混凝土超聲波層析成像方法的基礎(chǔ)研究中文摘要

混凝土超聲波層析成像無損檢測技術(shù)，能以圖像的方式精確完整地反映層析面上混凝土內(nèi)部質(zhì)量，較傳統(tǒng)方法有明顯優(yōu)勢；但由于其自身的技術(shù)難點(diǎn)，尚處于理論研究和工程應(yīng)用的初步階段。本項(xiàng)目將從超聲接收波的全局信息分解、穩(wěn)健型反演策略與自適應(yīng)反演算法、波速-衰減聯(lián)合反演與少數(shù)據(jù)反演、工程應(yīng)用等方面對混凝土超聲波層析成像方法進(jìn)行較為系統(tǒng)的基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究和理論分析，重點(diǎn)解決現(xiàn)有成像方法的反演結(jié)果難以真實(shí)有效地反映混凝土結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部實(shí)際情況的不足，其成果將在混凝土結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量控制、既有結(jié)構(gòu)性能評價與修復(fù)以及結(jié)構(gòu)健康診斷、結(jié)構(gòu)可靠性評估等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 2100433B

光學(xué)相干層析成像技術(shù)（OCT）作為一種新型的無損、高分辨的光學(xué)斷層三維成像方法，在生物、醫(yī)學(xué)、材料等許多領(lǐng)域中具有非常重要的的應(yīng)用，是光學(xué)影像領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因?yàn)槿S、實(shí)時成像涉及海量數(shù)據(jù)的采集及處理，提高成像速度的方法因而成為目前這一領(lǐng)域的眾所關(guān)注的重要研究內(nèi)容。. 本項(xiàng)目提出一種革命性的高速光計(jì)算方法，徹底突破傳統(tǒng)成像技術(shù)的框架，通過光學(xué)方法直接進(jìn)行成像信息的大數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，可數(shù)量級地縮短處理數(shù)據(jù)的時間，快速完成包含樣品三維結(jié)構(gòu)信息的海量數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)無需后期數(shù)據(jù)處理的實(shí)時三維體成像。我們所提出的高時效光學(xué)計(jì)算技術(shù)將首次應(yīng)用于光學(xué)相干成像系統(tǒng)中，可從原理上徹底擺脫了傳統(tǒng)方法受CCD積分時間和計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度對成像速度的制約，為實(shí)現(xiàn)OCT的實(shí)時三維高速成像提供了一條全新的道路，有望推動OCT繼第一代時域成像、第二代頻域成像，升級為以光計(jì)算為標(biāo)志的第三代成像。

光學(xué)相干層析成像技術(shù)（OCT）作為一種新型的無損、高分辨的光學(xué)斷層三維成像方法，在生物、醫(yī)學(xué)、材料等許多領(lǐng)域中具有非常重要的的應(yīng)用，是光學(xué)影像領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因?yàn)槿S、實(shí)時成像涉及海量數(shù)據(jù)的采集及處理，提高成像速度的方法因而成為目前這一領(lǐng)域的眾所關(guān)注的重要研究內(nèi)容。本課題在基金的支持下，提出了一種基于全光的高速計(jì)算方法，徹底突破了傳統(tǒng)成像技術(shù)的框架，通過光學(xué)方法直接進(jìn)行成像信息的大數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，因而實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級地縮短處理數(shù)據(jù)的時間，快速完成包含樣品三維結(jié)構(gòu)信息的海量數(shù)據(jù)的處理，無需后期再數(shù)據(jù)處理的實(shí)時三維體成像。我們所提出的高時效光學(xué)計(jì)算技術(shù)首次應(yīng)用于光學(xué)相干成像系統(tǒng)中，從原理上徹底擺脫了傳統(tǒng)方法受CCD積分時間和計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度對成像速度的制約，為實(shí)現(xiàn)OCT的實(shí)時三維高速成像提供了一條全新的方法。目前我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)上10mega-A-scan/s處理速率，是迄今OCT無后處理的實(shí)時成像最高速度。我們的這種基于光纖的全光配置光學(xué)計(jì)算系統(tǒng)所構(gòu)建的超高速體成像OCT成像方法，將在臨床手術(shù)導(dǎo)引和監(jiān)測方面發(fā)揮重要作用。

《超聲成像檢測方法的研究與實(shí)現(xiàn)》系統(tǒng)介紹了超聲檢測的基本概念、成像原理、成像方法以及有關(guān)研究的新成果?！冻暢上駲z測方法的研究與實(shí)現(xiàn)》共分為7章，主要內(nèi)容包括C掃描成像、透射層析成像、散射層析成像和反演圖像的處理等四部分。第一部分主要研究C掃描成像顯示方法，并對超聲C掃描成像檢測系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；第二部分主要研究幾何聲學(xué)理論，實(shí)現(xiàn)基于射線理論的層析重建；第三部分主要研究波動聲學(xué)理論，通過建立散射場的代數(shù)描述，轉(zhuǎn)換為不適定問題的求解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)層析重建；第四部分是對超聲反演圖像的處理部分，主要完成圖像的降噪與分割處理。

《超聲成像檢測方法的研究與實(shí)現(xiàn)》可作為普通高等院校信息類等相關(guān)專業(yè)本科生或研究生教材，也可作為相關(guān)科研與工程技術(shù)人員的參考書。