超声相控阵图像动态三维空间定位机理与方法研究

We propose mechanism and method based on 2-D ultrasound image for new 3-D ultrasonic NDT. Which mainly include: 1) Research a new template, which quickly guide the ultrasonic probes on the scanning plane, so greatly save the scan time; (2) Study the template parameters and geometrical calculation of the characteristics for the homologous points matching image calibration algorithm based on space vector provides necessary parameter and characteristic; (3) Investigate the mechanism and method of the space vector algorithm for homologous points coordinate, using homologous points matching algorithm to improve the accuracy of image calibration; (4) Apply the realtime positioning tracking mean-shift method to calculate the centerof the feature point coordinate in the ultrasonic phased array testing image. (5) Propose extended Boolean Sally 7 parameters model using to the phased array images to establish a three-dimensional real-time dynamic image positioning algorithm. The results of this project will provide the basic research and a new method for the subsequent research on ultrasonic testing's three-dimension visualization and the defects automatic analysis. It will promote degree of the vivacity, the interactivity,automation of the ultrasonic NDT.

本项目旨在探索实现三维超声检测的新方法，以一维超声相控阵检测图像为基础，进行图像三维空间定位机理与方法研究。主要包括：(1) 采用一种新型模板，快速引导超声探头对准扫描平面，极大缩短扫描时间；(2) 进行模板参数与几何特征量的计算研究，为基于空间矢量的同源点匹配图像标定算法提供必要的参数及特征量；(3) 研究空间矢量算法建立同源点坐标的机理与方法，应用改进的同源点匹配算法完成超声图像标定，能够提高图像标定的精度；(4) 应用基于外观更新的Mean-shift动态跟踪方法计算超声相控阵检测图像中特征点的中心坐标。(5) 将扩展的7参数布尔莎模型应用于超声相控阵图像的三维空间定位研究中，以建立图像三维空间实时动态定位的算法。本项目的研究成果，将为后续超声图像的三维可视化和缺陷自动识别、智能分析等研究创造基础和条件，以期探索通过计算机三维可视化的方法，提高超声检测的直观性、交互性及自动化程度。

本项目旨在探索实现三维超声检测的新方法，以一维超声相控阵检测图像为基础，进行图像三维空间定位机理与方法研究。主要研究内容、重要结果、关键数据包括：(1) 采用一种新型模板，快速引导超声探头对准扫描平面，极大缩短扫描时间；(2) 进行模板参数与几何特征量的计算研究，为基于空间矢量的同源点匹配图像标定算法提供必要的参数及特征量；(3) 研究空间矢量算法建立同源点坐标的机理与方法，应用改进的同源点匹配算法完成超声图像标定，能够提高图像标定的精度；(4) 应用基于外观更新的Mean-shift动态跟踪方法计算超声相控阵检测图像中特征点的中心坐标。前期创新成果以一维超声相控阵检测图像为对象，致力三维空间定位机理与方法研究，其科意义主要表现在作为后续研究的重要基础，与后续研究关联性:(1)应用新型模板快速引导超声探头定位目标，其几何特征适用于后续机械手自适应目标定位与导航规划；(2)基于外观更新的Mean-shift动态跟踪图像特征点中心坐标，将在后续缺陷自动跟踪与自动分割中发挥作用和深入研究；(3)基于模板参数与几何特征量的空间矢量算法建立同源点坐标的机理与方法研究，与后续图像特征的自动跟踪识别、自动分割，共同构成未来三维可视化的研究得以实现的不可或缺的先决条件。项目研究成果主要包括：发表论著8篇，其中1篇SCI期刊，7篇EI期刊；1部专著；专利3项，其中发明专利2项，实用新型专利1项；培养人材8人，其中国家自然基金项目人材1人，毕业硕士生3人，在读硕士生4人。