[发明专利]一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统及其应用方法

权利要求书

1.一种基于超声波的水下虚拟现实成像系统，其特征在于，包括如下模块：

超声换能器模块，用于发射和接收超声波；

超声相控阵控制模块，用于控制超声换能器模块发射出超声波对水下环境进行检测，并超声换能器模块接收到的反射回来的超声波转化为超声信号，并将超声信号进行传输；

成像处理模块，用于处理从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，依据超声信号进行实时的3D/4D图像建模与3D/4D图像重建；

虚拟影像模块，用于将成像处理模块中建立或重建的3D/4D图像转换为立体图像；

显示模块，用于显示虚拟影像处理完成后的立体图像。

2.根据权利要求1所述的水下虚拟现实成像系统，其特征在于，所述成像处理模块中还设有如下模块：

成像增强模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，对应在3D/4D图像中叠加环境、距离、尺寸信息。

3.根据权利要求2所述的水下虚拟现实成像系统，其特征在于，所述成像增强模块中包含如下模块：

距离测量模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，按照超声测距原理，测量水中异物与检测点之间的距离，并将对应的数据叠加到3D/4D图像中；

尺寸测量模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，按照超声缺陷检测原理测量水中异物是否存在孔洞并判断孔洞的尺寸，最后对应的数据叠加到3D/4D图像中；

水体测量模块，用于依据从超声相控阵控制模块传输而来的超声信号，按照多普勒成像的原理测量水体的流动方向与流动速率，按照声衰减测量的原理测量水体的浑浊程度，最后将对应的数据叠加到3D/4D图像中。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的水下虚拟现实成像系统，其特征在于：所述超声换能器模块由至少一个超声换能器按阵列排布的方式构成。

5.根据权利要求4所述的水下虚拟现实成像系统，其特征在于：所述显示模块为VR设备。

6.一种用于如权利要求1所述基于超声波的水下虚拟现实成像系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

发射超声波，超声相控阵控制模块控制超声换能器模块进行超声波的发射，开始超声检测；

接收超声波，超声波被水中异物碰触并反射回超声换能器模块，进而被超声换能器模块接收，经超声相控阵控制模块处理形成超声信号；

传输信号，超声相控阵控制模块将超声信号传输到成像处理模块；

3D建模，成像处理模块依据超声信号，进行实时的3D/4D图像建模与3D/4D图像重建，并将建立的3D/4D图像传输到虚拟影像模块；

虚拟图像转化，虚拟影像模块将接收到3D/4D图像利用VR技术原理，转化成能够通过显示模块进行显示的立体图像；

图像显示，将立体图像传输至显示模块中，进行显示。

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述3D建模步骤中，还包括如下步骤：

图像增强，成像处理模块中的成像增强模块依据超声信号，进行环境参数的测量，并叠加到3D/4D图像上。

8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，所述图像增强步骤中，还包括如下步骤：

距离测量，按照超声测距原理，对超声信号进行分析，获取水中异物与检测点之间的距离，并叠加到3D/4D图像上；

尺寸测量，按照超声缺陷检测原理，对超声信号进行分析，获取水中异物是否存在孔洞，若存在孔洞，则获取孔洞的尺寸，并叠加到3D/4D图像上；

水体测量，按照多普勒成像原理与声衰减测量原理，对超声信号分析，获取水体的流动方向、流动速率与浑浊程度，并叠加到3D/4D图像上。