Page 101 - 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

角度，选择TT，TT-L，TT-T，TT-TT四种模式作 试验采用的探头型号为 5L64-0. 6×10，配套
为融合模式，涵盖的最佳检测角度为-60°~60°。 的楔块型号为SC7-N55S-H（见图5），楔块声速c 为
w
（3）根据定位矩阵，计算定位区间内的全聚焦 2 337 m · s 。
-1
图像数据，即 相控阵采集系统选择广东汕头的CTS-PA22T1
型相控阵全聚焦实时3D超声成像系统，并使用其配
套软件采集FMC（全矩阵捕获） 数据。
利用相控阵检测系统采集到的FMC数据，采用
（10） MATLAB软件的多模式全聚焦算法计算处理，得到
（4）利用最大值多模融合原理，结合由步骤（1） TT，TT-T，TT-L，TT-TT四种模式的全聚焦图像。
计算的TT模式下的矢量相干因子矩阵对各模式全 采用笔者所提算法对这四种模式进行融合成像，其
聚焦图像进行自适应区域的加权融合，降低背景噪 过程如图6所示。
声，即 由图6可见，当刻槽倾角为-45°时，TT-TT模
（11） 式的重构能力最强。模式TT尽管无法对刻槽形状
进行完整重构但可以捕捉到该刻槽上端的衍射信
通过以上步骤对多模式全聚焦图像进行处理，
号，且在该模式下几乎没有结构型伪影的干扰，因此
即可实现对方向性缺陷的有效重构以及对背景噪声
可以根据衍射信号的信息对缺陷进行准确定位，这
和结构性伪影的滤除。
与上文分析结果一致。
2.2 图像质量评价指标
对-45°刻槽的TT、TT-T、TT-L、TT-TT四
对比度噪声比（C ）是一种评价图像中对比度
NR 种模式，分别进行传统的最大值多模融合和自适应
和噪声的指标，其根据全聚焦图像中缺陷区域和非
区域多模融合，其结果如图7所示，比较可知多模式
缺陷区域的像素均值和标准差衡量目标缺陷与背景
融合技术的确可以对缺陷形状进行完整重构，极大
噪声的对比度，其表达式为 [16]
程度地利用了不同全聚焦模式下的缺陷有效信息。
μ - μ
C = -6 dB Background （12） 通过自适应区域融合处理后的缺陷重构能力不仅没
NR σ
Background 有下降，且图像信噪比和图像质量都有明显提高，如
式中： μ 为缺陷区域的像素均值；μ Background 为背景 图7（a）中红框内的噪声和伪影都被消除。同时由
-6 dB
区域的像素均值； σ 为背景区域的标准差。 于该算法仅对定位区域内的部分进行全聚焦计算，
Background
所以减少了全聚焦部分的计算量，自适应区域多模
3 试验与分析
融合在全聚焦部分的计算时间上比传统最大值多模
为验证多模式自适应区域融合方法的优化效 融合的时间减少了50. 3%，并且随着加入融合的模
果，制作一个厚度为25 mm的碳钢焊板，其横波声 式数量的增加，此算法计算量减少的优势越明显。
速为c =3 230 m · s ，纵波声速为c =5 900 m · s ， 不同缺陷的TT模式全聚焦图像，基于TT、
-1
-1
l
t
焊缝中预埋有一个气孔缺陷和一个夹渣缺陷。并且 TT-T、TT-L、TT-TT四种模式的最大值多模融合
制作了深度为10 mm，取向角度分别为-45°，-30°， 图像和基于TT、TT-T、TT-L、TT-TT四种模式的
0°，30°，45°， 长度为6 mm，宽度为1 mm的人工刻槽 自适应区域多模融合图像如图8~14所示。由图8~
模拟裂纹，人工刻槽碳钢试件实物如图4所示。 12可知，最大值多模融合图像中存在明显的背景噪

图 4 人工刻槽碳钢试件实物
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测