射点からの第1の反射波に対する、前記対象物における第2の照射点からの第2の反射波の位相のずれを補正するマッチング処理部と、前記第1の反射波と位相補正後の前記第2の反射波とに基づき前記第1の反射波からノイズを除去し、ノイズを除去した前記第1の反射波のうち前記接合界面からの波形を示す界面エコーの信号強度に基づき前記接合界面における前記界面エコーを返した部位の画素化情報を生成する画素化情報生成処理部と、を有し、前記マッチング処理部は、前記第1の反射波の前記界面エコーの信号強度が所定の値を示す閾値以上の大きさを有する場合は、前記第1の反射波の前記界面エコーのピーク部の位相に前記第2の反射波の前記界面エコーのピーク部の位相一致させる処理を行い、前記第1の反射波の前記界面エコーの信号強度が前記閾値以上の大きさを有しない場合は、前記第1の反射波の表面エコーのピーク部の位相に前記第2の反射波の前記表面エコーのピーク部の位相を一致させる処理を行うことを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。 In order to achieve the above object, the ultrasonic imaging device of the present invention irradiates an object made of multiple layers with ultrasonic waves, obtains reflected waves from the joint interface of the object, and detects the reflected waves. An ultrasonic imaging device that generates an image of the bonding interface based on signal intensity, the ultrasound imaging device generating an image of the bonding interface based on a signal intensity, wherein a matching processing unit that corrects a phase shift of the second reflected wave, and a matching processing unit that removes noise from the first reflected wave based on the first reflected wave and the second reflected wave after phase correction; a pixelated information generation processing unit that generates pixelated information of a portion of the bonded interface that returns the interface echo based on the signal strength of an interface echo indicating a waveform from the bonded interface among the removed first reflected waves; , the matching processing unit is configured to match the interface echo of the first reflected wave when the signal intensity of the interface echo of the first reflected wave is greater than or equal to a threshold value indicating a predetermined value. processing to match the phase of the peak part of the interface echo of the second reflected wave with the phase of the peak part of the interface echo, and the signal intensity of the interface echo of the first reflected wave does not have a magnitude greater than the threshold value. In this case, processing is performed to match the phase of the peak portion of the surface echo of the second reflected wave with the phase of the peak portion of the surface echo of the first reflected wave . Other aspects of the present invention will be explained in the embodiments described below.
Claims (8)
前記対象物における第1の照射点からの第1の反射波に対する、前記対象物における第2の照射点からの第2の反射波の位相のずれを補正するマッチング処理部と、
前記第1の反射波と位相補正後の前記第2の反射波とに基づき前記第1の反射波からノイズを除去し、ノイズを除去した前記第1の反射波のうち前記接合界面からの波形を示す界面エコーの信号強度に基づき前記接合界面における前記界面エコーを返した部位の画素化情報を生成する画素化情報生成処理部と、を有する
ことを特徴とする超音波映像装置。 An ultrasonic imaging device that irradiates a multi-layered object with ultrasonic waves, obtains a reflected wave from a joint interface of the object, and generates an image of the joint interface based on the signal strength of the reflected wave. There it is,
a matching processing unit that corrects a phase shift of a second reflected wave from a second irradiation point on the target object with respect to a first reflected wave from the first irradiation point on the target object;
Noise is removed from the first reflected wave based on the first reflected wave and the second reflected wave after phase correction, and a waveform of the noise-removed first reflected wave from the bonding interface. An ultrasonic imaging device comprising: a pixelated information generation processing unit that generates pixelated information of a portion of the bonding interface that returns the interface echo based on the signal intensity of the interface echo indicating the interface echo.
前記マッチング処理部は、
前記第1の反射波の前記界面エコーの信号強度が所定の値を示す閾値以上の大きさを有する場合は、前記第1の反射波の前記界面エコーのピーク部の位相に前記第2の反射波の前記界面エコーのピーク部の位相一致させる処理を行い、
前記第1の反射波の前記界面エコーの信号強度が前記閾値以上の大きさを有しない場合は、前記第1の反射波の表面エコーのピーク部の位相に前記第2の反射波の前記表面エコーのピーク部の位相を一致させる処理を行う
ことを特徴とする超音波映像装置。 The ultrasound imaging device according to claim 1,
The matching processing unit is
When the signal intensity of the interface echo of the first reflected wave is greater than or equal to a threshold value indicating a predetermined value, the second reflection is in phase with the peak portion of the interface echo of the first reflected wave. Performing processing to match the phase of the peak part of the interface echo of the wave,
If the signal intensity of the interface echo of the first reflected wave does not have a magnitude equal to or greater than the threshold value, the surface echo of the second reflected wave is in phase with the peak of the surface echo of the first reflected wave. An ultrasound imaging device characterized by performing processing to match the phases of peak parts of echoes.
前記画素化情報生成処理部は、前記第1の反射波と前記第1の反射波との位相の補正を施した前記第2の反射波を加算平均する
ことを特徴とする超音波映像装置。 The ultrasound imaging device according to claim 2,
The ultrasound imaging apparatus is characterized in that the pixelated information generation processing section averages the first reflected wave and the second reflected wave after the phase correction of the first reflected wave is performed.
前記マッチング処理部は、前記第2の照射点は、前記第1の照射点に隣接する照射点の中から定めた位置の照射点を1つ以上選択して設定する
ことを特徴とする超音波映像装置。 The ultrasound imaging device according to claim 1,
The matching processing unit sets the second irradiation point by selecting one or more irradiation points at predetermined positions from among irradiation points adjacent to the first irradiation point. Video equipment.
前記対象物における第1の照射点からの第1の反射波と、前記対象物における第2の照射点からの第2の反射波とをマッチング処理により前記第1の反射波に対する前記第2の反射波の位相のずれを補正する位相補正ステップと、
前記第1の反射波と、前記位相補正ステップにより位相補正後の前記第2の反射波とに基づいて前記第1の反射波からノイズを除去するノイズ除去ステップと、を有する
ことを特徴とする反射波のノイズ除去方法。 An ultrasonic imaging device that irradiates a multi-layered object with ultrasonic waves, obtains a reflected wave from a joint interface of the object, and generates an image of the joint interface based on the signal strength of the reflected wave. A method for removing noise from reflected waves,
The first reflected wave from the first irradiation point on the target object and the second reflected wave from the second irradiation point on the target object are matched by a matching process. a phase correction step for correcting a phase shift of the reflected wave;
and a noise removal step of removing noise from the first reflected wave based on the first reflected wave and the second reflected wave whose phase has been corrected by the phase correction step. How to remove noise from reflected waves.
前記第1の反射波の接合界面からの波形を示す界面エコーの信号強度が所定の値を示す閾値以上の大きさを有する場合は、前記マッチング処理において、前記第1の反射波の前記界面エコーのピーク部の位相に前記第2の反射波の前記界面エコーのピーク部の位相一致させる処理を行い、
前記第1の反射波の前記界面エコーの信号強度が前記閾値以上の大きさを有しない場合は、前記マッチング処理において、前記第1の反射波の表面エコーのピーク部の位相に前記第2の反射波の前記表面エコーのピーク部の位相を一致させる処理を行う
ことを特徴とする反射波のノイズ除去方法。 The reflected wave noise removal method according to claim 5,
If the signal intensity of the interface echo indicating the waveform of the first reflected wave from the joint interface is greater than or equal to a threshold value indicating a predetermined value, in the matching process, the interface echo of the first reflected wave is performing processing to match the phase of the peak portion of the interface echo of the second reflected wave with the phase of the peak portion of the second reflected wave;
If the signal intensity of the interface echo of the first reflected wave does not have a magnitude equal to or greater than the threshold value, in the matching process, the phase of the peak part of the surface echo of the first reflected wave is A method for removing noise from a reflected wave, comprising performing processing to match the phases of the peak portions of the surface echoes of the reflected wave.
前記ノイズ除去ステップにおいて、前記第1の反射波と前記マッチング処理により前記第1の反射波との位相の補正を施した前記第2の反射波を加算平均する
ことを特徴とする反射波のノイズ除去方法。 The reflected wave noise removal method according to claim 6,
In the noise removal step, the first reflected wave and the second reflected wave whose phase has been corrected by the matching process are averaged. Removal method.
前記マッチング処理において、前記第2の照射点は、前記第1の照射点に隣接する照射点の中から予め定めた位置の照射点を1つ以上選択して設定する
ことを特徴とする反射波のノイズ除去方法。 The reflected wave noise removal method according to claim 5,
In the matching process, the second irradiation point is set by selecting one or more irradiation points at a predetermined position from among irradiation points adjacent to the first irradiation point. noise removal method.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022113508A JP7201864B1 (en) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | Ultrasound imaging device and method for removing noise from reflected waves |
TW112123830A TWI851303B (en) | 2022-07-14 | 2023-06-27 | Ultrasonic imaging device and method for removing noise from reflected waves |
KR1020230088226A KR20240009879A (en) | 2022-07-14 | 2023-07-07 | Ultrasonic imaging device and method for removing noise of reflected wave |
CN202310838790.XA CN117405772A (en) | 2022-07-14 | 2023-07-10 | Ultrasonic imaging device and method for removing noise of reflected wave |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022113508A JP7201864B1 (en) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | Ultrasound imaging device and method for removing noise from reflected waves |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7201864B1 JP7201864B1 (en) | 2023-01-10 |
JP2024011497A true JP2024011497A (en) | 2024-01-25 |
Family
ID=84817447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022113508A Active JP7201864B1 (en) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | Ultrasound imaging device and method for removing noise from reflected waves |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7201864B1 (en) |
KR (1) | KR20240009879A (en) |
CN (1) | CN117405772A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281805A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector |
JP2010008215A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | Ultrasonic measuring instrument and ultrasonic measuring method |
JP2015068639A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | Jfeスチール株式会社 | Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection apparatus |
JP2016045076A (en) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社日立パワーソリューションズ | Image processing method and ultrasonic inspection method and apparatus using the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013029396A (en) | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Toyota Central R&D Labs Inc | Ultrasonic inspection device |
-
2022
- 2022-07-14 JP JP2022113508A patent/JP7201864B1/en active Active
-
2023
- 2023-07-07 KR KR1020230088226A patent/KR20240009879A/en unknown
- 2023-07-10 CN CN202310838790.XA patent/CN117405772A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281805A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector |
JP2010008215A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | Ultrasonic measuring instrument and ultrasonic measuring method |
JP2015068639A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | Jfeスチール株式会社 | Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection apparatus |
JP2016045076A (en) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社日立パワーソリューションズ | Image processing method and ultrasonic inspection method and apparatus using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202403303A (en) | 2024-01-16 |
KR20240009879A (en) | 2024-01-23 |
CN117405772A (en) | 2024-01-16 |
JP7201864B1 (en) | 2023-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5873773B2 (en) | Measurement frequency variable ultrasonic imaging system | |
KR101391493B1 (en) | Method for subjecting structure form of weld to imaging and device therefor | |
US20190113480A1 (en) | Ultrasound imaging device and method of generating image for ultrasound imaging device | |
US10231709B2 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus, signal processing method for ultrasound diagnostic apparatus, and recording medium | |
US10299762B2 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus, signal processing method for ultrasound diagnostic apparatus, and recording medium | |
JP5863591B2 (en) | Ultrasonic inspection equipment | |
JP7201864B1 (en) | Ultrasound imaging device and method for removing noise from reflected waves | |
TWI851303B (en) | Ultrasonic imaging device and method for removing noise from reflected waves | |
JP2012068209A (en) | Material diagnostic method and apparatus using ultrasonic wave | |
JP6223864B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method | |
US6682486B2 (en) | Ultrasonic diagnosing method and apparatus using correlative coefficient | |
US10898078B2 (en) | Photoacoustic image generation method and apparatus | |
JP6761780B2 (en) | Defect evaluation method | |
JP5017572B2 (en) | Ultrasonic image inspection method and ultrasonic image inspection apparatus | |
Meriläinen et al. | Digital Eyewear: Synthetic Aperture Focusing in Coded Excitation Scanning Acoustic Microscope | |
JP7507326B1 (en) | Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method | |
JP2002168838A (en) | Detection method for internal defect and ultrasonic microscope for detection of internal defect by using it | |
Lukacs et al. | Grating-lobe suppression through angular weighting for laser induced phased arrays | |
Bou-Hamdan | An experimental approach that scans the surface area using ultrasonic waves to generate a two-dimensional image | |
JP2008008846A (en) | Ultrasonic imaging device | |
WO2021210227A1 (en) | Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method | |
WO2023282126A1 (en) | Ultrasonic inspection apparatus and ultrasonic inspection method | |
Kikukawa et al. | High-resolution ultrasonic inspection images of semiconductor packages by advanced high-frequency transducers | |
JP2024100227A (en) | Nondestructive inspection device, method and program | |
JPH0658917A (en) | Ultrasonic inspection method and device therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220714 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20220714 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7201864 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |