一种超声波成像设备及成像装置的制作方法

1.本实用新型涉及超声波应用技术领域，尤其涉及一种超声波成像设备及成像装置。


背景技术：

2.在超声波成像技术领域中，常用全聚焦成像算法对目标物体对超声波进行反射所形成的反射波进行成像，然而，当前的超声波传感器是以数字形式对反射波所对应的反射信号进行保存，再将所述反射信号录入运行有全聚焦成像算法的服务器中进行成像，导致成像效率低下；并且，针对超声波的全聚焦成像算法运算量非常庞大，例如一个64个晶片的全聚焦算法，需要64次每个晶片的激发，每个像素点需要64x64个取数和加法运算。那么如果需要成像一幅1024x1024的图像，那么需要取数和加法运算1024x1024x64x64个运算指令，导致算力消耗巨大。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种超声波成像设备及成像装置，用于解决现有技术存在的成像效率低下，以及成像运行算力消耗巨大的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供一种超声波成像设备，包括：
5.超声面阵，用于向目标物体发送超声波，并接收由所述目标物体对所述超声波进行反射所形成的反射波；
6.触发电路，与所述超声面阵连接，用于向所述超声面阵发送触发信号；
7.接收电路，与所述超声面阵连接，用于获取所述超声面阵接收到的所述反射波并将其转为反射信号；
8.成像电路，与所述接收电路连接，用于对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并对所述低分辨图像中的异常区域进行高分辨处理得到高分辨图像，及将所述异常区域替换为所述高分辨图像得到目标图像。
9.上述方案中，所述超声面阵包括至少一个超声波换能器，所述至少一个超声波换能器在所述阵板上以矩阵的形式布置；所述超声波换能器与所述触发电路连接，使所述触发电路将以电能形式存在的所述触发信号转为以超声波形式存在的机械能；所述超声波换能器还与所述接收电路连接，使所述接收电路将以机械能形式存在的所述反射波转为以电能形式存在的反射信号。
10.上述方案中，所述触发电路包括：电源e、晶体管vt1和vt2，其中，所述电源e的正极分别与所述晶体管vt1的集电极c，和所述晶体管vt2的集电极c连接，所述电源e的负极分别与所述晶体管vt1的发射极e，和晶体管vt2的发射极连接，所述电源e的正极还与所述压电晶体的正极连接，所述电源e的负极与所述压电晶体的负极连接，所述晶体管vti的基极b分别与所述压电晶体的正极，和所述电源e的负极连接，所述晶体管vt2的基极b分别与所述晶体管vt1的集电极c，和所述电源e的正极连接；
11.所述电源e为直流电源，在所述晶体管vt1的集电极c和所述电源e的正极之间串联有电阻r1，在所述晶体管vt2的集电极c和所述电源e的正极之间串联有电阻r2，并使所述晶体管vt2和所述超声波换能器相互并联；所述电阻r1和所述电阻r2之间相互并联，其中，所述电阻r1的阻值大于所述电阻r2的阻值。
12.上述方案中，所述接收电路包括：工作电源t，晶体管vt3、vt4、vt5，以及超声波接收集成芯片cx；所述工作电源t分别与所述晶体管vt3、vt4和vt5连接，并使所述晶体管vt3、vt4和vt5依次连接形成放大电路，将所述放大电路与所述超声波换能器连接，用于放大所述超声波换能器接收到的所述反射波形成放大电信号；所述超声波接收集成芯片cx与所述放大电路连接，用于接收所述放大电信号，并将其转为能够进行低分辨成像处理和高分辨成像处理的反射信号；
13.所述成像电路为运行有全聚焦成像系统的单片机，所述成像电路与所述超声波接收集成芯片cx连接。
14.为实现上述目的，本实用新型还提供一种超声波成像方法，运行在所述超声波成像设备中，包括：
15.控制触发电路通过超声面阵向目标物件发送超声波，通过接收电路接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号；
16.通过成像电路对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域；
17.通过成像电路对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
18.上述方案中，所述控制触发电路通过超声面阵向目标物件发送超声波之前，所述方法还包括：
19.接收用户端发送的低分辨参数和高分辨参数，将所述低分辨参数和高分辨参数录入成像电路，其中，所述低分辨参数用于定义低分辨成像处理的分辨率，所述高分辨参数用于定义高分辨成像处理的分辨率。
20.上述方案中，所述控制触发电路通过超声面阵向目标物件发送超声波，通过接收电路接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号的步骤，包括：
21.通过触发电路向所述超声面阵发送触发信号，使所述超声面阵根据所述触发信号向所述目标物件发送超声波；
22.通过接收电路监听所述超声面阵是否接收到所述目标物件反射的所述反射波；
23.若是，则通过所述接收电路将所述反射波转为发射信号，并再次向所述超声面阵发送触发信号，直至所述超声面阵中的超声波换能器均已发送超声波为止；
24.若否，则计算当前时间与所述触发电路发送所述超声波的时间之间的时间差，并判断所述时间差是否超过预置的报警阈值；
25.若超过所述报警阈值，则向所述用户端发送报警信号；
26.若未超过所述报警阈值，则继续监听所述接收电路是否接收到所述反射波。
27.上述方案中，所述识别所述低分辨图像中的异常像素，并根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的步骤，包括：
28.提取所述低分辨图像中的像素并获取所述像素的像素值；
29.识别像素值超过预置的异常阈值的像素，并将所述像素设为所述异常像素；
30.识别像素值属于预置的异常区间的像素，并将所述像素设为所述异常像素；
31.识别所述异常像素中的边缘像素，沿所述边缘像素在所述低分辨图像上圈定所述异常像素所在位置的边界，用以在所述低分辨图像上划定具有所述异常像素的异常区域。
32.上述方案中，所述识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的步骤，包括：
33.删除所述低分辨图像中的异常区域，使所述低分辨图像形成具有留空区域的留空图像；
34.将所述高分辨图像插入所述留空区域中，使所述留空图像转为所述目标图像。
35.为实现上述目的，本实用新型还提供一种超声波成像装置，安装在所述超声波成像设备中，包括：
36.超声波控制模块，分别与触发电路和接收电路连接，用于控制所述触发电路通过超声面阵向目标物件发送超声波，通过所述接收电路接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号；
37.异常识别模块，与成像电路连接，用于通过所述成像电路对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域；
38.图像替换模块，与成像电路连接，用于通过所述成像电路对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
39.本实用新型提供的一种超声波成像设备及成像装置，通过将超声面阵，触发电路、接收电路、和成像电路集成为一体的超声波成像设备，使得成像电路在接收到所述接收线路传送的反射信号之时，即可进行成像处理得到低分辨图像和高分辨图像，以及最终得到目标图像，提高了成像效率。
40.通过根据低分辨参数对反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，以通过获得低分辨图像降低算力消耗，提高图像获取效率；通过识别所述低分辨图像中的异常像素的方式，识别低分辨图像中出现异常的区域，以实现初步异常识别的技术效果。
41.通过高分辨参数对异常区域进行高分辨成像得到高分辨图像，以提高目标物体出现异常的部位所对应图像的分辨率和清晰度，以便于用户端识别出现异常的部位和异常情况，进而实现在降低图像获取的算力消耗的同时，还保证了出现异常部位的图像的分辨率。
42.通过异常识别模块使所述成像电路根据低分辨参数对反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，以通过获得低分辨图像降低算力消耗，提高图像获取效率；通过识别所述低分辨图像中的异常像素的方式，识别低分辨图像中出现异常的区域，以实现初步异常识别的技术效果。
43.通过图像替换模块是所述成像电路通过高分辨参数对异常区域进行高分辨成像得到高分辨图像，以提高目标物体出现异常的部位所对应图像的分辨率和清晰度，以便于
用户端识别出现异常的部位和异常情况，进而实现在降低图像获取的算力消耗的同时，还保证了出现异常部位的图像的分辨率。
附图说明
44.图1为本实用新型超声波成像设备实施例一的结构示意框图；
45.图2为本实用新型超声波成像设备实施例一中超声面阵及其超声波换能器、触发电路和接收电路的结构示意框图；
46.图3为本实用新型超声波成像设备实施例一中触发电路的可选实施例电路图；
47.图4为本实用新型超声波成像设备实施例一中触发电路的优选实施例电路图；
48.图5为本实用新型超声波成像设备实施例一中接收电路的优选实施例电路图；
49.图6为本实用新型超声波成像设备实施例一中接收电路与成像电路的电路图；
50.图7是本实用新型超声波成像方法实施例二的流程图；
51.图8是本实用新型超声波成像方法实施例三的具体方法流程图；
52.图9为本实用新型超声波成像装置实施例四的运行有计算机指令的计算机芯片模块示意框图；
53.图10为本实用新型超声波成像装置实施例四安装在超声波成像设备中时的结构示意框图。
54.附图标记：
55.1、超声波成像设备2、超声波成像装置
56.11、超声面阵12、触发电路13、接收电路14、成像电路
57.21、参数设定模块22、超声波控制模块23、异常识别模块
58.24、图像替换模块m、超声波换能器
具体实施方式
59.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
60.实施例一：
61.请参阅图1，本实施例的一种超声波成像设备1，包括：
62.超声面阵11，用于向目标物体发送超声波，并接收由所述目标物体对所述超声波进行反射所形成的反射波；
63.触发电路12，与所述超声面阵11连接，用于向所述超声面阵11发送触发信号；
64.接收电路13，与所述超声面阵11连接，用于获取所述超声面阵11接收到的所述反射波并将其转为反射信号；
65.成像电路14，与所述接收电路13连接，用于对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并对所述低分辨图像中的异常区域进行高分辨处理得到高分辨图像，及将所述异常区域替换为所述高分辨图像得到目标图像。
66.本技术通过将超声面阵11，触发电路12、接收电路13、和成像电路14集成为一体的
超声波成像设备1，使得成像电路14在接收到所述接收线路传送的反射信号之时，即可进行成像处理得到低分辨图像和高分辨图像，以及最终得到目标图像，提高了成像效率。
67.优选的，如图2所示，所述超声面阵11包括至少一个超声波换能器m，所述至少一个超声波换能器m在所述阵板上以矩阵的形式布置；所述超声波换能器m与所述触发电路12连接，使所述触发电路12将以电能形式存在的所述触发信号转为以超声波形式存在的机械能；所述超声波换能器m还与所述接收电路13连接，使所述接收电路13将以机械能形式存在的所述反射波转为以电能形式存在的反射信号。其中，所述超声波换能器m为分体式超声波传感器，其包括：型号为t40-16的用于发送超声波的压电陶瓷超声波传感器—超声波换能器m1，以及型号为r40-16的用于接收超声波的压电陶瓷超声波传感器—超声波换能器m2。
68.可选的，如图3所示，所述触发电路12包括：电源e，所述电源e为用于发送脉冲电压的脉冲电源，所述电源e的一端与超声波换能器m1的第一极p连接，所述电源e的另一端与所述超声波换能器m1的第二极q连接；所述电源e的脉冲频率为40khz，所述电源e通过向所述超声波换能器m1发送的频率为40khz的脉冲电信号作为触发信号，用于使所述超声波换能器m1发送40khz的超声波信号。
69.优选的，如图4所示，所述触发电路12包括：电源e、晶体管vt1和vt2，其中，所述电源e的正极分别与所述晶体管vt1的集电极c，和所述晶体管vt2的集电极c连接，所述电源e的负极分别与所述晶体管vt1的发射极e，和晶体管vt2的发射极连接，所述电源e的正极还与所述压电晶体的正极连接，所述电源e的负极与所述压电晶体的负极连接，所述晶体管vti的基极b分别与所述压电晶体的正极，和所述电源e的负极连接，所述晶体管vt2的基极b分别与所述晶体管vt1的集电极c，和所述电源e的正极连接；
70.所述电源e为直流电源，在所述晶体管vt1的集电极c和所述电源e的正极之间串联有电阻r1，在所述晶体管vt2的集电极c和所述电源e的正极之间串联有电阻r2，并使所述晶体管vt2和所述超声波换能器m1相互并联；所述电阻r1和所述电阻r2之间相互并联，其中，所述电阻r1的阻值大于所述电阻r2的阻值。其中，所述晶体管vt1和vt2分别为npn型三极管。
71.于本实施例中，通过在vt2的基极b上串联所述电阻r2，使所述vt2的集电极c和超声波换能器m1的第一极p上的电压快速升高而通过在vt1的集电极c上串联所述电阻r1，使vt1的集电极c以及vt2的基极b上的电压缓慢升高，电源e将向超声波换能器m1的第一极p施加电压，该电压的电压值为所述电源e额定电压值，此时，触发电路12将处于第一变形阶段，即：使所述超声波换能器m1将因其正极的电压而产生逆压电效应，进而使得超声波换能器m1第一方向的第一变形，并因所述第一变形所产生的机械振动生成所述超声波。
72.随着vt2的基极b上的电压升高至预置的导通阈值(如：0.7v)时，晶体管vt2的集电极c和发射极e之间相互导通，使电源e、电阻r2和晶体管vt2串联形成回路，vt2的集电极e和超声波换能器m1上的电压将降至0，但是vt2的基极b由于vt1仍处于截止状态，故仍处于所述导通阈值以上的电压，此时，由于超声波换能器m1的反馈耦合特性，在所述超声波换能器m1在进行所述第二变形的过程中，所述超声波换能器m1的第二极q以及与所述第二极q相连的vt1的基极b的电压将逐渐升高，当vt1的基极b上的电压升高至预置的导通阈值(如：0.7v)时，晶体管vt1的集电极c和发射极e之间相互导通，进而使vt2的基极b的电压降至0，因此，所述触发电路12将进入第二变形阶段，即：使所述超声波换能器m1将因第一极p和第
二极q之间无施加电压，而出现与第一方向相反的第二方向的第二变形(于本实施例中，所述第二变形为所述超声波换能器m1从第一变形恢复至原形状的过程)，并因所述第二变形所产生的机械振动生成所述超声波；最后，所述超声波换能器m1在进行第二变形的过程中，vt1将因其集电极和发射极的导通逐渐降低vt2的基极b的电压，当超声波换能器m1完成所述第二变形后，vt1的基极b上的电压将降至0，vt2的基极b上的电压将恢复至导通阈值以下甚至恢复至0，使触发电路12再次进入到所述第一变形阶段。
73.电源e通过所述晶体管vt1和vt2，使所述触发电路12进入所述第一变形阶段和所述第二变形阶段，实现向所述超声波换能器m1发送方波形式的触发信号。
74.进一步地，如图4所示，在所述超声波换能器m1的第二极q与所述电源e的负极之间串联二极管d1，其中，所述二极管d1的负极与所述第二极q连接，所述二极管d1的正极与所述电压e的负极连接，用于避免所述超声波换能器m1在进行所述第二变形时，其在所述第二极q上产生的电压形成电流，而冲击所述电源e，进而保证了电路安全。
75.进一步地，如图4所示，在所述r1和所述电阻r2与所述电源e的正极之间还串联有开关s，用于控制所述电源e向所述超声波换能器m1输出电压。
76.进一步地，如图4所示，在所述电源e的正极和负极两端分别与电容c1连接，用于对触发电路12中的杂散电流进行滤波。
77.示例性地，超声波换能器m1为t40-16压电陶瓷超声传感器，其两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源e的额定电压。电源e额定电压为9v，工作电流约25ma，所述触发信号为40khz。
78.于本实施例中，所述第一变形和第二变形为厚度变形型、或长度变形型、或体积变形型、或厚度切变型、或平面切变型。
79.优选的，如图5所示，所述接收电路13包括：工作电源t，晶体管vt3、vt4、vt5，以及超声波接收集成芯片cx；
80.所述工作电源t分别与所述晶体管vt3、vt4和vt5连接，并使所述晶体管vt3、vt4和vt5依次连接形成放大电路，将所述放大电路与所述超声波换能器m2连接，用于放大所述超声波换能器m2接收到的所述反射波形成放大电信号；所述超声波接收集成芯片cx与所述放大电路连接，用于接收所述放大电信号，并将其转为能够进行低分辨成像处理和高分辨成像处理的反射信号。
81.于本实施例中，所述晶体管vt3、vt4、vt5为npn三极管，所述超声波接收集成芯片cx为cx20106a红外遥控接收集成芯片，该芯片可用于超声波处理电路，它集成了放大、限幅、带通滤波、峰值检测、整形和比较等功能，具有很高的灵敏度和抗干扰性，cx20106a芯片的第七引脚与成像电路14的int0相连接，未接收到超声波时，第七引脚输出4.1v左右的高电平，不产生中断；当接收到与中心频率40khz相符或相近的超声波时，便产生低跳变，因此，可以有效的获取并记录所述反射波；其中，所述成像电路14为基于单片机制成的软硬件模块。
82.具体地，如图5所示，所述放大电路包括：工作电源t，晶体管vt3、vt4、vt5，电容c2～c5，电阻r3～r10；所述晶体管vt3的基极b与所述超声波换能器m2的第一极p连接，所述超声波换能器m2的第二极q与所述工作电源t的负极连接，所述晶体管vt3、vt4和vt5的集电极c分别与所述工作电源t的正极连接，所述超声波接收集成芯片cx还分别与所述晶体管vt3、
vt4和vt5的集电极c、所述工作电源的正极和负极、以及所述成像电路14连接；所述晶体管vt3、vt4和vt5的发射极e分别与所述超声波换能器m2的第二极q和工作电源t的负极连接，所述晶体管vt4的基极b与所述晶体管vt3的集电极c连接，所述晶体管vt5的基极b分别与所述晶体管vt4的集电极c、发射极e、超声波接收集成芯片cx、工作电源t的正极和负极连接，所述晶体管vt3的集电极c与超声波接收集成芯片cx和工作电源t的正极之间串联有电阻r4和电阻r9，所述晶体管vt4的集电极c与超声波接收集成芯片cx和工作电源t的正极之间串联有电阻r5和电阻r9，所述晶体管vt5的集电极c与超声波接收集成芯片cx和工作电源t的正极之间串联有电阻r8和电阻r9，所述晶体管vt4的发射极e与工作电源t之间串联有电阻r6，所述晶体管vt5的基极b与工作电源t的正极和超声波接收集成芯片cx之间串联有电阻r7、电阻r8和电阻r9，所述晶体管vt5的基极b与所述工作电压t的负极之间串联有电容c4，所述晶体管vt5的基极b与所述晶体管vt4的集电极c之间串联有电容c3，所述超声波接收集成芯片cx与所述工作电源t的负极之间串联有电阻r10和电容c5；
83.所述超声波换能器m2的第一极p和第二极q之间连接有电阻r3和电容c2，用于消除超声波换能器m2中的杂散交流电。
84.本步骤中，超声波换能器m2为r40-16，其谐振频率为40khz，因此，经所述超声波换能器m2选频后，将反射波中于40khz之外的干扰信号进行衰减，仅保留谐振于40khz的有效信号，并将其送入到vt3的基极b中；此时，晶体管vt3将进入导通状态，在vt3导通时，工作电源t将通过r4形成电流，由于vt3的集电极c上的电流为vt3的基极b和发射极e的电流之和，因此实现了对反射波的一次放大；vt3的集电极c上的电流将通过vt4的基极b使vt4进入导通状态，又由于vt4的集电极c的电流为vt4的基极b和发射极e的电流之和，因此，通过vt4对所述反射波进行了二次放大；由于流经r9的电流为晶体管vt3的集电极c和晶体管vt4的集电极c的电流之和，因此，实现了对反射波的三次放大；最后，将经过对所述反射波进行一次放大、二次放大、三次放大和四次放大的电流设为放大电信号，并使所述放大电信号流入所述超声波接收集成芯片cx中，以实现对接收到的反射波进行保真的技术效果。
85.进一步地，所述超声波接收集成芯片cx的第一引脚与晶体管vt3、vt4和vt5的集电极c连接，使所述放大电路向所述超声波接收集成芯片cx发送放大电信号；
86.所述超声波接收集成芯片cx的第五引脚与所述工作电源t的正极连接，用于接收工作电源t发送的工作电流，保证所述超声波接收集成芯片cx的正常工作；
87.优选的，如图6所示，所述成像电路14为运行有全聚焦成像系统的单片机，所述成像电路14与所述超声波接收集成芯片cx连接。
88.可选的，将运行有全聚焦成像系统的服务器作为所述成像电路14，所述服务器的cpu芯片与所述超声波接收集成芯片cx连接。
89.本步骤中，采用cx20106a芯片作为所述超声波接收集成芯片，所述cx20106a芯片的第七引脚与成像电路14的int0相连接，未接收到超声波时，第七引脚输出4.1v左右的高电平，不产生中断；当接收到与中心频率40khz相符或相近的超声波时，便产生低跳变，因此，可以有效的获取并记录所述反射波；其中，所述成像电路14为基于单片机制成的软硬件模块。
90.所述全聚焦成像系统是通过数据采集方法与成像技术能对缺陷进行非常精确的成像。使得超声检测在缺陷定量及定性上更加的准确。全聚焦技术采用了全矩阵捕捉法
(fmc)对检测区域进行数据采集。所述fmc(全矩阵采集)是利用超声面阵11的一个特定的数据采集过程。
91.单片机(microcontrollers)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。其中，可采用stm32f407igt6型号，lqfp176封装的视频图像微处理器作为所述单片机。
92.实施例二：
93.请参阅图7，本实施例的一种超声波成像方法，运行在所述超声波成像设备1中，包括：
94.s102：控制触发电路12通过超声面阵11向目标物件发送超声波，通过接收电路13接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号。
95.s103：通过成像电路14对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路14根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
96.s104：通过成像电路14对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
97.在示例性的实施例中，通过触发电路12使超声面阵11向目标物件发送超声波，并通过超声面阵11的接收电路13接收所述目标物件反射的所述反射波。
98.通过成像电路14汇总所述反射信号形成采集信号矩阵s，其中，所述采集信号矩阵中的元素值表征了所述反射信号参数值，所述元素值具有表征发送所述超声波的超声波换能器m的第一标记，以及表征接收到所述反射波的超声波换能器m的第二标记。
99.通过所述成像电路14根据低分辨参数对反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，以通过获得低分辨图像降低算力消耗，提高图像获取效率；通过识别所述低分辨图像中的异常像素的方式，识别低分辨图像中出现异常的区域，以实现初步异常识别的技术效果。
100.通过高分辨参数对异常区域进行高分辨成像得到高分辨图像，以提高目标物体出现异常的部位所对应图像的分辨率和清晰度，以便于用户端识别出现异常的部位和异常情况，进而实现在降低图像获取的算力消耗的同时，还保证了出现异常部位的图像的分辨率，再通过将高分辨图像替换异常区域得到目标图像的方法，以便于用户端能够结合低分辨图像汇总的非异常区域，快速锁定异常区域在目标物件上的异常部位，以及该异常部位与目标物件的正常部位之间的位置关系和连接关系，为用户识别和分析所述目标物件的异常部位及其情况提供了便利。
101.实施例三：
102.本实施例为上述实施例二的一种具体应用场景，通过本实施例，能够更加清楚、具体地阐述本实用新型所提供的方法。
103.下面，以在运行有超声波成像方法的超声波成像设备1中，向目标物件发送超声波及接收反射波并将反射波转为反射信号，根据反射信号生成低分辨图像并识别其中的异常
区域，根据异常区域生成高分辨图像并将使其替换所述异常区域为例，来对本实施例提供的方法进行具体说明。需要说明的是，本实施例只是示例性的，并不限制本实用新型实施例所保护的范围。
104.图8是本实用新型一个实施例提供的一种超声波成像方法的具体方法流程图，该方法具体包括步骤s201至s204。
105.s201：接收用户端发送的低分辨参数和高分辨参数，将所述低分辨参数和高分辨参数录入成像电路14，其中，所述低分辨参数用于定义低分辨成像处理的分辨率，所述高分辨参数用于定义高分辨成像处理的分辨率。
106.为可配置化的设置低分辨成像处理和高分辨成像处理的分辨率，本步骤通过接收用户端发送的低分辨参数对所述低分辨成像处理的分辨率进行定义，通过接收用户端发送的高分辨参数对所述高分辨成像处理的分辨率进行定义，用以实现自定义低分辨成像处理和高分辨成像处理的分辨率。
107.s202：控制触发电路12通过超声面阵11向目标物件发送超声波，通过接收电路13接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号。
108.为获取目标物件反射超声波所形成的反射波，本步骤通过触发电路12使超声面阵11向目标物件发送超声波，并通过超声面阵11的接收电路13接收所述目标物件反射的所述反射波。
109.于本实施例中，通过超声面阵11向目标物体发送超声波，并接收由所述目标物体反射的反射波，所述超声面阵11是以超声波换能器m数量为64的面阵(8
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8)探头(试验仪器是国产全聚焦相控阵3d实时成像系统，配用的探头是8
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8面阵探头，单个晶片尺寸为3m，其工作原理是：首先，激发探头的第一个超声波换能器m发射超声波，所有超声波换能器m都接收超声回波信号并保存；然后，依次激发其他超声波换能器m发射超声波，所有超声波换能器m都接收回波并依次存储，直至最后一个超声波换能器m激发完，所有超声波换能器m接收完，得到一个含64
×
64＝4096个a扫信号的数据集。
110.在一个优选的实施例中，所述控制触发电路12通过超声面阵11向目标物件发送超声波，通过接收电路13接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号的步骤，包括：
111.s21：通过触发电路12向所述超声面阵11发送触发信号，使所述超声面阵11根据所述触发信号向所述目标物件发送超声波。
112.本步骤中，通过所述通信连接向超声面阵11的触发电路12发送触发信号，使所述触发电路12依次激发所述超声面阵11中各超声波换能器m1发送超声波。其中，所述触发电路12和所述接收电路13分别与所述超声面阵11中各超声波换能器m1连接，所述触发电路12是所述超声面阵11中用于触发超声波换能器m1生成超声波的电路。
113.s22：通过接收电路13监听所述超声面阵11是否接收到所述目标物件反射的所述反射波。
114.本步骤中，所述接收电路13是通过所述超声面阵11的超声波换能器m2获取所述反射波的电路，用于监听所述接收电路13是否通过所述超声面阵11的超声波换能器m2接收到所述反射波的方式，并对所述反射波的反馈及接收进行监听。
115.s23：若是，则通过所述接收电路13将所述反射波转为发射信号，并再次执行所述
s21，用以向所述超声面阵11发送触发信号，直至所述超声面阵11中的超声波换能器m均已发送超声波为止。
116.本步骤中，从所述超声面阵11中获取所述反射波，通过接收电路13对将所述反射波转为以电信号形式存在的反射信号，以便于后续通过所述反射波生成低分辨图像和高分辨图像。
117.s24：若否，则计算当前时间与所述触发电路12发送所述超声波的时间之间的时间差，并判断所述时间差是否超过预置的报警阈值。
118.本步骤中，从触发电路12获取发送时间戳，其中，所述发送时间戳表征了触发电路12发送所述超声波的时间，通过预置的计算线程计算当前时间和所述发送时间戳之间的时间差，如果这个时间差超过了所述报警阈值，则生成报警信号，并终止向所述超声面阵11发送触发信号的操作。
119.s25：若超过所述报警阈值，则向所述用户端发送报警信号。
120.s26：若未超过所述报警阈值，则执行所述s22，用以继续监听所述接收电路13是否接收到所述反射波。
121.s203：通过成像电路14对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路14根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
122.为降低识别出现异常的区域所消耗的算力，并提高该区域的识别速度，本步骤通过成像电路14汇总所述反射信号形成采集信号矩阵s，其中，所述采集信号矩阵中的元素值表征了所述反射信号参数值，所述元素值具有表征发送所述超声波的超声波换能器m的第一标记，以及表征接收到所述反射波的超声波换能器m的第二标记。
123.通过所述成像电路14根据低分辨参数对反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，以通过获得低分辨图像降低算力消耗，提高图像获取效率；通过识别所述低分辨图像中的异常像素的方式，识别低分辨图像中出现异常的区域，以实现初步异常识别的技术效果。需要说明的是，成像电路14是指运行有全聚焦成像系统的单片机，全聚焦成像系统(tfm)，是通过特殊的的数据采集方法与成像技术能对缺陷进行非常精确的成像，使得超声检测在缺陷定量及定性上更加的准确，全聚焦技术采用了全矩阵捕捉法(fmc)对检测区域进行数据采集。所述fmc(全矩阵采集)是利用超声面阵11的一个特定的数据采集过程。对于一个n个超声波换能器m(如：晶片)的阵列探头，每个超声波换能器m依次激发，同时所有的超声波换能器m接收信号。这些数据被组织在一个包含所有采集信号矩阵s中。sij表示的是由超声波换能器mi发射超声波换能器mj接收的a扫信号。对矩阵s进行成像处理生成显示图像以作为检测结果。全聚焦方法(tfm)就是一种用来处理fmc数据集的后处理算法。
124.在一个优选的实施例中，所述识别所述低分辨图像中的异常像素，并根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的步骤，包括：
125.s3-01：提取所述低分辨图像中的像素并获取所述像素的像素值。
126.本步骤中，所述像素值是图像被数字化时由计算机赋予的值，它代表了原稿某一小方块的平均亮度信息，或者说是该小方块的平均反射(透射)密度信息，或者该小方块中灰度值，该灰度值从0～255共256级。看起来白的，值较大，接近或等于255，看起来黑的，值较小，接近或等于0。像素是分辨率的单位，像素值也可以称为相机所支持的有效最大分辨
率。
127.s3-02：识别像素值超过预置的异常阈值的像素，并将所述像素设为所述异常像素。
128.本步骤中，目标物件出现损伤部位在图像中对应像素的像素值，会高于其周边未出现损伤部位在图像中对应像素的像素值，因此，通过设置异常阈值的方式，识别出低分辨图像中出现损伤的部位以提高损伤识别效率。
129.s3-03：识别像素值属于预置的异常区间的像素，并将所述像素设为所述异常像素。
130.本步骤中，通过将所述像素所对应的坐标进行标记，并将标记的所述坐标录入预置的异常堆栈中，以将所述像素设为所述异常像素。
131.s3-04：识别所述异常像素中的边缘像素，沿所述边缘像素在所述低分辨图像上圈定所述异常像素所在位置的边界，用以在所述低分辨图像上划定具有所述异常像素的异常区域。
132.本步骤中，识别由所述异常堆栈中所有坐标在所述低分辨图像上所处的区域，及识别所述异常堆栈中位于所述区域边缘的坐标，并将所述区域边缘的坐标所对应的异常像素设为边缘像素。将所述边缘像素串联起来形成闭环以作为所述异常像素所在区域的轮廓，将该轮廓圈定的区域设为所述异常区域，使所述低分辨图像中出现异常的部分和未出现异常的部分分隔开来。
133.在一个优选的实施例中，所述识别所述低分辨图像中的异常像素，并根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的步骤，包括：
134.s3-11：将所述低分辨图像划分为至少一个子图像，提取所述子图像中的像素并获取所述像素的像素值。
135.本步骤中，根据低分辨图像的长度和高度，将所述低分辨图像等分成若干个子图像；所述像素值是图像被数字化时由计算机赋予的值，它代表了原稿某一小方块的平均亮度信息，或者说是该小方块的平均反射(透射)密度信息，或者该小方块中灰度值，该灰度值从0～255共256级。看起来白的，值较大，接近或等于255，看起来黑的，值较小，接近或等于0。像素是分辨率的单位，像素值也可以称为相机所支持的有效最大分辨率。
136.s3-12：识别像素值超过预置的异常阈值的像素，并将所述像素设为所述异常像素。
137.本步骤中，目标物件出现损伤部位在图像中对应像素的像素值，会高于其周边未出现损伤部位在图像中对应像素的像素值，因此，通过设置异常阈值的方式，识别出低分辨图像中出现损伤的部位以提高损伤识别效率。
138.s3-13：识别像素值属于预置的异常区间的像素，并将所述像素设为所述异常像素。
139.本步骤中，通过将所述像素所对应的坐标进行标记，并将标记的所述坐标录入预置的异常堆栈中，以将所述像素设为所述异常像素。
140.s3-14：将所述异常像素所在的子图像划定为所述异常区域。
141.本步骤中，从异常堆栈中获取异常像素的坐标，并将所述低分辨图像中具有所述坐标的子图像设为所述异常区域，因此，本步骤无需识别边界像素并圈定异常区域，而直接
将具有所述异常像素的区域设为异常区域，以提高异常区域获取效率。
142.在一个优选的实施例中，所述识别所述低分辨图像中的异常像素，并根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的步骤，包括：
143.s3-21：将所述低分辨图像划分为至少一个子图像，提取所述子图像中的所有像素并获取各所述像素的像素值。
144.本步骤中，根据低分辨图像的长度和高度，将所述低分辨图像等分成若干个子图像；所述像素值是图像被数字化时由计算机赋予的值，它代表了原稿某一小方块的平均亮度信息，或者说是该小方块的平均反射(透射)密度信息，或者该小方块中灰度值，该灰度值从0～255共256级。看起来白的，值较大，接近或等于255，看起来黑的，值较小，接近或等于0。像素是分辨率的单位，像素值也可以称为相机所支持的有效最大分辨率。
145.s3-22：通过预置的计算模型对各所述像素的像素值进行计算得到子像素结果。
146.本步骤中，所述计算模型中具有目标公式，用于对所述像素值进行相加或加权相加得到子像素结果。
147.s3-23：判断所述子像素结果是否超过预置的总异常阈值；若是，则判定所述子图像中的像素为异常像素；若否，则判定所述子图像中的像素为正常像素。
148.本步骤中，如果子图像的子像素结果超过了所述总异常阈值，则说明子图像中的所有像素均为异常。
149.s3-24：将具有所述异常像素的子图像设为所述异常图像在所述低分辨图像中的位置，并将所述子图像设为所述异常区域。
150.本步骤中，由于对于图像中出现异常的区域，通过将子图像中的像素值相加求和的方式，避免因误差等原因，将子图像中某一像素判定为异常像素，进而导致该异常像素所在子图像被判定为异常区域，造成异常区域判定不准的情况发生。
151.s204：通过成像电路14对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
152.为识别出低分辨图像中出现异常的区域，用于后续对该区域进行高分辨成像处理，用来提高该区域中异常的清晰度，以便于用户对该区域中的异常部分进行观察；本步骤根据高分辨参数对异常区域进行高分辨成像得到高分辨图像，以提高目标物体出现异常的部位所对应图像的分辨率和清晰度，以便于用户端识别出现异常的部位和异常情况，进而实现在降低图像获取的算力消耗的同时，还保证了出现异常部位的图像的分辨率。
153.为实现便于用户观察出现异常的部位和其他正常部位之间的关联性，以提高用户观察异常的全面性，本步骤通过将高分辨图像替换异常区域得到目标图像的方法，以便于用户端能够结合低分辨图像汇总的非异常区域，快速锁定异常区域在目标物件上的异常部位，以及该异常部位与目标物件的正常部位之间的位置关系和连接关系，为用户识别和分析所述目标物件的异常部位及其情况提供了便利。
154.在一个优选的实施例中，所述对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，包括：
155.s4-01：从所述成像电路14中获取生成所述异常区域的反射信号并将其设为异常信号。
156.本步骤中，通过所述成像电路14识别采集信号矩阵s内，生成所述异常区域中异常像素的元素值，并将所述元素值设为异常值，将所述异常值所对应的反射信号设为所述异常信号。示例性地，若s中的s1,2为异常值，则说明该异常信号是由编号为1的超声波换能器m所发送，并由编号为2的超声波换能器m接收的反射信号。
157.s4-02：调用所述成像电路14对所述异常信号进行高分辨成像处理得到高分辨图像。
158.本步骤中，通过所述成像电路14根据所述高分辨参数，对所述采集信号矩阵s中的异常值进行高分成像处理得到所述高分辨图像，进而实现对所述异常信号进行高分辨成像的技术效果。
159.在一个优选的实施例中，所述识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的步骤，包括：
160.s4-11：删除所述低分辨图像中的异常区域，使所述低分辨图像形成具有留空区域的留空图像。
161.于本实施例中，所述低分辨图像的像素保存在低分辨堆栈中，通过渲染所述低分辨堆栈中的像素将获得所述低分辨图像。
162.本步骤中，通过删除所述低分辨图像中的异常像素，使得再次渲染所述低分辨堆栈中的像素时，将获得不具有所述异常像素的所述留空图像，其中，所述异常像素在原所述低分辨图像所在的位置将形成所述留空区域。
163.s4-12：将所述高分辨图像插入所述留空区域中，使所述留空图像转为所述目标图像。
164.本步骤中，将所述高分辨图像的像素插入所述低分辨堆栈中，其中，所述高分辨图像的像素与所述异常像素一一对应，使得再次渲染所述低分辨堆栈的像素时，将获得由所述高分辨图像的像素填充所述留空区域的所述目标图像。
165.实施例四：
166.请参阅图9和图10，本实施例的一种超声波成像装置2，安装在所述超声波成像设备1中，包括：
167.超声波控制模块22，分别与触发电路12和接收电路13连接，用于控制所述触发电路12通过超声面阵11向目标物件发送超声波，通过所述接收电路13接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号。
168.异常识别模块23，与成像电路14连接，用于通过所述成像电路14对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路14根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
169.图像替换模块24，与成像电路14连接，用于通过所述成像电路14对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域。
170.于本实施例中，所述超声波成像装置2安装在所述超声波成像设备1中，用于控制所述超声面阵11、触发电路12、接收电路13和成像电路14。
171.可选的，所述超声波成像装置2还包括：
172.参数设定模块21，与成像电路14连接，用于接收用户端发送的低分辨参数和高分
辨参数，将所述低分辨参数和高分辨参数录入所述成像电路14，其中，所述低分辨参数用于定义低分辨成像处理的分辨率，所述高分辨参数用于定义高分辨成像处理的分辨率。
173.需要说明的是，所述超声波控制模块22是运行有控制触发电路12通过超声面阵11向目标物件发送超声波，及通过接收电路13接收所述目标物件反射所述超声波形成的反射波，并将所述反射波转为反射信号的计算机指令的计算机芯片；
174.异常识别模块23是运行有通过成像电路14对所述反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路14根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的计算机指令的计算机芯片；
175.图像替换模块24是运行有通过成像电路14对所述异常区域进行高分辨成像处理得到高分辨图像，并识别所述低分辨图像中的异常像素，及通过所述成像电路根据所述异常像素在所述低分辨图像中所在的位置划定异常区域的计算机指令的计算机芯片；
176.参数设定模块21是运行有接收用户端发送的低分辨参数和高分辨参数，将所述低分辨参数和高分辨参数录入成像电路14的计算机指令的计算机芯片；
177.其中，所述计算机芯片为x86的64位处理器，其可为intel酷睿i7-1185g7处理器、或intel酷睿i7 6800k处理器，或intel酷睿i7 4790处理器。
178.综上，本技术提供的超声波成像装置2，通过超声波控制模块22，使触发电路12控制超声面阵11向目标物件发送超声波，并通过超声面阵11的接收电路13接收所述目标物件反射的所述反射波。
179.通过异常识别模块23使所述成像电路14根据低分辨参数对反射信号进行低分辨成像处理得到低分辨图像，以通过获得低分辨图像降低算力消耗，提高图像获取效率；通过识别所述低分辨图像中的异常像素的方式，识别低分辨图像中出现异常的区域，以实现初步异常识别的技术效果。
180.通过图像替换模块24是所述成像电路14通过高分辨参数对异常区域进行高分辨成像得到高分辨图像，以提高目标物体出现异常的部位所对应图像的分辨率和清晰度，以便于用户端识别出现异常的部位和异常情况，进而实现在降低图像获取的算力消耗的同时，还保证了出现异常部位的图像的分辨率，再通过将高分辨图像替换异常区域得到目标图像的方法，以便于用户端能够结合低分辨图像汇总的非异常区域，快速锁定异常区域在目标物件上的异常部位，以及该异常部位与目标物件的正常部位之间的位置关系和连接关系，为用户识别和分析所述目标物件的异常部位及其情况提供了便利。
181.上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
182.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
183.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。