基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法和装置，所述方法包括以下步骤：对散射体进行数据采集，以获取二值函数；对二值函数进行三维傅里叶变换；提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值；根据截面值获取散射声压的傅里叶变换；对散射声压的傅里叶变换进行二维傅里叶反变换得到散射声压。本发明专利技术的获取方法，适用于任何形状的介质，不需要进行简化或者近似，散射声压的求解速度快，且结果精确。且结果精确。且结果精确。

Acquisition method and device of scattered sound pressure based on 3D scanning and Fourier transform

【技术实现步骤摘要】
基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法和装置


[0001]本专利技术涉及超声检测
，具体涉及一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法、一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取装置、一种计算机设备和一种非临时性计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]声散射是声波在均匀介质的传播过程中，由于介质含有非均匀体，如杂质、界面等，其声波信息，如幅度、传播方向、相位或频率等发生变化的现象。三维散射声压的求解尤其复杂，而散射声波的获得对介质的研究有着重要的意义。
[0003]现有的散射声压的求解方法可以分为三大类：解析法、近似法和数值法。解析法仅适合用于边界条件规则的声散射情况；近似法常用方法有几何衍射理论、基尔霍夫近似、Born近似、微扰等，可解决很多无法求得精确解的问题，但这些方法都各有局限性；数值法需要考虑求解的复杂程度。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法，适用于任何形状的介质，不需要进行简化或者近似，散射声压的求解速度快，且结果精确。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法，包括以下步骤：对散射体进行数据采集，以获取二值函数；对所述二值函数进行三维傅里叶变换；提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值；根据所述截面值获取散射声压的傅里叶变换；对所述散射声压的傅里叶变换进行二维傅里叶反变换得到所述散射声压。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，通过下述公式提取预设球面上的截面值：
[0008][0009]其中，O(α
‑
k1,β,r)表示在预设球面上的截面值，k0表示散射体在目标中的波数。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，通过下述公式获取散射声压的傅里叶变换：
[0011][0012]其中，P
s
(x＝l0,β,r)表示距离声源x轴l0处的散射声压的傅里叶变换。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，采用下述公式获取二值函数：
[0014][0015]其中，o(r)表示二值函数，k表示散射体在介质中的波数，k0表示散射体在目标中的波数，c表示介质中的声速，c0表示目标中的声速。
[0016]本专利技术还提出了一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取装置，包括：第一获取模块，用于对散射体进行数据采集，以获取二值函数；第一变换模块，用于对所述二值函数进行三维傅里叶变换；提取模块，用于提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值；第二获取模块，用于根据所述截面值获取散射声压的傅里叶变换；第二变换模块，用于对所述散射声压的傅里叶变换进行二维傅里叶反变换得到所述散射声压。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述提取模块通过下述公式提取预设球面上的截面值：
[0018][0019]其中，O(α
‑
k0,β,r)表示在预设球面上的截面值，k0表示散射体在目标中的波数。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，所述第二获取模块通过下述公式获取散射声压的傅里叶变换：
[0021][0022]其中，P
s
(x＝l0,β,r)表示距离声源x轴l0处的散射声压的傅里叶变换。
[0023]根据本专利技术的一个实施例，所述第一获取模块采用下述公式获取二值函数：
[0024][0025]其中，o(r)表示二值函数，k表示散射体在介质中的波数，k0表示散射体在目标中的波数，c表示介质中的声速，c0表示目标中的声速。
[0026]本专利技术还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法。
[0027]本专利技术还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]本专利技术首先对散射体进行数据采集，以获取二值函数，并对二值函数进行三维傅里叶变换，提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值，并根据截面值获取散射声压的傅里叶变换，对散射声压的傅里叶变换进行二维傅里叶反变换得到散射声压，由此，散射声压的求解速度快，且结果精确，并且适用于任何形状的介质，不需要进行简化或者近似。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法的流程图；
[0031]图2为本专利技术一个实施例的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取装置的方框示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]图1为本专利技术实施例的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法的流程图。
[0034]如图1所示，本专利技术实施例的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法可包括以下步骤：
[0035]S1，对散射体进行数据采集，以获取二值函数。
[0036]根据本专利技术的一个实施例，采用下述公式获取二值函数：
[0037][0038]其中，o(r)表示二值函数，k表示散射体在介质中的波数，k0表示散射体在目标中的波数，c表示介质中的声速，c0表示目标中的声速。
[0039]具体而言，根据亥姆霍兹方程建立数学模型：
[0040][0041]其中，
[0042]式中，P(r)表示介质中的总声压，k表示介质中的波数，k0表示目标中的波数，c表示介质中的声速，c0表示目标中的声速。
[0043]由上述亥姆霍兹方程可知，公式(2)是一个典型的二值函数，因此可以考虑使用二值函数的傅里叶变换来求解散射声压。利用三维扫描仪对散射体进行数据采集，可得到二值函数，记为o(r)。需要说明的是，这里得到的数据，相当于是一个四维数组，在扫描散射体时，可得到扫描点的三维坐标，再加上判断该扫描点在介质中还是在目标中得到的是一个常数，因此，相当于得到的是一个四维数组。
[0044]S2，对二值函数进行三维傅里叶变换。
[0045]具体而言，通过三维傅里叶变换的公式可得到o(r)对应的三维傅里叶变换，公式
如下：O(w,β,r)＝∫o(r)e
‑
j[wx
‑
βy
‑
rz]dr。
[0046]S3，提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值。
[0047]S4，根据截面值获取散射声压的傅里叶变换。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：对散射体进行数据采集，以获取二值函数；对所述二值函数进行三维傅里叶变换；提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值；根据所述截面值获取散射声压的傅里叶变换；对所述散射声压的傅里叶变换进行二维傅里叶反变换得到所述散射声压。2.根据权利要求1所述的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法，其特征在于，通过下述公式提取预设球面上的截面值：其中，O(α
‑
k0,β,r)表示在预设球面上的截面值，k0表示散射体在目标中的波数。3.根据权利要求2所述的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法，其特征在于，通过下述公式获取散射声压的傅里叶变换：其中，P
s
(x＝l0,β,r)表示距离声源x轴l0处的散射声压的傅里叶变换。4.根据权利要求1所述的基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取方法，其特征在于，采用下述公式获取二值函数：其中，o(r)表示二值函数，k表示散射体在介质中的波数，k0表示散射体在目标中的波数，c表示介质中的声速，c0表示目标中的声速。5.一种基于三维扫描与傅里叶变换的散射声压的获取装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于对散射体进行数据采集，以获取二值函数；第一变换模块，用于对所述二值函数进行三维傅里叶变换；提取模块，用于提取经过三维傅里叶变换后的二值函数在预设球面上的截面值；第二获取模块，用于根据所述截面值获取散射声...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚静，韩庆邦，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：