JPH0573173B2 - - Google Patents

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JPH0573173B2
JPH0573173B2 JP62130907A JP13090787A JPH0573173B2 JP H0573173 B2 JPH0573173 B2 JP H0573173B2 JP 62130907 A JP62130907 A JP 62130907A JP 13090787 A JP13090787 A JP 13090787A JP H0573173 B2 JPH0573173 B2 JP H0573173B2
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JP
Japan
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scanning
image
line
synthetic aperture
point
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62130907A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63295961A (en
Inventor
Sadahiko Ozaki
Hiroaki Sumya
Toshimasa Tomota
Fumihide Sato
Kenji Kusano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP62130907A priority Critical patent/JPS63295961A/en
Publication of JPS63295961A publication Critical patent/JPS63295961A/en
Publication of JPH0573173B2 publication Critical patent/JPH0573173B2/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば金属材中の欠陥を検出し、
その欠陥像を高解像度、実時間で表示することの
できる超音波非破壊検査装置等における物体映像
化方法、もしくは電磁波を用いて地表面の状況を
上空より遠隔操作で映像化することのできる合成
開口レーダによる物体映像化方法に関するもので
ある。 〔従来の技術〕 従来の超音波非破壊検査等で用いられている手
法は超音波ビームを絞つて映像化対象物体の一点
の空間情報をその反射信号の送信から受信までの
伝播時間より測定し、超音波送受信子を電子的も
しくは機械的に順次走査し、映像化対象物体の像
を点情報の集まりとして映像化、表示してゆくと
いうものであつた。 この方式による装置は、装置自身は簡易なもの
であるが、走査方向の分解能、すなわち方位分解
能が超音波ビームの絞り込み度合に依存してお
り、すなわち超音波ビームの拡がりそのものが方
位分解能を与えるものであり、超音波ビームの拡
がりは物体までの距離に比例することから、方位
分解能は物体までの距離に比例して劣化してゆく
という欠点があつた。このため、特に近年の原子
力、火力などのプラント配管溶接部等の構造材の
健全性、余寿命を破壊力学手法によつて評価する
ための材料中の欠陥の形状の定量化の要求には、
必ずしも充分に対応し得るものではないというの
が現状である。 合成開口法を用いた超音波非破壊検査は上記パ
ルスエコー法の欠点を除去しようとするもので、
方位分解能の向上とあわせて映像化対象物体まで
の距離によらず一定の方位分解能が得られるとい
う特徴を有するものである。このことを第5図及
び第図6図を用いて説明する。第5図において、
1は開口dを有し超音波を送受波できる超音波送
受信子、2は超音波送受信子1から送波されたビ
ーム拡がり角θ〓を有する超音波ビーム、3は映像
化対象物体で、ここでは点物体としている。4は
超音波送受信子1と映像化対象物体3の間に介在
する伝播媒質、5は超音波送受信子1の走査線
(面)である。超音波送受信子1からの送波超音
波の中心周波数を、伝播媒質4中の音速をcと
し、また超音波ビーム2が映像化対象物体3を見
込むことのできる超音波送受信子1の走査範囲の
長さをLとしている。超音波送受信子1の走査方
向をx軸とし、x軸に直交する深さ方向をz軸に
とると、映像化対象物体3はx−z平面において
(Xp,Zp)に位置し、超音波送受信子1は走査線
5上を超音波を送受しつつ走査し、その位置を
(x,o)としている。第6図は第5図における
各々の走査点(送信点)における映像化対象物体
3からの反射による超音波送受信子1の受信信号
を、送信からの時間に対して図示したものであ
る。ここで、走査点(x,o)における超音波送
受信子1の超音波の受信信号の送信から受信まで
の時間t(x)は、 t(x)=2/c√(−p22 p ……(1) で与えられる。この(1)式で与えられる往復伝播時
間軌跡は第6図中二点鎖線で示すように双曲線と
なる。長さLの範囲内において受信された受信信
号をコヒーレント(同相)加算することによつ
て、第6図中の双曲線上に時空間的に分散されて
いる物体反射による信号強度を映像化対象物体3
たる対応物点上に像再生できるというものであ
る。このことは第5図における走査線5上の各走
査点が超音波ビーム2の拡がり角θ〓から決まる長
さLの開口を有する超音波送受信子の開口を順次
占有形成してゆく、すなわち長さLの開口を有す
る超音波送受信子で映像化対象物体3を照射した
のと物理的に等価である。この長さLを合成開口
長といい、このようにして映像化対象物体3の像
を形成する方法を合成開口法という。 この時、方位分解能δxは超音波波形λとして、 δx=λ/L・Zp ……(2) となるが、Lは超音波ビーム2の拡がりλ/dと、 映像化対象物体3までの距離Zpで与えられ、 L=λ/d・Zp ……(3) であるので、(3)式で決まるLを(2)式に代入して、
結局、方位分解能は、 δx=d ……(4) となる。上記合成開口法による方位分解能は(4)式
から判るように映像化対象物体3までの距離Zp
依存しないで、超音波送受信子1の開口dの程度
で一定となるというものである。 合成開口法による物体映像化方法を、例えば第
5図におけるx−z平面を対象に実施しようとす
る場合について第7図を用いて説明する。第7図
において合成開口長Lの範囲の全ての走査点での
受信信号群を用いて再生される領域はその合成開
口長Lの中心線の画像化対象線分l上の各点であ
り、この画像化対象線分l上の画像化対象点lk
再生するのに必要な受信信号群は第7図中の二点
鎖線で示した双曲線上の受信信号の値である。こ
の時の合成開口長Lはx−z平面で画像化しよう
とするz軸方向の最も距離の大きい位置に対応し
て定義されたものである。また、双曲線が定義さ
れる範囲は超音波送受信子1の超音波ビーム2の
拡がりで決まり、第7図中点点線で示している。
すなわち、走査方向に対して合成開口長Lの長さ
の領域を画像化するためには、合成開口長Lの2
倍の2Lの走査範囲の全ての走査点の受信信号群
が必要となるわけである。第7図中、x軸方向に
幅Lの画像化領域AR1を画像化するのに必要な
受信信号群は2Lの長さの走査範囲SC1の全受信
信号群が、同じく幅Lの画像化領域AR2を画像
化するのに必要な受信信号群は2Lの長さの走査
範囲SC2の全受信信号群が必要となつてゆくこ
とになる。 この方式によつて広範囲の画像化領域を画像化
しようとする場合、画像再生のための双曲線で示
される往復伝播時間軌跡はz軸方向(走査方向の
x軸と直交方向)に対して異なる値を有する再生
対象点に対してそれらの関数の形が異なるため、
各走査点での受信信号列をいつたんA/D変換
し、メモリ内に格納し、走査点毎の受信信号列を
全て一方向が走査点に対応し、一方向が時間、つ
まりz軸方向の距離に対応する二次元の構成から
成る二次元メモリに取り込み、画像化対象物点に
対応した往復伝播時間軌跡から決まるそれぞれの
各走査点での受信信号列の中の信号値を順次拾い
出し加算してゆく必要がある。この処理操作を全
ての画像化対象点に対して繰り返し実行してゆく
ことになる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の超音波もしくは電磁波による物体映像化
方法は以上のように構成されているので、画像化
領域が順次更新され、広範囲の領域を画像化して
ゆかねばらない配管部等の非破壊検査などの場
合、走査点の受信信号列の格納と、画像再生のた
めの処理には相当の工夫が払われなければ、膨大
な受信信号群格納用の大容量のメモリと極めて長
い画象再生処理時間を要してしまい、また、画象
再生された結果は、超音波もしくは電磁波の空間
伝播特性、すなわちビームの拡がり特性、伝播距
離による減衰等を受けたものになつており、何ら
かの補正を加えなければ対象物体の、例えば散乱
係数といつた物理情報を適性に求めることはでき
ないなどの問題点があつた。 この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、合成開口法による超音波もし
くは電磁波による物体映像化方法において、メモ
リの容量の節約化と併せて画像再生処理時間の高
速化(実時間化)をなし得ると共に、高品位の画
像を得ることのできる超音波もしくは電磁波によ
る物体映像化方法を得ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る超音波もしくは電磁波による物
体映像化方法は、超音波もしくは電磁波ビームの
対象物体からの反射波を受信し、その受信信号の
送信から受信までの往復伝播時間から決まる走査
方向に沿つた往復伝播時間軌跡を用いて対象物体
の像を得る合成開口法に基づく物体映像化方法に
おいて、各走査点での受信信号列をアナログ/デ
イジタル変換した離散デイジタル値を1合成開口
範囲内のみの受信信号群を格納する波形メモリ部
に順次格納してゆく際、各往復伝播時間軌跡に対
応した波形メモリ部のアドレス情報が格納されて
いるフオーカステーブル部内のデータを1走査点
分ずつ環状にラインシフトし、常に最新の走査点
を終端点とする合成開口範囲の中心線の線画像用
のデータを順次画像表示してゆき、対象物体の画
像化対象空間領域を超音波もしくは電磁波送受信
系を走査しつつ映像化してゆくものである。 〔作用〕 この発明における超音波もしくは電磁波による
物体映像化方法は、各走査点での受信信号列をア
ナログ/デイジタル値に変換した離散デイジタル
値を波形メモリ部に順次格納してゆく際、波形メ
モリ部の格納ラインは環状に更新されてゆく。こ
の時、1合成開口範囲の中心線を像再生するため
に各往復伝播時間軌跡に対応して波形メモリ部か
らデータを読み出すためのアドレスデータが格納
されているフオーカステーブル部内で全アドレス
データ群を環状に1走査点分ずつラインシフト
し、波形メモリ部内の受信信号群に対して常に最
新の走査点を終端点とする1合成開口範囲の中心
線が像再生することができるように、波形メモリ
部のデータとフオーカステーブル部のデータとの
各々のメモリラインが対応するようにさせ、フオ
ーカステーブル部のアドレスデータに従つて波形
メモリ部から各往復伝播時間軌跡に対応した各デ
ータ群を読み出し、各データ群毎に加算して、合
成開口範囲の中心線の線画像用のデータを順次画
像表示してゆき、対象物体の画像化対象空間領域
を超音波もしくは電磁波送受信系を走査しつつ映
像化してゆく。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。 まず、この発明の一実施例を理解し易くするた
めにこの発明の一実施例の原理的なことについて
説明する。1合成開口範囲内の中心線の画像化対
象線分lを画像化するために、画像化対象線分l
の線像を構成する各画素のデータを出すための各
画素に対応する往復伝播時間軌跡は互いに異なつ
ているものである。しかし、1合成開口範囲にお
けるこれらの往復伝播時間軌跡の関数形は、他の
1合成開口範囲における往復伝播時間軌跡の形状
に各々対応して同じものである。すなわち、走査
点の直下方向(例えば第5図でz軸方向)の各映
像化対象線分を画像再生するための各合成開口範
囲内の各受信信号群に対する各往復伝播時間軌跡
は、その画像再生しようとする各画像化対象線分
に対応した各合成開口範囲内の各受信信号群に対
しては、たとえ合成開口範囲が異なつた位置にあ
るとしても共通に用いられ得るという点に着目
し、この共通の往復伝播時間軌跡が画像データ処
理用に利用されるものである。ここでの合成開口
範囲とは画像再生しようとする走査点より最も距
離が離れた位置に対応したものとして定義してい
る。このことを第4図を用いて説明する。 第4図において、合成開口範囲SA1の中心線
である画像化対象線分l1を画像再生する場合
は、合成開口範囲SA1の受信信号群に対して第
4図中に示したフオーカステーブル部PTの往復
伝播時間軌跡PLのアドレス情報を用いて画像化
対象線分l1上の画像化対象点を順次再生してゆ
くことができる。例えば、フオーカステーブル部
PTには画像化対象線分lの各画像化対象点を頂
点とした双曲線状の往復伝播時間軌跡PLに関す
るアドレス情報群が格納されている。合成開口範
囲SA1に対する画像化対象線分をl1とし、こ
の画像化対象線分l1上の1つの画像化対象点を
l1kとする。このl1kに対応する画像化対象線
分l上の画像化対象点をlkとし、この点lKに対す
る往復伝播時間軌跡をPLkとすると、往復伝播時
間軌跡PLkに関するアドレス情報がフオーカステ
ーブル部PTから取出され、合成開口範囲SA1内
の受信信号群の内でそのアドレス情報、すなわち
往復伝播時間軌跡PLk上の受信信号が後述の波形
メモリ部から取出されて加算され、画像化対象点
l1kに対応する1画素の補正前のデータが生成
される。このようなことを、画像化対象線分l1
の全ての画像化対象点について行われれば画像化
対象線分l1を画像化するための線画像用の1ラ
イン分の補正前のデータが得られる。次に、合成
開口範囲SA1とは1走査分P′だけずれた合成開
口範囲SA2に対する画像化対象線分l2を画像
化する場合、合成開口範囲SA1と合成開口範囲
SA2に共通な共通範囲CAの受信信号群は画像化
対象線分l2の線画像用のデータを演算するとき
にも共通に用いられる。従つて、この共通範囲
CAに対する受信信号群は画像化対象線分l1の
補正前の線画像用のデータを演算した後にも残し
ておく。このような受信信号群に走査点SCP2で
走査して得た受信信号列を加え、合成開口範囲
SA1の時と同じように合成開口範囲SA2に対す
る受信信号群を演算処理して画像化対象線分l2
に対する補正前の線画像用のデータを得ることが
できる。ここで、画像化対象線分l2上の画像化
対象点l2kが画像化対象線分l上の画像化対象
点lkに対応していれば、画像化対象点l1kと同
じ往復伝播時間軌跡PLkに関するアドレス情報を
共通に用いることができる。このように、フオー
カステーブル部PTに格納されている往復伝播時
間軌跡PLに関するアドレス情報を各合成開口範
囲の各受信信号群に対して各線画像用のデータを
得るために共通に用いることができる。上述した
処理操作を順次繰り返してその都度線画像用のデ
ータを後述のように補正してゆけば、線画像の集
まりとして二次元画像が順次再生されてゆくこと
になる。この時、例えば合成開口範囲SA1と合
成開口範囲SA2の受信信号群において、第4図
に示した合成開口範囲SA1の左端の走査点SCP
1と合成開口範囲SA2の右端の走査点SCP2の
受信信号列が異なるのみで、共通範囲CAの受信
信号列は全く同じものであることに着目する。す
なわち、1合成開口範囲のみの受信信号群を格納
するだけの二次元の格納用メモリ(以下、波形メ
モリ部という)を有し、超音波送受信子を順次走
査して、超音波を送受波し、受信信号をアナロ
グ/デイジタル変換(以下、A/D変換という)
したのち、波形メモリ部に順次格納してゆく。こ
の時、例えば走査開始後から1合成開口範囲内の
全走査点での受信信号で波形メモリ部が満たされ
ると、次の走査点での受信信号は最も古い走査点
に対応した受信信号が格納されていたラインに書
き込まれ、上記格納方法を繰り返えしてゆくとい
う意味で波形メモリ部には環状に各走査点での受
信信号が格納されてゆく。一方、フオーカステー
ブル部においては、波形メモリ部へ1走査点の受
信信号が格納されるたびごとに、全アドレスデー
タを1走査点分ずつ波形メモリ部での走査点に対
応した受信信号の格納順序と同一方向に環状にラ
インシフトし、常に最新の走査点が終端点となる
合成開口範囲の中心線を像再生できるように、フ
オーカステーブル部内の往復伝播時間軌跡が波形
メモリ部内の各走査点での受信信号群に追従して
ゆく形となつている。こうして、ある走査点の受
信信号が波形メモリ部に格納された時、この走査
点を終端点とする合成開口範囲の中心線の線画像
用のデータを再生し、出力表示し、次の走査点へ
移行するという処理操作を順次繰り返してゆけば
よいことがわかる。また、線画像を出力表示する
前に超音波伝播特性による補正を画像化対象線分
lである線画像の各々の画像化対象点に対して行
うことにより、超音波伝播距離、超音波ビームの
拡がり等による影響を除去した再生像を出力表示
することができる。この時、再生画像の補正は線
画像上の各画像化対象点の線画像のデータとその
点に対する補正値を乗算することによつて実施し
得、さらにこの補正値は線画像上の各画像化対象
点に対する補正値をテーブル化しておけば、全て
の線画像に対して共通に用いることができるもの
である。なお、上記受信信号群を処理する場合
に、1合成開口範囲に対応する受信信号群を波形
メモリ部に格納するように説明したが、波形メモ
リ部はそれ以上の容量をもつものであつてもよ
い。ただし、フオーカステーブル部と波形メモリ
部の走査方向に対応したライン数は一致していな
ければならない。 第1図はこの発明の一実施例を適用した装置を
示すブロツク構成図である。同図において、1は
開口dを有し角度θ〓の拡がりを有する超音波ビー
ムを送波し、このエコーを受波できる超音波送受
信子、6は被検材であり、超音波送受信子1によ
つて被検材6内部の画像化を行い内部欠陥を映像
化しようとするものである。7は超音波送受信子
1にスパイク状のパルス電圧を印加し、超音波信
号を被検材6中へ送波せせしめるためのパルス発
生器、8は超音波送受信子1によつて得られた超
音波受信信号を増幅するための受信増幅器、9は
A/D変換器であり、受信増幅器8で所定のレベ
ルに増幅された受信信号をA/D変換し、デイジ
タル値を得て、連続信号をある定められたサンプ
リング時間で離散化する。10は送受タイミング
制御器であり、パルス発生器7より超音波送受信
子1へパルス電圧を印加するタイミング信号を発
生し、かつA/D変換器9が受信信号をA/D変
換する開始時間を制御するタイミング信号を発生
する。11は送受タイミング制御器10にタイミ
ング信号を発生するための制御信号を提供し、か
つ超音波送受信子1を被検材6表面を走査せしめ
るための制御信号を発生し、さらに超音波送受信
子1の超音波送受信時の位置情報を超音波送受信
子1の走査駆動部エンコーダ等を介して取り込む
タイミングを制御する測定系制御部、12は測定
系制御部11よりの走査制御信号により超音波送
受信子1を走査せしめるための走査駆動部であ
る。13はA/D変換器9によつて離散デイジタ
ル値に変換された各走査点での受信信号列を順次
環状に格納してゆくための波形メモリ部、14は
は前述の合成開口範囲内の受信信号群から画像化
対象線上の各々の点を画像再生するためのフオー
カステーブル部であり、フオーカステーブル部1
4は後述するように画像化対象線分l上の各々の
画像化対象点を画像再生するのに必要な各往復伝
播時間軌跡に従つて、波形メモリ部13から各走
査点に対応した受信信号列の中の対応値を読み出
すためのアドレス情報群が書き込まれたアドレス
テーブルでもある。15は画像化対象線上の各々
の点に対応した再生画像を補正するための補正値
テーブル部であり、後述するようにこの補正値は
画像化対象線の各々の点の第3図におけるz座標
値のみによつて決定される補正値があらかじめ計
算され格納されている。16は画像再生制御部で
あり、A/D変換器9によつて得られる離散デイ
ジタル値を波形メモリ部13内に書き込むための
Tアドレス、フオーカステーブル部14のアドレ
ス情報に従つて波形メモリ部13から値を読みす
ための(i,J)アドレス、往復伝播時間軌跡に
沿つて波形メモリ部13内の値を順次もしくは並
列的に読み出し、その読み出された値の加算もし
くは累算結果が画像化対象線l上の第何番目の画
像化対象点に対応するかの情報であるKアドレ
ス、再生画像値である加算結果に対する画像補正
を行うために、上記Kアドレスと同期して補像値
テーブル部15から補正値を読み出すための信号
を制御発生する。17は画像再生制御部16から
の(i,J)アドレスの信号に従つて波形メモリ
部13から読み出されてくる値を加算もしくは累
算するための累算器、18は乗算器であり、画像
再生制御部16からの画像化対象点情報であるK
アドレスの信号に従つて補正値テーブル部15か
ら読み出された再生画像を補正するための補正値
と累算器17の出力である累算結果とを乗算す
る。19は画像再生制御部16からのKアドレス
の信号に従つて乗算器18の出力である補正画像
再生値が順次書き込まれ、画像化対象線の再生画
像が格納される画像メモリ部、20は画像表示部
であり、画像メモリ部19の再生画像値を順次ラ
インシフト(スクロール)しながら表示すること
によつて連続的に画像領域が更新されてゆく形で
平面画像を表示する。 第2図乃至第3図は第1図に示した波形メモリ
部13とフオーカステーブル部14と補正値テー
ブル部15について、被検材6が円配管形状の場
合におけるその構成を説明するためのものであ
る。 ここで、第1図に示した波形メモリ部13とフ
オーカステーブル部14について、以下被検材6
が円配管形状の場合におけるその構成を第2図を
用いて説明する。同図において、配管中心Oから
配管外壁T0迄の配管外半径をRp、配管中心O
から配管内壁T1迄の配管内半径をRiとし、第1
図に示した超音波送受信子1は配管外壁T0面上
を周方向へ走査されているものとする。走査され
ている超音波送受信子1の開口をd、配管材中の
音速をc、送波されている超音波の中心周波数を
、配管内壁T1面上の1点を超音波ビームが見
込み得る配管外壁T0面上の合成開口長をL、こ
の合成開口長Lを見込む配管中心Oでの角度を
α、超音波送受信子1の超音波ビームの拡がり角
をθ〓とすると、超音波波長λは、 λ=c/ ……(5) となり、超音波ビームの拡がり角θ〓は、 θ〓=λ/d ……(6) となる。合成開口長Lは角度αを用いて、 L=Rp・α ……(7) となり、この時、αは、
[Industrial Application Field] This invention detects defects in metal materials, for example,
An object visualization method using ultrasonic non-destructive inspection equipment that can display the defect image in high resolution and in real time, or a synthesis method that uses electromagnetic waves to visualize the situation on the ground surface remotely from the sky. This invention relates to an object imaging method using an aperture radar. [Prior art] The method used in conventional ultrasonic non-destructive testing is to focus the ultrasonic beam and measure the spatial information of a single point on the object to be imaged based on the propagation time from the transmission to reception of the reflected signal. , an ultrasonic transmitter/receiver was scanned electronically or mechanically in sequence, and the image of the object to be visualized was visualized and displayed as a collection of point information. The device using this method is simple, but the resolution in the scanning direction, that is, the azimuth resolution, depends on the degree of narrowing down of the ultrasound beam; in other words, the spread of the ultrasound beam itself gives the azimuth resolution. Since the spread of the ultrasonic beam is proportional to the distance to the object, the lateral resolution deteriorates in proportion to the distance to the object. For this reason, there is a demand for quantifying the shape of defects in materials in order to evaluate the soundness and remaining life of structural materials such as welded parts of piping in nuclear power plants, thermal power plants, etc. using fracture mechanics techniques, especially in recent years.
The current situation is that it is not always possible to adequately respond. Ultrasonic non-destructive testing using the synthetic aperture method attempts to eliminate the drawbacks of the pulse echo method mentioned above.
In addition to improving the azimuth resolution, this method has the feature that a constant azimuth resolution can be obtained regardless of the distance to the object to be visualized. This will be explained using FIG. 5 and FIG. 6. In Figure 5,
1 is an ultrasonic transmitter/receiver that has an aperture d and can transmit and receive ultrasound; 2 is an ultrasound beam transmitted from the ultrasonic transmitter/receiver 1 and has a beam divergence angle θ; 3 is an object to be visualized; Here, it is assumed to be a point object. 4 is a propagation medium interposed between the ultrasound transceiver 1 and the object to be imaged 3; 5 is a scanning line (plane) of the ultrasound transceiver 1; The center frequency of the transmitted ultrasound from the ultrasound transmitter/receiver 1 is the speed of sound in the propagation medium 4, and the scanning range of the ultrasound transmitter/receiver 1 in which the ultrasound beam 2 can see the object 3 to be visualized. The length of is L. If the scanning direction of the ultrasound transmitter/receiver 1 is taken as the x-axis, and the depth direction perpendicular to the x-axis is taken as the z-axis, the imaging target object 3 is located at (X p , Z p ) in the x-z plane, The ultrasonic transceiver 1 scans the scanning line 5 while transmitting and receiving ultrasonic waves, and its position is set at (x, o). FIG. 6 shows the received signals of the ultrasonic transmitter/receiver 1 due to reflections from the imaging target object 3 at each scanning point (transmission point) in FIG. 5 with respect to the time from transmission. Here, the time t(x) from transmission to reception of the ultrasonic reception signal of the ultrasonic transceiver 1 at the scanning point (x, o) is t(x)=2/c√( -p ) 2 + 2 p ……(1) is given. The round trip propagation time trajectory given by this equation (1) becomes a hyperbola as shown by the chain double-dashed line in FIG. By coherently (in-phase) adding the received signals received within the range of length L, the signal intensity due to object reflections that are spatiotemporally dispersed on the hyperbola in Fig. 6 is determined from the object to be visualized. 3
The image can be reproduced on the corresponding object point. This means that each scanning point on the scanning line 5 in FIG. This is physically equivalent to irradiating the imaging object 3 with an ultrasonic transceiver having an aperture of length L. This length L is called a synthetic aperture length, and the method of forming an image of the object 3 to be visualized in this way is called a synthetic aperture method. At this time, the azimuth resolution δ x is the ultrasonic waveform λ, and δ x = λ/L・Z p ...(2) where L is the spread of the ultrasonic beam 2 λ/d and the object to be imaged 3 It is given by the distance Z p to
In the end, the azimuth resolution is δ x = d (4). As can be seen from equation (4), the azimuth resolution according to the synthetic aperture method does not depend on the distance Z p to the object 3 to be imaged, but becomes constant with the aperture d of the ultrasound transmitter/receiver 1 . A case where the object imaging method using the synthetic aperture method is applied to, for example, the xz plane in FIG. 5 will be explained using FIG. 7. In FIG. 7, the area reproduced using the received signal group at all scanning points within the range of the synthetic aperture length L is each point on the imaging target line segment l of the center line of the synthetic aperture length L, The received signal group necessary to reproduce the imaging target point l k on the imaging target line segment l is the value of the received signal on the hyperbola indicated by the two-dot chain line in FIG. The synthetic aperture length L at this time is defined corresponding to the position with the greatest distance in the z-axis direction to be imaged on the xz plane. Further, the range in which the hyperbola is defined is determined by the spread of the ultrasonic beam 2 of the ultrasonic transmitter/receiver 1, and is shown by the dotted line in the middle of FIG.
That is, in order to image an area with a length of synthetic aperture length L in the scanning direction, 2 of the synthetic aperture length L must be
This means that a group of received signals from all scanning points in a scanning range of 2L is required. In Fig. 7, the received signal group necessary to image the imaging area AR1 having a width L in the x-axis direction is such that the entire received signal group in the scanning range SC1 having a length of 2L is the same as the imaging area having a width L. As for the received signal group necessary to image AR2, the entire received signal group of the scanning range SC2 having a length of 2L becomes necessary. When attempting to image a wide range of imaging areas using this method, the round trip propagation time locus shown by the hyperbola for image reproduction has different values in the z-axis direction (direction perpendicular to the x-axis in the scanning direction). Since the shapes of these functions are different for the reproduction target point with ,
Once the received signal string at each scanning point is A/D converted and stored in memory, one direction corresponds to the scanning point and one direction corresponds to time, that is, the z-axis direction. The signal value in the received signal train at each scanning point determined from the round trip propagation time trajectory corresponding to the object point to be imaged is sequentially picked up. You need to add it up. This processing operation is repeatedly executed for all imaging target points. [Problems to be solved by the invention] Since the conventional object imaging method using ultrasonic waves or electromagnetic waves is configured as described above, the imaging area must be updated sequentially and a wide range of areas must be imaged. In the case of non-destructive inspection of piping sections, etc., where there is no damage, considerable effort must be taken in the storage of the received signal sequence at the scanning point and the processing for image reproduction. This requires memory and an extremely long image reproduction processing time, and the image reproduction result is subject to the spatial propagation characteristics of ultrasound or electromagnetic waves, that is, beam spread characteristics, attenuation due to propagation distance, etc. However, there were problems in that it was not possible to appropriately obtain physical information such as the scattering coefficient of the target object without some kind of correction. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to save memory capacity and speed up image reproduction processing time in an object imaging method using ultrasonic waves or electromagnetic waves using the synthetic aperture method. The purpose of the present invention is to obtain a method for imaging objects using ultrasonic waves or electromagnetic waves, which can achieve real-time processing and obtain high-quality images. [Means for Solving the Problems] A method for imaging an object using ultrasound or electromagnetic waves according to the present invention receives a reflected wave of an ultrasound or electromagnetic wave beam from a target object, and processes the received signal from transmission to reception. In an object imaging method based on the synthetic aperture method, which obtains an image of a target object using a round-trip propagation time trajectory along the scanning direction determined by the round-trip propagation time, a discrete digital signal is obtained by converting the received signal sequence at each scanning point from analog to digital. When sequentially storing values in the waveform memory section that stores received signal groups within one synthetic aperture range, the address information of the waveform memory section corresponding to each round trip propagation time trajectory is stored in the focus table section. The data is line-shifted annularly by one scanning point at a time, and the data for the line image of the center line of the synthetic aperture range is displayed sequentially, with the latest scanning point as the terminal point. The area is visualized while being scanned by ultrasound or electromagnetic wave transmission/reception system. [Operation] The object imaging method using ultrasonic waves or electromagnetic waves according to the present invention is such that when discrete digital values obtained by converting a received signal sequence at each scanning point into analog/digital values are sequentially stored in the waveform memory section, the waveform memory The storage line of the section is updated in a circular manner. At this time, all address data groups are stored in the focus table section which stores address data for reading data from the waveform memory section corresponding to each round trip propagation time locus in order to reproduce the image of the center line of one synthetic aperture range. The waveform is shifted circularly by one scanning point at a time, so that the center line of one synthetic aperture range with the latest scanning point as the terminal point can always be used for image reconstruction for the received signal group in the waveform memory section. Each memory line of the data in the memory section and the data in the focus table section are made to correspond to each other, and each data group corresponding to each round trip propagation time trajectory is extracted from the waveform memory section according to the address data of the focus table section. The data for the line image of the center line of the synthetic aperture range is read out and added for each data group, and the line image data is displayed sequentially, while the ultrasound or electromagnetic wave transmitting/receiving system scans the spatial region to be imaged of the target object. It will be visualized. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First, in order to make the embodiment of the present invention easier to understand, the principle of the embodiment of the present invention will be explained. 1 In order to image the imaging target line segment l of the center line within the synthetic aperture range, the imaging target line segment l
The round trip propagation time trajectories corresponding to each pixel for outputting the data of each pixel constituting the line image are different from each other. However, the functional forms of these round trip propagation time trajectories in one synthetic aperture range are the same, corresponding to the shapes of the round trip propagation time trajectories in the other one synthetic aperture range. In other words, each round trip propagation time locus for each received signal group within each synthetic aperture range for image reproduction of each line segment to be visualized in the direction directly below the scanning point (for example, the z-axis direction in FIG. 5) is We focused on the point that the received signal groups within each synthetic aperture range corresponding to each imaging target line segment to be reproduced can be commonly used even if the synthetic aperture ranges are at different positions. , this common round trip propagation time trajectory is used for image data processing. The synthetic aperture range here is defined as the range that corresponds to the farthest distance from the scanning point from which an image is to be reproduced. This will be explained using FIG. 4. In FIG. 4, when reproducing an image of the line segment l1 to be imaged, which is the center line of the synthetic aperture range SA1, the focus table part PT shown in FIG. Using the address information of the round trip propagation time locus PL, it is possible to sequentially reproduce the imaging target points on the imaging target line segment l1. For example, focus table section
PT stores a group of address information regarding a hyperbolic round trip propagation time trajectory PL with each imaging target point of the imaging target line segment l as its apex. Let l1 be the line segment to be imaged for the synthetic aperture range SA1, and let l1 k be one point to be imaged on this line segment l1 to be imaged. If the imaging target point on the imaging target line segment l corresponding to this l1 k is l k , and the round trip propagation time locus for this point l K is PL k , then the address information regarding the round trip propagation time locus PL k is in focus. The address information of the received signal group within the synthetic aperture range SA1, that is, the received signal on the round-trip propagation time locus PL k , is taken out from the table part PT and added from the waveform memory part, which will be described later. Uncorrected data for one pixel corresponding to point l1 k is generated. In this case, the line segment l1 to be imaged
If this is performed for all the imaging target points, one line of uncorrected data for a line image for imaging the imaging target line segment l1 can be obtained. Next, when imaging the line segment l2 to be imaged for the synthetic aperture range SA2 which is shifted by one scanning amount P' from the synthetic aperture range SA1, the synthetic aperture range SA1 and the synthetic aperture range
The received signal group in the common range CA common to SA2 is also used in common when calculating data for the line image of the line segment l2 to be imaged. Therefore, this common range
The received signal group for CA is left even after calculating the data for the uncorrected line image of the line segment l1 to be imaged. Adding the received signal sequence obtained by scanning at scanning point SCP2 to this received signal group, the synthetic aperture range is calculated.
In the same way as SA1, the received signal group for the synthetic aperture range SA2 is processed to create the line segment l2 to be imaged.
It is possible to obtain line image data before correction. Here, if the imaging target point l2 k on the imaging target line segment l2 corresponds to the imaging target point l k on the imaging target line segment l, the round trip propagation time is the same as that of the imaging target point l1 k . Address information regarding trajectory PL k can be used in common. In this way, the address information regarding the round trip propagation time locus PL stored in the focus table unit PT can be used in common to obtain data for each line image for each received signal group in each synthetic aperture range. . By sequentially repeating the above-described processing operations and correcting the line image data each time as described below, a two-dimensional image will be successively reproduced as a collection of line images. At this time, for example, in the received signal group of the synthetic aperture range SA1 and the synthetic aperture range SA2, the scanning point SCP at the left end of the synthetic aperture range SA1 shown in FIG.
Note that the only difference is the received signal strings of the scan point SCP2 at the right end of the synthetic aperture range SA2 and the synthetic aperture range SA2, and that the received signal strings of the common range CA are exactly the same. That is, it has a two-dimensional storage memory (hereinafter referred to as a waveform memory section) that stores only a group of received signals for one synthetic aperture range, and sequentially scans the ultrasonic transceiver to transmit and receive ultrasonic waves. , analog/digital conversion of the received signal (hereinafter referred to as A/D conversion)
After that, they are sequentially stored in the waveform memory section. At this time, for example, if the waveform memory section is filled with received signals at all scanning points within one synthetic aperture range after the start of scanning, the received signal corresponding to the oldest scanning point will be stored as the received signal at the next scanning point. The received signals at each scanning point are stored in a circular manner in the waveform memory section in the sense that the above storage method is repeated. On the other hand, in the focus table section, each time the received signal of one scanning point is stored in the waveform memory section, all address data is stored for one scanning point in the waveform memory section. The round trip propagation time locus in the focus table unit is synchronized with each scan in the waveform memory unit so that the center line of the synthetic aperture range can be reproduced by circularly shifting the line in the same direction as the sequence and always ending with the latest scan point. It follows the received signal group at the point. In this way, when the received signal at a certain scanning point is stored in the waveform memory section, the data for the line image of the center line of the synthetic aperture range with this scanning point as the terminal point is reproduced, output and displayed, and the data for the line image of the center line of the synthetic aperture range with this scanning point as the terminal point is reproduced and output and displayed. It can be seen that it is sufficient to sequentially repeat the processing operation of moving to . In addition, by performing correction based on the ultrasound propagation characteristics for each imaging target point of the line image, which is the imaging target line segment l, before outputting and displaying the line image, it is possible to It is possible to output and display a reproduced image from which the effects of expansion and the like have been removed. At this time, correction of the reproduced image can be performed by multiplying the line image data of each imaging target point on the line image by a correction value for that point, and this correction value is further applied to each image on the line image. If the correction values for the points to be converted are made into a table, they can be used commonly for all line images. It should be noted that when processing the above received signal group, it has been explained that the received signal group corresponding to one synthetic aperture range is stored in the waveform memory section, but even if the waveform memory section has a larger capacity. good. However, the number of lines corresponding to the scanning direction of the focus table section and the waveform memory section must match. FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus to which an embodiment of the present invention is applied. In the figure, 1 is an ultrasonic transmitter/receiver that has an aperture d and can transmit an ultrasonic beam having a spread angle θ〓 and receive the echoes; 6 is a material to be inspected; The purpose is to image the inside of the material 6 to be inspected and to visualize internal defects. 7 is a pulse generator for applying a spike-like pulse voltage to the ultrasonic transmitter/receiver 1 to transmit an ultrasonic signal into the test material 6; 8 is a signal obtained by the ultrasonic transmitter/receiver 1; A reception amplifier 9 is an A/D converter for amplifying the ultrasonic reception signal, and the reception signal amplified to a predetermined level by the reception amplifier 8 is A/D converted to obtain a digital value and converted into a continuous signal. is discretized at a certain sampling time. Reference numeral 10 denotes a transmission/reception timing controller, which generates a timing signal for applying a pulse voltage from the pulse generator 7 to the ultrasonic transceiver 1, and also controls the start time for the A/D converter 9 to A/D convert the received signal. Generates timing signals to control. 11 provides a control signal for generating a timing signal to the transmission/reception timing controller 10 and generates a control signal for causing the ultrasonic transceiver 1 to scan the surface of the specimen 6; A measurement system control section 12 controls the timing of capturing position information when transmitting and receiving ultrasonic waves through the scan drive encoder of the ultrasonic transceiver 1, etc.; This is a scanning drive unit for scanning 1. Reference numeral 13 denotes a waveform memory section for sequentially annularly storing the received signal sequence at each scanning point converted into discrete digital values by the A/D converter 9; This is a focus table unit for reproducing images of each point on the line to be imaged from a group of received signals, and the focus table unit 1
4 receives a received signal corresponding to each scanning point from the waveform memory unit 13 in accordance with each round trip propagation time locus necessary for image reproduction of each imaging target point on the imaging target line segment l, as described later. It is also an address table in which a group of address information for reading out corresponding values in a column is written. Reference numeral 15 denotes a correction value table section for correcting the reproduced image corresponding to each point on the imaging target line, and as described later, this correction value is calculated based on the z coordinate of each point on the imaging target line in FIG. A correction value determined only by the value is calculated and stored in advance. Reference numeral 16 denotes an image reproduction control section, which controls the waveform memory section according to the T address and address information of the focus table section 14 for writing the discrete digital values obtained by the A/D converter 9 into the waveform memory section 13. (i, J) address for reading values from 13, reads values in the waveform memory section 13 sequentially or in parallel along the round trip propagation time locus, and adds or accumulates the read values. In order to perform image correction on the K address, which is the information on which imaging target point corresponds to the imaging target point on the imaging target line l, and the addition result, which is the reproduced image value, image correction is performed in synchronization with the above K address. A signal for reading a correction value from the value table section 15 is generated under control. 17 is an accumulator for adding or accumulating values read out from the waveform memory section 13 in accordance with the (i, J) address signal from the image reproduction control section 16; 18 is a multiplier; K, which is the imaging target point information from the image reproduction control unit 16;
The correction value for correcting the reproduced image read from the correction value table section 15 in accordance with the address signal is multiplied by the accumulation result which is the output of the accumulator 17. Reference numeral 19 denotes an image memory unit in which corrected image reproduction values, which are the outputs of the multiplier 18, are sequentially written in accordance with the K address signal from the image reproduction control unit 16, and the reproduced image of the line to be imaged is stored; 20, an image memory unit; It is a display section, and displays a planar image in a manner in which the image area is continuously updated by displaying the reproduced image values of the image memory section 19 while sequentially line-shifting (scrolling) them. FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the configurations of the waveform memory section 13, focus table section 14, and correction value table section 15 shown in FIG. 1 when the specimen 6 has a circular pipe shape. It is something. Here, regarding the waveform memory section 13 and focus table section 14 shown in FIG.
The configuration in the case where the pipe has a circular pipe shape will be explained with reference to FIG. In the same figure, the outer radius of the pipe from the pipe center O to the pipe outer wall T0 is R p , and the pipe center O
The inner radius of the pipe from T1 to the pipe inner wall T1 is R i , and the first
It is assumed that the ultrasonic transmitter/receiver 1 shown in the figure is scanning the surface of the pipe outer wall T0 in the circumferential direction. The aperture of the ultrasonic transmitter/receiver 1 being scanned is d, the sound speed in the piping material is c, and the center frequency of the ultrasonic wave being transmitted is the piping where the ultrasonic beam can be expected to reach one point on the inner wall T1 surface of the piping. If the synthetic aperture length on the outer wall T0 surface is L, the angle at the pipe center O into which this synthetic aperture length L is viewed is α, and the spread angle of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmitter/receiver 1 is θ, then the ultrasonic wavelength λ is , λ=c/...(5), and the spread angle θ of the ultrasonic beam is θ=λ/d...(6). The synthetic aperture length L is calculated using the angle α, L=R p・α (7), and at this time, α is

【化】 で与えられる。次に画像化対象線分lより配管中
心角度θ(例えばθi)に対応した配管外壁T0面
上の走査点Q(例えばQi)を考える。第2図中の
画像化対象線分l上の深さZp(変数Kを1つの値
に特定した場合、Zpkは画像対象点lk迄のZpの1つ
の値)の位置を、この走査点Q(例えばQi)より
見込む距離をZ(変数Kを1つの値に特定した場
合、Zkは走査点Qiとし、画像化対象点をlkとした
場合のZの1つの値)とすると、 Z=√2 0+(002−200
0)……(9) で与えられ、深さZ0なる点を超音波ビームが見込
み得る最も遠方に位置する走査点が配管中心Oに
おいて画像化対象線分lを基準線としてなす角度
θmax Z0は超音波ビームの拡がり角θ〓で制限された次
式で与えられる。
It is given by [ ]. Next, consider a scanning point Q (for example, Q i ) on the surface of the pipe outer wall T0 that corresponds to the pipe center angle θ (for example, θ i ) from the line segment l to be imaged. The position of the depth Z p (when variable K is specified as one value, Z pk is one value of Z p up to the image object point l k ) on the imaging target line l in Fig. 2 is The distance seen from this scanning point Q (for example, Q i ) is Z (if the variable K is specified as one value, Z k is the scanning point Q i , and the imaging point is l k , then one of Z value), then Z=√ 2 0 + ( 00 ) 2 −2 0 ( 0
0 )...(9) is the angle θ max that the farthest scanning point that the ultrasonic beam can expect from the point at depth Z 0 forms at the pipe center O with the line segment l to be imaged as the reference line. Z0 is given by the following equation, which is limited by the spread angle θ of the ultrasound beam.

【化】 従つて、深さZpなる点を超音波ビームが見込み
得る走査点の配管中心Oにおける画像化対象線分
lを基準線とした角度θZ0のとり得る範囲は、 |θZ0|θmax Z0 ……(11) で与えられる。画像化対象線分lで配管内壁TI
面上の点を超音波ビームが見込み得る走査点、す
なわち第2図中Lで示した合成開口長Lの配管外
壁T0面上の両端の走査点と配管内壁TI面上の
その点との距離Zmax Z0=Rp−Riを伝播してくる超音
波信号までを受信信号列としなければ、第2図中
の画像化対象線分lの全ての点が画像再生されな
いことになる。Zmax Z0=Rp−Riは次式で与えられ
る。
[C] Therefore, the possible range of the angle θ Z0 with respect to the line segment l to be imaged at the piping center O at the scanning point where the ultrasonic beam can be expected to reach the depth Z p is |θ Z0 | θ max Z0 is given by (11). Piping inner wall TI with line segment l to be imaged
The distance between the scanning point on the surface where the ultrasonic beam can predict a point on the surface, that is, the scanning point at both ends of the pipe outer wall T0 surface with the synthetic aperture length L shown by L in FIG. 2, and that point on the pipe inner wall TI surface. If the received signal sequence does not include the ultrasonic signal that propagates Z max Z0 = R p -R i , all the points on the line segment l to be imaged in FIG. 2 will not be reproduced as images. Z max Z0 = R p − R i is given by the following equation.

【化】 従つて、第1図の波形メモリ部13の容量(M
ライン×Nフレームメモリ構成)に関し、行数M
は超音波送受信子1の走査ピツチの配管中心Oで
の角度ピツチに対応したものΔθを用いて、 M=〔L/Rp・Δθ〕+1 ……(13) ガウス記号 で与えられ、列数Nは、超音波の受信信号のA/
D変換時のサンプリング時間をΔtRとして、 N=〔2・ZmaxZ0=Rp−Ri/c・ΔtR+0.5〕+1 ……(14) ガウス記号 で与えられる。ただし、〔 〕ガウス記号とは、
〔 〕内を整数化するという演算子を示すもので
ある。ここで、画像化対象線分l上の深さZpk
るK番目の画像化対象点lkを画像化再生する場
合、以下の様に第1図の波形メモリ部13の超音
波の受信信号群から(i,J)アドレスの波高値
を読み出し加算してゆき、K番目の補正前の再生
画像値として得られることになる。第1図の波形
メモリ部13のi行目の受信信号列に対応したJ
アドレスの求め方を述べればここでは充分であ
る。画像化対象線分l上のK番目の画像化対象点
lkの深さZpkは、 Zpk=1/2(K−1)c・ΔtR ……(15) で与えられ、i行目の受信信号列に対応する走査
点Qiの画像化対象線分lとなる角度である第2図
における角度θiは、第1図における波形メモリ部
13の(13)式で決まる行数Mを用いて、 θi=(M+1/2−i)・Δθ ……(16) となる。この走査点Qiと画像化対象点lkとの距離
Zkは(15)式、(16)式のZpk,θiを用いて次式で与えられ
る。 Zk=√2 0+(ppk2−2pp
pki……(17) 上記距離Zkに対する波形メモリ部13のi行目
の受信信号列から読み出すべき値のJアドレス
(列)は、 J=〔2・Zk/c・ΔtR+0.5〕+1 ……(18) ガウス信号 で与えられる。ただし、ここで画像化対象点lk
対して、波形メモリ部13において定義され得る
走査点Qiの範囲、すなわちiアドレス(行)の範
囲は(10)式、(11)式、(15)式、(16)式より次式で決まる
imin k〜imax kの値をとり得るものとして規定される。
[ ] Therefore, the capacity (M
line x N frame memory configuration), the number of lines M
is the scanning pitch of the ultrasonic transmitter/receiver 1 corresponding to the angular pitch at the pipe center O. Using Δθ, M=[L/R p・Δθ]+1...(13) It is given in Gaussian symbol, and the number of columns is N is A/ of the received ultrasonic signal.
When the sampling time at the time of D conversion is Δt R , N=[2·Z max / Z0 = R p −R i /c·Δt R +0.5] + 1 (14) is given in Gaussian symbols. However, [ ] Gauss symbol is
[ ] Indicates an operator that converts the value in parentheses into an integer. Here, when reproducing the image of the K-th imaging target point l k at depth Z pk on the imaging target line segment l, the received ultrasound signal of the waveform memory unit 13 in FIG. The peak values of the (i, J) address from the group are read out and added up to obtain the K-th uncorrected reproduced image value. J corresponding to the i-th row of received signal sequences in the waveform memory section 13 in FIG.
It is sufficient here to describe how to obtain the address. Kth imaging target point on imaging target line segment l
The depth Z pk of l k is given by Z pk = 1/2(K-1)c・Δt R ...(15) Imaging the scanning point Q i corresponding to the i-th received signal sequence The angle θ i in FIG. 2, which is the angle of the target line segment l, is calculated using the number of lines M determined by equation (13) of the waveform memory unit 13 in FIG.・Δθ ……(16) becomes. The distance between this scanning point Q i and the imaging target point l k
Z k is given by the following equation using Z pk and θ i of equations (15) and (16). Z k = √ 2 0 + ( ppk ) 2 −2 p ( p
pk ) i ...(17) The J address (column) of the value to be read from the i-th received signal string of the waveform memory unit 13 for the above distance Z k is J=[2・Z k /c・Δt R +0 .5〕+1 ...(18) Given as a Gaussian signal. However, here, for the imaging target point l k , the range of scanning points Q i that can be defined in the waveform memory unit 13, that is, the range of i addresses (rows), is equation (10), equation (11), and (15 ) and (16), it is determined by the following equation.
It is specified that it can take the value i min k to i max k .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば方位分解能の
優れた合成開口法に基づく物体映像化方法におい
て、映像化対象物体に超音波もしくは電磁波ビー
ムを照射し、映像化対象物体からの反射波を受信
し、1合成開口範囲の受信信号群を波形メモリ部
に格納し、各往復伝播時間軌跡に対応した波形メ
モリ部内の各データ群を用いて各データ群毎にデ
ータを累算もしくは加算して合成開口範囲の中心
線の線画像用のデータを順次画像表示してゆき、
対象物体の画像化対象空間領域を超音波もしくは
電磁波送受信系を走査しつつ映像化してゆくよう
にしたので、必要なメモリの容量の節約と限られ
たメモリ領域の有効性用を計ることができ、併せ
て画像再生処理時間の高速化(実時間化)を実現
でき、さらに距離に依らない高品位の画像再生を
実現化できるという優れた効果がある。
As described above, according to the present invention, in the object imaging method based on the synthetic aperture method with excellent lateral resolution, an ultrasound or electromagnetic wave beam is irradiated onto the object to be imaged, and reflected waves from the object to be imaged are received. Then, the received signal group for one synthetic aperture range is stored in the waveform memory section, and the data is accumulated or added for each data group using each data group in the waveform memory section corresponding to each round trip propagation time locus and synthesized. The data for the line image of the center line of the aperture range is sequentially displayed as an image,
Imaging the target object Since the target spatial region is visualized while scanning the ultrasonic or electromagnetic wave transmitting/receiving system, it is possible to save the required memory capacity and use the limited memory area effectively. In addition, there are excellent effects in that image reproduction processing time can be increased (in real time), and high-quality image reproduction can be realized regardless of distance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の超音波もしくは電磁波によ
る物体映像化方法の一実施例を適用した装置を示
すブロツク構成図、第2図は第1図に示した波形
メモリ部とフオーカステーブル部を説明するため
の図、第3図は第1図に示した補正値テーブル部
を説明するための図、第4図はこの発明による超
音波もしくは電磁波による物体映像化方法を説明
するための図、第5図は従来の合成開口法に基づ
く物体映像化方法を説明するための図、第6図は
第5図に示す超音波送受信子が映像化対象物体に
よつて反射された超音波の受信信号を走査線
(面)に沿つて受信する時の受信信号の送信から
受信までの往復伝播時間軌跡を説明するための
図、第7図は第5図に示す合成開口法に基づく物
体映像化方法における画像化領域(画像化対象
線)と、画像再生のために必要な超音波の受信信
号群と、その受信信号群を得るのに必要な超音波
送受信子の必要な走査範囲を説明するための図で
ある。 図において、1は超音波送受信子、2は超音波
ビーム、5は走査線(面)、6は被検材、7はパ
ルス発生器、8は受信増幅器、9はA/D変換
器、10は送受タイミング制御器、11は測定系
制御部、12は走査駆動部、13は波形メモリ
部、14はフオーカステーブル部、15は補正値
テーブル部、16は画像再生制御部、17は累算
器、18は乗算器、19は画像メモリ部、20は
画像表示部である。なお、図中同一符号は同一、
又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an apparatus to which an embodiment of the object imaging method using ultrasound or electromagnetic waves of the present invention is applied, and FIG. 2 illustrates the waveform memory section and focus table section shown in FIG. 1. 3 is a diagram for explaining the correction value table section shown in FIG. 1. FIG. 4 is a diagram for explaining the object imaging method using ultrasound or electromagnetic waves according to the present invention. Fig. 5 is a diagram for explaining the object imaging method based on the conventional synthetic aperture method, and Fig. 6 shows the received signal of the ultrasonic wave reflected by the object to be imaged by the ultrasonic transmitter/receiver shown in Fig. 5. A diagram for explaining the round-trip propagation time trajectory from transmission to reception of a received signal when it is received along a scanning line (plane). Figure 7 is an object imaging method based on the synthetic aperture method shown in Figure 5. To explain the imaging area (line to be imaged), the ultrasound reception signal group necessary for image reproduction, and the necessary scanning range of the ultrasound transmitter/receiver necessary to obtain the reception signal group. This is a diagram. In the figure, 1 is an ultrasonic transmitter/receiver, 2 is an ultrasonic beam, 5 is a scanning line (plane), 6 is a material to be inspected, 7 is a pulse generator, 8 is a receiving amplifier, 9 is an A/D converter, 10 1 is a transmission/reception timing controller, 11 is a measurement system control unit, 12 is a scanning drive unit, 13 is a waveform memory unit, 14 is a focus table unit, 15 is a correction value table unit, 16 is an image reproduction control unit, and 17 is an accumulation unit. 18 is a multiplier, 19 is an image memory section, and 20 is an image display section. In addition, the same symbols in the figures are the same,
or a corresponding portion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 超音波もしくは電磁波を用いて対象物体の像
を映像化する際に、超音波もしくは電磁波送受信
系を機械的もしくは電子的に走査しつつ、前記対
象物体に空間的に広がつた超音波もしくは電磁波
ビームを照射し、前記対象物体からの反射波を受
信し、その受信信号の送信から受信までの往復伝
播時間から決まる走査方向に沿つた往復伝播時間
軌跡を用いて対象物体の像を得る合成開口法に基
づく超音波もしくは電磁波による物体映像化方法
において、前記超音波もしくは電磁波送受信系を
走査しつつ、各走査点での受信信号列をアナロ
グ/デイジタル変換した離散デイジタル値を1合
成開口範囲内のみの走査点に対応した二次元フレ
ームメモリ構成から成る波形メモリ部に順次格納
してゆく際、リングカウントアドレスにより環状
に各走査点の受信信号を格納してゆくと同時に、
1合成開口範囲の中心線を像再生するのに必要な
複数の往復伝播時間軌跡に対応した前記波形メモ
リ部内の対応アドレスデータがテーブル化された
フオーカステーブル部内の全アドレスデータを1
走査点分ずつリングカウントによつて環状にライ
ンシフトし、常に最新の走査点を終端点とする1
合成開口範囲の中心線を像再生するように、前記
波形メモリ部内の受信信号データ並びと前記フオ
ーカステーブル部内のアドレスデータ並びが対応
させられたフオーカステーブル部内の各アドレス
情報群により読み出した前記波形メモリ部内の各
データ群を用いて前記各データ群毎にデータを累
算し、前記最新の走査点を終端点とする合成開口
範囲の中心線の線画像用のデータを順次画像表示
してゆき、前記対象物体の画像化対象空間領域を
前記超音波もしくは電磁波送受信系を走査しつつ
映像化してゆくことを特徴とする超音波もしくは
電磁波による物体映像化方法。 2 前記線画像用のデータに前記超音波もしくは
電磁波送受信系の走査線又は走査面からの直下距
離によつて決まる画像補正値を乗算して補正し、
前記合成開口範囲の中心線の補正済みの線画像用
のデータを順次画像表示してゆくことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の超音波もしくは電
磁波による物体映像化方法。 3 前記走査線又は前記走査面から前記合成開口
範囲の中心線上の各画像化対象点に対応した直下
距離によつて決まる前記画像補正値をあらかじめ
計算してテーブル化し、一次元構成のラインメモ
リに格納し、前記各画像化対象点に対応して前記
ラインメモリから前記各画像補正値を読み出して
各々乗算することを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載の超音波もしくは電磁波による物体映像
化方法。
[Claims] 1. When visualizing an image of a target object using ultrasonic waves or electromagnetic waves, the ultrasonic wave or electromagnetic wave transmitting/receiving system is mechanically or electronically scanned and the target object is spatially spread. The target object is irradiated with a turbulent ultrasonic wave or electromagnetic wave beam, receives the reflected wave from the target object, and uses a round-trip propagation time trajectory along the scanning direction determined by the round-trip propagation time from transmission to reception of the received signal. In an object imaging method using ultrasonic waves or electromagnetic waves based on a synthetic aperture method to obtain an image of When storing sequentially in the waveform memory section consisting of a two-dimensional frame memory configuration corresponding to scanning points only within one synthetic aperture range, at the same time, the received signals of each scanning point are stored in a circular manner using a ring count address.
1 All the address data in the focus table section in which the corresponding address data in the waveform memory section corresponding to the plurality of reciprocating propagation time trajectories necessary to reproduce the image of the center line of the synthetic aperture range are tabulated.
The line is shifted circularly by a ring count by each scanning point, and the latest scanning point is always the terminal point1.
The received signal data array in the waveform memory section and the address data array in the focus table section are read out using each address information group in the focus table section in which the received signal data arrangement in the waveform memory section and the address data arrangement in the focus table section are made to correspond so as to reproduce an image of the center line of the synthetic aperture range. Accumulating data for each data group using each data group in the waveform memory section, and sequentially displaying data for a line image of a center line of a synthetic aperture range with the latest scanning point as a terminal point. A method for imaging an object using ultrasonic waves or electromagnetic waves, characterized in that the spatial region to be imaged of the target object is visualized while scanning with the ultrasonic wave or electromagnetic wave transmitting/receiving system. 2 correcting the line image data by multiplying it by an image correction value determined by the distance directly below the scanning line or scanning surface of the ultrasound or electromagnetic wave transmission/reception system;
2. The object imaging method using ultrasonic waves or electromagnetic waves according to claim 1, wherein data for line images whose center lines of the synthetic aperture range have been corrected are displayed sequentially. 3. Calculate in advance the image correction value determined by the direct distance corresponding to each imaging target point on the center line of the synthetic aperture range from the scanning line or scanning plane, create a table, and store it in a one-dimensional line memory. Object imaging using ultrasound or electromagnetic waves according to claim 2, wherein the image correction values are read out from the line memory corresponding to each imaging target point and multiplied by each image correction value. Method.
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