基于射线理论的超声层析成像方法研究

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2、与信息学院论文提交日期２０１５年６月？？－；■■■■■－■Ｖ．．．’．．．．．：．．．：．．：’■．＇？■．？，ResearchofUltrasonicComputedTomographyBasedontheRayTheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：LiuLingjunSupervisor：Prof.WeiGangSouthChinaUniv

3、ersityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN911.7学校代号：10561学号：201110101711华南理工大学博士学位论文基于射线理论的超声层析成像方法研究作者姓名：刘玲君指导教师姓名、职称：韦岗教授申请学位级别：工学博士学科专业名称：信息与通信工程研究方向：超声层析成像技术论文提交日期：2015年6月26日论文答辩日期：2015年9月14日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：戴宪华委员：陈芳炯、马丽红、杨春玲、韦岗＾―—＿

4、—华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈吏的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加臥标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：处比年？月今日予＾君学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定－目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单

5、位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可臥允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论一文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文屈于：□保密，在年解密后适用本授权书。ｅｆ不保密同意在校园网上发布，，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资

6、源总库）），传播学位论文的全部或部分内容。＂＂（请在臥上相应方框内打Ｖ）－作者签名ｉ、：若是日期：处／Ｍ指导教师签名；曰期之ｏ＆Ｊ．＾霉＾＾＾ｉ作联者联系电话；电子邮箱：系地址（含邮编）；摘要超声层析成像技术是指在不损伤待检测物体的情况下，由探头发射超声波进入待检测物体内部，利用接收探头检测超声波。根据该检测数据，依照一定的物理和数学关系，使用计算机反演待检测物体内部某一横截面上的一些物理量的分布图像，如声速和声衰减系数等，从而能更好更直观地描述物体内部结构及质量

7、状况。由于超声波没有电离辐射、对人体无害，设备价格低廉等优点，该技术在地球物理、生物医学、工业探伤等领域得到了广泛应用。基于射线理论的声速层析技术可分为正演和反演两部分：正演是给出速度模型，根据超声在介质中的传播特性，计算出超声波在该模型中的传播路径；反演是根据实际测量走时和正演的传播路径转化成投影方程组，常采用迭代方法逼近求解速度模型。目前超声层析成像技术的不足之处在于：第一，大多数算法仅利用投影数据的信息进行反演，而忽略了待检验材料本身的先验信息，导致重建图像的分辨率不够理想；第二，现有的迭代重建算

8、法采用的误差分配策略会将误差平均分配到多个网格单元，导致背景区域和低速区域的速度彼此干扰。第三，现有的迭代重建算法在每次修正误差后都需实施一次正演过程，而常用正演过程需要考虑所有可能的射线路径，导致算法运算时间较长。本文主要针对工业探伤中待检测材料往往由背景区域和少量缺陷组成的特点，利用待检验材料的稀疏先验特性重建超声速度模型；采用匹配追踪的贪婪优化思路，逐格搜索出与投影数据最匹配的缺陷单元；同时还研究了基于边界线性走时插值的正演算法进一步