用于可拆卸和可附接的声学成像传感器的系统和方法技术方案

一些系统包括被配置成接收电磁辐射的电磁成像工具、通信接口、与电磁成像工具和通信接口通信的处理器以及壳体。系统可以包括：第一传感器头，其具有以第一声学传感器阵列布置的第一多个声学传感器元件。通信接口可以经由有线或无线通信提供处理器与传感器头之间的通信。通信接口可以包括：对接端口，其与处理器通信并且被配置成可移除地接收第一传感器头的对应的对接机构。一些系统可以包括：具有第二多个声学传感器元件的第二传感器头。第二传感器头可以可互换地可连接到通信接口和/或第一传感器头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可拆卸和可附接的声学成像传感器的系统和方法相关事项本申请主张于2018年7月24日提交的美国专利申请号62/702,716的优先权，其整个内容通过引用并入到本文中。
技术介绍
当前可用的声学成像设备包括由于各种各样的因素而具有各种频率灵敏度限制的声学传感器阵列配置。例如，一些声学成像设备被设计成对近似20Hz与近似20kHz之间的声频率范围做出响应。其他设备（例如，超声设备）被设计成对近似38kHz与近似45kHz之间的声频率范围做出响应。然而，通常被设计为在20Hz至20kHz频率范围内运行的声学成像设备无法有效地检测更高的频率或对更高的频率进行成像，该更高的频率例如是高达或超过近似50kHz。同样地，被设计为在20kHz至50kHz频率范围内运行的声学或超声设备无法有效地检测较低的频率和/或对较低的频率进行成像，该较低的频率例如是20kHz处或低于20kHz。这可能出于各种各样的原因。例如，针对较低（例如，可听见的）频率进行了优化的传感器阵列通常包含比针对较高（例如，超声波）频率进行了优化的传感器阵列相距更远的个体传感器。除了硬件考虑之外或作为其替代，声学成像的不同计算算法和方法往往更适合于具有不同频率和/或不同的到目标的距离的声信号，从而使得难以确定如何最好地对场景进行声学成像，特别是在没有缺乏经验的用户的情况下。在对不同声频率范围进行成像时的这样的差异部分地是由于不同频率和波长的声波通过空气传播背后的物理现象所致。某些阵列取向、阵列大小和计算方法通常可以更好地适合于具有不同频率特性（例如，可听见的频率、超声频率等）的声信号。类似地，不同的阵列属性和/或计算方法可以更好地适合于到目标的不同距离处的声学场景。例如，针对非常近距离处的目标的近场声全息术、针对更远距离处的目标的各种声学波束形成方法。因此，使用声学阵列（例如，用于声学成像）的声学检查可能需要范围广泛的装备，例如，用于分析具有不同频率范围的声信号，以及在了解不同的硬件和计算技术何时适用于实行声学分析方面的专业能力。这可能会使声学检查变得既费时又费钱，并且可能需要专家来实行这样的检查。例如，用户可能被迫手动选择用于实行声学分析的各种硬件和/或软件。然而，缺乏经验的分析人员可能无法知道针对给定声学分析和/或声学场景的硬件和软件的优选组合。附加地，从场景内部隔离关注的声音可能会提供其自身的挑战，特别是在混乱的场景中，并且可能会使缺乏经验的用户感到乏味且令人沮丧。例如，给定的声学场景（尤其是在嘈杂的环境中）可以包括声信号，该声信号包括任何数量的频率、强度或可能使关注的声信号模糊的其他特性。传统系统往往要求用户在检查之前手动识别各种关注的声学参数，以便分析关注的声音。然而，缺乏经验的用户可能不知道如何最好地隔离和/或识别各种关注的声音。附加地，当在检查同一对象或场景的同时串联使用多种成像技术（例如，可见光、红外线、紫外线、声学或其他成像技术）时，被用来实行不同成像技术的工具的物理布局和/或其他设置（例如，焦点方位）可能会影响分析。例如，每个成像设备的不同位置和/或聚焦方位可能导致视差误差，其中，所得图像可能是未对准的。这可能导致无法正确定位场景内的关注区域和/或问题区域、文档错误以及问题的错误诊断。例如，相对于声学图像数据，如果声学图像数据相对于来自其他成像技术（例如，可见光和/或红外线图像数据）的图像数据是未对准的，则可能难以识别关注的声信号的位置或源。现有的超声测试和检查工具在使用或不使用抛物面天线（parabolicdish）的情况下都采用（一个或多个）超声传感器，以便帮助将声音朝向（一个或多个）接收传感器聚焦。当检测到特定频率的声音时，它通常被显示为上升或下降的数值，或者被显示在设备的显示器上的频率或分贝水平图上。对于许多用户而言，这可能非常令人困惑且不直观。没有实况场景的图像或声音的可视化是可获得的。隔离、定位和分析特定的声音可能是乏味的过程，并且可能会让许多最终用户感到困惑。为了实行适当的分析和报告活动，往往需要附加的上下文信息。先进的声学成像设备有能力产生与场景的静态或实况可视图像进行整合的声音的伪彩色视觉表示。然而，对于不同的应用或者当需要不同水平的性能时，不同的传感器配置和传感器数量往往是优选的。技术人员期望实行不同的应用，其包括近场声学全息术、远场波束形成、声波检查、次声检查和/或超声检查，他们必须使用具有不同传感器配置的声学成像器。例如，用户可能需要一个使用近场声学全息术进行声波检查的设备、一个使用远场声学波束形成进行超声波检查的单独设备。这对用户来说既昂贵又耗时。
技术实现思路
本公开的一些方面涉及声学成像系统。系统可以包括电磁成像工具，该电磁成像工具被配置成接收来自目标场景的电磁辐射，并且输出代表所接收的电磁辐射的电磁图像数据。系统还可以包括通信接口、与电磁成像工具和通信接口通信的处理器以及壳体。在一些系统中，通信接口可以提供第一传感器头与处理器之间的通信。在一些系统中，壳体可以支撑处理器和通信接口。系统还可以包括第一传感器头，该第一传感器头具有布置成第一声学传感器阵列的第一多个声学传感器元件。在一些系统中，通信接口包括对接端口，该对接端口与处理器通信并且集成到壳体中，并且被配置成可移除地接收第一传感器头。该第一传感器头可以包括对接机构，该对接机构被配置成与通信接口的对接端口可移除地对接。在一些示例中，传感器头可以包括电磁成像工具、具有柔性鹅颈管的颈部、具有伸缩部分的颈部和/或无线通信接口。一些系统可以包括附加的传感器头，诸如具有布置成第二声学传感器阵列的第二多个声学传感器元件的第二传感器头。第二传感器头可以可互换地可连接到通信接口。在一些系统中，第二传感器头可以可互换地可连接到第一传感器头。在一些系统中，处理器可以被配置成从电磁工具接收电磁图像数据，并且从声学传感器阵列（例如，与第一传感器头相关联的第一声学传感器阵列，和/或与第二传感器头相关联的第二传感器阵列）接收声学数据。处理器还可以被配置成根据所接收的声学数据生成声学图像数据，并且将所生成的声学图像数据和所接收的电磁图像数据进行组合以生成包括声学图像数据和电磁数据的显示图像。下面在附图和说明书中阐述一个或多个示例的细节。根据本描述和附图以及根据权利要求，其它特征、对象以及优点将是显而易见的。附图说明图1A和1B示出了示例性声学成像设备的正视图和后视图。图2是图示了声学分析系统的示例的组件的功能框图。图3A、3B和3C示出了声学分析系统内的示例性声学传感器阵列配置的示意图。图4A和4B示出了在可见光图像数据和声学图像数据的帧的生成中的视差误差的示意图。图5A和5B示出了可见光图像与声学图像之间的视差校正。图5C和5D是图5A和5B的彩色版本。图6是示出了用于生成将声学图像数据和电磁图像数据进行组合的最终图像的示例性方法的过程流程图。图7是示出了用于从所接收的声信号生成声学图像数据的示例性过程的过程流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学成像系统，其包括：/n电磁成像工具，其被配置成接收来自目标场景的电磁辐射，并且输出代表所接收的电磁辐射的电磁图像数据；/n第一传感器头，其具有布置成第一声学传感器阵列的第一多个声学传感器元件；/n通信接口；以及/n与电磁成像工具和通信接口通信的处理器；以及/n支撑处理器和通信接口的壳体；其中/n处理器被配置成：/n从电磁成像工具接收电磁图像数据；/n经由通信接口从第一声学传感器声学传感器阵列接收声学数据；/n根据所接收的声学数据生成声学图像数据；以及/n将所生成的声学图像数据和所接收的电磁图像数据进行组合，以生成包括声学图像数据和电磁图像数据的显示图像；并且其中/n通信接口提供第一传感器头与处理器之间的通信。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180724 US 62/7027161.一种声学成像系统，其包括：
电磁成像工具，其被配置成接收来自目标场景的电磁辐射，并且输出代表所接收的电磁辐射的电磁图像数据；
第一传感器头，其具有布置成第一声学传感器阵列的第一多个声学传感器元件；
通信接口；以及
与电磁成像工具和通信接口通信的处理器；以及
支撑处理器和通信接口的壳体；其中
处理器被配置成：
从电磁成像工具接收电磁图像数据；
经由通信接口从第一声学传感器声学传感器阵列接收声学数据；
根据所接收的声学数据生成声学图像数据；以及
将所生成的声学图像数据和所接收的电磁图像数据进行组合，以生成包括声学图像数据和电磁图像数据的显示图像；并且其中
通信接口提供第一传感器头与处理器之间的通信。


2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：与处理器通信并且由壳体支撑的显示器，并且其中，处理器被配置成在显示器上呈现所生成的显示图像。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，通信接口包括：与处理器通信并且集成到壳体中的对接端口，所述对接端口被配置成可移除地接收第一传感器头。


4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括：无线电加密狗，其被配置成与对接端口可移除地对接，并且与第一传感器头无线通信，以提供第一传感器头与处理器之间的通信。


5.根据权利要求3或4中任一项所述的系统，其中，第一传感器头包括：对接机构，其被配置成与对接端口可移除地对接，对接机构和对接端口被配置成当对接机构与对接端口对接时，在第一声学传感器阵列与处理器之间提供电通信。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，第一传感器头包括：在对接机构与第一声学传感器阵列之间延伸的颈部。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，颈部包括柔性鹅颈管。


8.根据权利要求6或7中任一项所述的系统，其中，颈部包括伸缩部分。


9.根据权利要求5-8中任一项所述的系统，其中，第一传感器头包括电磁成像工具。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中，电磁成像工具由壳体支撑。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，其中，通信接口包括：被配置成在处理器与第一传感器头之间提供无线通信的无线通信接口。


12.根据权利要求11所述的系统，其中，通信接口包括：蓝牙通信接口，其被配置成在处理器与第一传感器头之间提供蓝牙通信。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的系统，进一步包括：第二传感器头；其中，通信接口提供第二传感器头与处理器之间的选择性通信。


14.根据权利要求13所述的系统，其中，第一传感器头和第二传感器头可互换地可连接到通信接口。


15.根据权利要求1-14中任一项所述的系统，其中，第一传感器头包括：
第一传感器部分，其具有布置成第一声学...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·斯图尔特，D·普拉巴卡，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US