[发明专利]一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置

权利要求书

1.一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，包括：

阵列式声波接收模块，该模块上呈矩阵状排列有多个声波信号接收口，用于接收来自检查对象的声波信号；

信号去噪模块，用于对所述声波信号进行去噪处理，得到声波信息；

声学成像模块，用于根据矩阵状排列的多个所述声波信号接收口所接收的所述声波信息的空间排列配置，对检查对象物的状态成像的图像进行合成处理，生成三维声学成像数据；

成像数据分析模块，用于对所述三维声学成像数据进行分析，并根据分析结果生成分析数据；

显示模块，用于将所述三维声学成像数据和所述分析数据同步显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，所述信号去噪模块执行以下步骤：

步骤S100、将每帧所述声波信号转换为矩阵阵列坐标系下的点云数据；

步骤S101、针对所述点云数据中的某个数据点，确定该数据点对应邻域多个数据点的加权系数；

步骤S102、根据所述加权系数，确定对应邻域的权值中心点；

步骤S103、根据所述权值中心点和对应邻域多个数据点的加权系数获得协方差矩阵，并根据协方差矩阵得到对应邻域中所有数据点的数据平面方向及法向量；

步骤S104、将所述权值中心点沿所述数据平面的法向量方向进行偏转，偏转量为对应领域中所有数据点与所述权值中心点的距离在所述数据平面的法向量方向上的投影长度；

步骤S105、将偏转后的所述权值中心点沿所述数据平面方向移动得到数据拟合点，移动距离为该数据点到偏移后的所述权值中心点的距离在所述数据平面上的投影长度；

步骤S106、用所述数据拟合点将该数据点进行替换；

步骤S107、对所述点云数据中的所有数据点进行步骤S101至步骤S106的操作，完成去噪工作，并将完成去噪工作后的声波信号作为声波信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，所述声学成像模块包括单帧重建子模块、图像位置调整子模块、图像合成子模块；其中，

所述单帧重建子模块，用于对所述声波信息进行解析并生成单帧声学图像；

所述图像位置调整子模块，用于将每个所述单帧声学图像转换到预先设定的同一系统坐标系下，并对相邻两个单帧声学图像进行图像位置调整以修正图像中的系统误差，从而完成图像的位置调整工作；

所述图像合成子模块，用于将完成图像位置调整工作的多个单帧声学图像融合得到三维声学成像数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于所述单帧重建子模块包括：

信息解析单元，用于确定所述声波信息所对应的所述声波信号接收口和接收层数以及信号强度信息；

网格搜索单元，用于在矩阵状排列的多个所述声波信号接收口上，将每个所述声波信号接收口上的数据点按照所述接收层数顺序进行排序，并按照预设边长大小的网格搜索相邻的数据点；

三角形面片重建单元，用于将搜索到的数据点依次连接成三角形面片并进行单帧多层重建，得到单帧声学图像。

5.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，所述图像位置调整子模块包括：

重叠区域点集确定单元，用于确定相邻两个单帧声学图像的重叠区域，并获取相邻两个单帧声学图像位于重叠区域内的数据点集；

反向投影单元，用于利用反向投影的方式将前一帧单帧声学图像投影到后一帧单帧声学图像中；

对准矩阵生成单元，用于通过最近点搜索将相邻两个单帧声学图像位于重叠区域内的数据点集中各数据点进行最近邻点迭代处理，并对处于重叠区域边界的数据点进行消除后处理，将两个单帧声学图像进行对准，得到表征所述的两个单帧声学图像之间的旋转或平移关系的对准矩阵；

图像坐标调整单元，用于根据所述对准矩阵对前一帧单帧声学图像位于重叠区域内的点集进行坐标变化，完成图像的位置调整工作。