[发明专利]基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法及系统

权利要求书

1.基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，包括步骤：

S1、以第一预设距离为步长，标定多个与麦克风阵列平行的虚平面；

S2、选择其中一个虚平面，麦克风阵列成像仪在该虚平面上按预设轨迹移动第二预设距离；

S3、分别基于移动过程中的多个位置处麦克风阵列成像仪接收到的声源信号形成多个波束；

S4、基于形成的多个波束进行声源成像，并记录该虚平面成像热力图的最大值；

S5、重复步骤S2-S4，直至完成所有虚平面成像热力图的最大值记录；

S6、比较所有虚平面成像热力图的最大值大小，选取最大数值对应的成像热力图作为声源三维成像图；

步骤S3中，每隔预设时间，基于当下位置处麦克风阵列成像仪中每个麦克风阵元接收到的声源信号形成波束，从而得到多个位置处相应的多个波束。

2.根据权利要求1所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，步骤S1中，第一预设距离为0.05m-0.1m。

3.根据权利要求1所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，步骤S2中，预设轨迹为一直线。

4.根据权利要求1所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，步骤S2中，麦克风阵列成像仪移动速度为1m/s-3m/s。

5.根据权利要求1所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，步骤S2中，第二预设距离为5m-7m。

6.根据权利要求1所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，步骤S3中，所述基于当下位置处麦克风阵列成像仪中每个麦克风阵元接收到的声源信号形成波束，具体包括以下步骤：

S3.1、对所有麦克风阵元接收到的声源信号进行时间对齐；

S3.2、对时间对齐后的声源信号进行加权求和处理，以形成波束。

7.根据权利要求1所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，步骤S3中，预设时间为0.1秒-0.5秒。

8.基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像系统，基于权利要求1-7任一项所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法，其特征在于，包括麦克风阵列成像仪、虚平面标定模块，麦克风阵列成像仪包括依次联接的麦克风阵列、波束形成模块、成像模块、比较模块以及显示模块，虚平面标定模块与麦克风阵列联接；

虚平面标定模块，用于以第一预设距离为步长，构建多个与麦克风阵列平行的虚平面；

麦克风阵列，用于分别在每个虚平面上按预设轨迹移动第二预设距离，并在移动过程中接收声源信号；

波束形成模块，用于分别基于麦克风阵列在每个虚平面上多个位置处接收到的声源信号，形成每个虚平面相应的多个波束；

成像模块，用于分别基于每个虚平面相应的多个波束进行声源成像，以得到每个虚平面的成像热力图，并记录每个虚平面成像热力图的最大值；

比较模块，比较所有虚平面成像热力图的最大值大小，并选取最大数值对应的成像热力图作为声源三维成像图；

显示模块，用于显示声源三维成像图。

9.根据权利要求8所述的基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像系统，其特征在于，波束形成模块包括联接的时间对齐单元、加权单元；

时间对齐单元，用于对相应位置处麦克风阵列中每个麦克风阵元接收到的声源信号进行时间对齐；

加权单元，用于对时间对齐后的声源信号进行加权求和处理，以形成相应位置处的波束。