Page 100 - 无损检测2025年第四期

鲍子阳，等：

基于直接视图的自适应多模式全聚焦成像方法

式中：为虚数单位。
j
由式（5）可知解析信号z(t)在复平面上的模和
角度分别代表原信号x(t)的瞬时幅值A(t)和瞬时相
位φ(t)，即
()= ( ) = x
t
At z t () + ( ) （6）
t
x
2
2
h
xt
()
φ ( )=arctan h （7）
t
xt
()
矢量相干因子（VCF）是一种将信号瞬时相位
视作单位圆上的随机变量，复平面的环形矢量如图2
所示，其平均矢量和的模可以反映相角的一致程
度 [13-15] 。所有相位越相近则指向性越明显，平均矢
量和的模越大；当相位分布混乱，则平均矢量和的模
趋近于0，矢量相干因子被定义为 图 2 复平面的环形矢量示意
焦图像进行分析，发现相较于半跨越式和全跨越式，
（8） 直接式全聚焦声束传播路径更短，更不易出现结构
型伪影。且直接式对方向性缺陷的衍射信号的捕捉
能力更强，可以实现缺陷的精确定位。根据这些特
式中： ；i为发射阵 性，文章提出一种基于直接视图的自适应多模融合
方法，先基于直接视图对缺陷进行区域定位，再针对
j
元编号；为接收阵元编号。 该区域进行针对性多模式融合，过滤大部分由叠加
一般来说，当焦点处存在反射体时，各阵元接收 融合带来的噪声和结构性伪影，具体处理流程如下。
到来自该焦点的信号，其相位分布是趋于一致的。 （1）根据相位相干原理，由式（8）计算TT模式
因此可以根据式（8）计算各焦点的平均矢量和的模， 下成像区域的矢量相干因子矩阵V(x，z)，由1. 2节
并且该模值仅代表了焦点处的相位一致性而忽略了 分析，可将该矩阵等效为成像区域的缺陷概率分布
声程、声波幅值等因素的影响，所以更加适合作为缺
矩阵。为进一步确定缺陷区域，需设定一个概率阈
陷的概率值。同时若以矢量相干因子作为权值对模 值T，当某点矢量相干因子的值大于阈值T时认为
式m的全聚焦图像中的每个像素幅值进行加权处 该点存在反射体，并认为以该点为中心，r为边长的
理，可获得新振幅 从而能够有效抑制全聚 矩形区域内可能存在缺陷，标记该区域。当遍历完
焦图像中的背景噪声，改善图像信噪比，即 V(x，z)所有点后， 即可确定所有缺陷可能存在区域。

（9） 得到定位矩阵P(x，z)，该矩阵除了定位区域的元素
值为1，其他区域的元素值均为0。
2 算法及图像分析功能实现
文章中设置概率阈值T=0. 7，r=6 mm。
2.1 算法流程 （2）根据各模式的最佳检测角度选择合适的模
缺陷定位流程图如图3所示，对不同模式全聚 式进行多模式融合。文章以横波55°作为入射声束

图 3 缺陷定位流程图
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
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