專利名稱：用于獲得圖像的方法、系統(tǒng)和探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過由天線發(fā)出的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像的處理方法。它還涉及實(shí)施該處理方法的成像系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的波發(fā)射/接收天線。
尤其是，本發(fā)明的處理將能夠用于通過成像系統(tǒng)形成兩維或三維圖像，該成像系統(tǒng)的主要元件例如為回波描記儀、雷達(dá)或聲納。下文中特別對回波描記用途進(jìn)行了說明，但是當(dāng)雷達(dá)或聲納在近場模式下工作時(shí)，它同樣可用于雷達(dá)或聲納領(lǐng)域。
特別是，已知在回波描記儀中，通常的趨勢是制造裝備有聲發(fā)射/接收探測器的系統(tǒng)，該聲發(fā)射/接收探測器有天線，該天線裝備有排列成一排或多排的大量超聲傳感器。在各種已知類型的聲探測器中，特別有1D聲探測器，該1D聲探測器有包括單排傳感器的天線，該天線有固定聚焦，使它只能在一維空間中掃描聲音。還已知1.5D探測器，該1.5D探測器有包括幾個(gè)對稱控制傳感器排的天線，它們能夠獲得發(fā)射射束的可變聚焦。還已知2D探測器，它們有包括共面?zhèn)鞲衅鞯奶炀€，這些傳感器根據(jù)矩形或方形矩陣進(jìn)行布置。它們可以在空間中沿兩個(gè)射束方向改變發(fā)射和接收射束的方向。
當(dāng)前的趨勢是產(chǎn)生越來越窄的射束，這必然需要越來越嚴(yán)格的時(shí)間約束。這樣，例如在回波描記儀中，探測的最大距離通常大約為20cm，聲束向外-返回的旅行時(shí)間為大約250μs。因此，通過200信道(channel)對將探測的空間進(jìn)行掃描需要50ms，這處于可接受的極限，當(dāng)目標(biāo)組件是生物體的器官時(shí)，不能進(jìn)行信號的Doppler處理。而且，該信道數(shù)目不足以允許在發(fā)射時(shí)可變距離聚焦，且它不適于探測器天線包括大量傳感器的情況，例如天線具有2500個(gè)傳感器的情況。
用于解決該問題的已知方法包括發(fā)射較寬射束，以便減少掃描時(shí)間，該減少的比例等于包含在一個(gè)發(fā)射信道中的接收信道的數(shù)目。不過，這樣的結(jié)果是減小了發(fā)射和接收的主波瓣(lobe)與側(cè)波瓣的總比值。這由

圖1至6所示可知。在圖1中，前三個(gè)示意表示了在發(fā)射時(shí)主波瓣與側(cè)波瓣的PSE比例，在圖2中，當(dāng)發(fā)射和接收波瓣有相同寬度時(shí)，在接收時(shí)的比例PSR相同，在圖3中，總比例PSG對應(yīng)于發(fā)射以及隨后的接收所形成的合成圖形。
圖4至6表示了相同比例PSE、PSR和PSG，當(dāng)發(fā)射射束較寬時(shí)如圖4所示，尤其是與接收射束的關(guān)系如圖5所示，這導(dǎo)致總比例PSG實(shí)際上與比例PSR相等，如圖6所示，其中只表示了很少的接收信道。因?yàn)榭偙壤齈SG直接影響圖像質(zhì)量，因此，發(fā)射圖形變寬將降低圖像質(zhì)量。因此，本發(fā)明用于采用特殊順序的發(fā)射，該發(fā)射可以通過在接收時(shí)進(jìn)行處理而提高總比例PSG，因此該發(fā)射導(dǎo)致獲得良好圖像質(zhì)量。尤其是，它的目標(biāo)是可以獲得比相應(yīng)接收圖形寬得多的發(fā)射圖形，以便能夠大大減小目標(biāo)組件的總照射時(shí)間。
因此，如前所述，本發(fā)明提供了一種處理方法，它可以通過由天線發(fā)射的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像。其中，天線包括至少一排波發(fā)射/接收傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，該處理方法可以用于通過向傳感器提供相同激勵(lì)信號或只由于加權(quán)而不同的信號，從而進(jìn)行一系列相同類型的發(fā)射，這些發(fā)射信號合適交錯(cuò)，以便在每次發(fā)射中產(chǎn)生基本平面波，在傳感器之間的延遲確定成這樣，根據(jù)天線包括一排傳感器還是多排傳感器，所獲得的等相位表面在直線上或在一平面中。
本發(fā)明還涉及系統(tǒng)和該系統(tǒng)的波發(fā)射/接收天線，它們可以通過由天線發(fā)射的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像，所述天線包括至少一排波發(fā)射器/接收器傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的特征，該系統(tǒng)和該天線分別包括用于進(jìn)行上述處理方法的軟件和硬件裝置。
通過下面的說明并結(jié)合下面所述附圖，可以了解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1、2和3分別表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，對于發(fā)射射束、對于同樣寬度的接收射束以及對于發(fā)射加接收的相應(yīng)總和，主波瓣與側(cè)波瓣的比例的實(shí)例。
圖4、5和6分別表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，對于較寬發(fā)射射束、對于較小寬度的接收射束以及對于發(fā)射加接收的相應(yīng)總和，主波瓣與側(cè)波瓣的比例的實(shí)例。
圖7表示了一種已知成像系統(tǒng)，尤其是回波描記系統(tǒng)的示意圖，該圖表示了示例實(shí)例。
圖8和10分別表示了對于線性天線和對于平面天線的順序圖形。
圖9表示了代表用于驅(qū)動(dòng)天線的傳感器的脈沖串的圖形。
圖11和12分別表示了說明信道形狀的視圖。
圖13和14分別表示了說明發(fā)射延遲的視圖。
圖15表示了關(guān)于模糊曲線的加權(quán)的一組曲線。
圖16和20分別表示了通過平面波序列進(jìn)行聲掃描的區(qū)域的視圖。
圖17和18分別表示了通過具有不同方向并相對于該曲線延遲的三個(gè)序列所覆蓋的區(qū)域的視圖。
圖19表示了關(guān)于驅(qū)動(dòng)線性天線的傳感器的脈沖的時(shí)間曲線。
在圖7中表示的成像系統(tǒng)包括天線1，該天線1有大量波發(fā)射器/接收器傳感器，這些傳感器確定了天線，且這些傳感器將能夠允許對限定的工作容積進(jìn)行聲掃描。當(dāng)該系統(tǒng)7為回波描記系統(tǒng)時(shí)，在該工作容積中將布置或放置要進(jìn)行回波描記檢查的組織，且天線1是回波描記探測器天線。這時(shí)，天線1組織成能夠?qū)δ繕?biāo)組件進(jìn)行探測(組織方式將在后面介紹)，尤其是，這些組件的元件位于組織內(nèi)部，且它們以由傳感器確定的方式被照射。該傳感器既用于朝著目標(biāo)發(fā)射信號，也用于恢復(fù)在反射后的信號。如回波描記儀中所知，該信號是超聲波區(qū)域的聲信號。
這里假設(shè)天線1與回波描記儀2相連，該回波描記儀2包括發(fā)射器級3，在該發(fā)射器級3中產(chǎn)生送向天線1的傳感器的激勵(lì)信號。該傳送在時(shí)鐘電路4的脈沖作用下根據(jù)預(yù)定順序以預(yù)定周期進(jìn)行，該時(shí)鐘電路4以普通方式與該發(fā)射器級相連，這里不進(jìn)行介紹。人機(jī)界面5的控制裝置(例如鍵盤或面板類型)使得用戶能夠根據(jù)其要求作用在回波描記儀的各個(gè)構(gòu)成元件上，并可以作用在天線1上。
在發(fā)射階段，激勵(lì)信號以周期性脈沖系列的形式從發(fā)射器級3并通過分離器級6而傳送給天線1的傳感器，接收器級7也與該分離器級6相連。激勵(lì)信號在天線1的傳感器中轉(zhuǎn)變成超聲波脈沖信號。分離器級6能夠防止激勵(lì)信號遮蔽接收器級7。在接收階段由傳感器拾取的、反射的超聲波信號由接收器級進(jìn)行考慮，在接收器級中，它們以可由用戶進(jìn)行選擇確定的方式而組織成在接收信道中集合起來，尤其是用于聚焦目的。信號處理級8可以將由接收器級提供的信號轉(zhuǎn)變成用戶可利用的信號，例如轉(zhuǎn)變成可以在顯示屏9中表示的回波描記圖像。眾所周知，回波描記儀的操作通過可編程的控制單元結(jié)合時(shí)鐘電路4來進(jìn)行可操作的控制，該單元在一定程度上可以并入處理級8中。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過天線進(jìn)行一系列相同類型的發(fā)射，該天線的傳感器(這里假設(shè)相同)以相同的激勵(lì)信號驅(qū)動(dòng)(可以在加權(quán)的情況下)，該激勵(lì)信號恰好錯(cuò)開，這樣，在衍射平面內(nèi)產(chǎn)生波。因此，傳感器之間的延遲設(shè)計(jì)成這樣，即根據(jù)天線的類型，等相位的表面在直線上或在平面內(nèi)，應(yīng)當(dāng)知道，在平面內(nèi)可以是1D、1.5D或2D類型。實(shí)際上，發(fā)射可以用于一維情況，如圖8中示意表示，這時(shí)，天線1’為1D類型，包括一排N個(gè)傳感器10’，或者可以用于二維情況，如圖10中示意表示，這時(shí)天線1”為2D類型，包括傳感器10”矩陣。例如，在圖8中表示了對于1D類型天線1’的四個(gè)平面波w1、w2、w3和w4序列，而在圖10中表示了對于2D類型天線1”的三個(gè)平面波w1、w2和w3序列。在任何情況下，波產(chǎn)生為平面，為此，各個(gè)傳感器的激勵(lì)信號合適錯(cuò)開，如圖9所示，其中表示了與天線1’的傳感器1、2、3…N-1、N的激勵(lì)信號相對應(yīng)的各個(gè)脈沖，這里假設(shè)這些信號隨距離線性變化。
對于近場成像系統(tǒng)，可能包括大量傳感器10’或10”的天線的尺寸相比波長而言較大，而成像系統(tǒng)的范圍比Fresnel距離小，該Fresnel距離由表達(dá)式D2/λ給出，其中D是天線的傳感器排的長度。這時(shí)，在聲掃描容積中產(chǎn)生的波能很好地近似為平面。當(dāng)信號的中心頻率等于3MHz，且所用的線性天線包括256個(gè)間開λ/2(即0.25mm)的傳感器10’時(shí)，天線的長度為256×0.25＝64mm，相應(yīng)的Fresnel距離為642/0.5＝8192mm。因此，該距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200mm，而200mm是回波描記檢測的通常設(shè)計(jì)的最大范圍。
對于恰好包括在上述情況下排列的64個(gè)傳感器的天線，所獲得的Fresnel距離為512mm，它仍然明顯大于前述200mm的通常范圍。在天線以相同并延遲的激勵(lì)信號驅(qū)動(dòng)時(shí)，由這種線性天線以發(fā)射平面波的方式而產(chǎn)生的場包括脈動(dòng)波紋，尤其是在場的邊緣，由于在邊緣處的衍射。引入幅值加權(quán)可以大大減小該脈動(dòng)波紋，同時(shí)不會(huì)明顯改變所產(chǎn)生的波的平面性質(zhì)。
由傳感器排列發(fā)射平面波可以大大減小圖像產(chǎn)生時(shí)間，因?yàn)閱未伟l(fā)射可以照射的表面積等于系統(tǒng)的范圍R乘以該天線的長度的乘積，而普通發(fā)射只照射一個(gè)信道。
不過，盡管由平面波照射能夠以非常大的比例減少照射時(shí)間，但是另一方面，它導(dǎo)致主波瓣與側(cè)波瓣的比例PSG減小。
因此，根據(jù)本發(fā)明，通過基于合成發(fā)射原理采用特殊發(fā)射圖形，從而增加了該主波瓣與側(cè)波瓣的比例PSG。為此，發(fā)射了一系列平面波，這些平面波的方向不同。對于具有給定幾何坐標(biāo)的目標(biāo)點(diǎn)獲得的不同接收信號通過根據(jù)該點(diǎn)的幅值和相位加權(quán)進(jìn)行加和，這樣，可以認(rèn)為在該點(diǎn)范圍內(nèi)重新定相，就象這些波同時(shí)發(fā)射。與普通情況相同，該加權(quán)可以與導(dǎo)致重新定相的加權(quán)稍微不同，以便優(yōu)化最終圖形的質(zhì)量。這樣，對于各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)獲得等效發(fā)射圖形，接收圖形乘以所獲得的發(fā)射圖形將導(dǎo)致比例PSG增加。
將接收信號布置在存儲(chǔ)器中既可以在形成接收信道之前進(jìn)行，也可以在形成接收信道之后進(jìn)行。對于用于接收的天線的傳感器，有一定的選擇自由端，它們可以形成為用于發(fā)射的傳感器的一部分，或者可以不為用于發(fā)射的傳感器的一部分。當(dāng)探測距離較短時(shí)，在接收時(shí)使用減少數(shù)目的傳感器將可以避免孔徑角的過大增加。在某些情況下，交疊或不交疊地構(gòu)成幾個(gè)接收射束也可能是優(yōu)選的方法。
下面將結(jié)合圖11簡單地介紹通過在發(fā)射和接收時(shí)聚焦而形成信道，在圖11中，我們假設(shè)天線布置在x軸上，并發(fā)射聚焦在點(diǎn)F上的波。在位于該軸上的點(diǎn)S發(fā)射的信號由以下公式確定
S(t，x)＝e(t+SF(x)/c)pe(x)其中，e(t)是發(fā)射信號，SF是在S和F之間的距離，c是波的傳播速度，而pe(x)是s(t)的x向加權(quán)。
在點(diǎn)M范圍內(nèi)接收的信號由以下公式表示M(t，f)＝∫S(t-SM(x，M)/c)dx當(dāng)點(diǎn)M與F重合時(shí)，我們得到M(t)＝∫e(t)pe(x)dx。
在位于x軸上的點(diǎn)R處接收的信號由以下公式表示R(t，u)＝M(t-MR(u，M)/c)在接收天線的輸出點(diǎn)總體獲得的信號是Rff(t，M，F(xiàn))＝∫R(t+RF(u)/c)pr(u)該公式可以展開，如下所示Rff(t，M，F(xiàn))＝∫∫e(t+SF(x)/c-SM(x，M)/c-MR(u，M)/c+RF(u)/c)pe(x)pr(u)dxdu元素Rff(t，M，F(xiàn))是對于所接收信號的反射器在M處的分布，當(dāng)發(fā)射信道和接收信道同樣聚焦在F時(shí)，該分布對應(yīng)于模糊圖的空間部分。
當(dāng)點(diǎn)M與F重合時(shí)，有以下公式Rff(t，M，F(xiàn))＝∫∫e(t)pe(x)pr(u)dxdu這對應(yīng)于發(fā)射和接收加權(quán)的乘積。下面將結(jié)合圖12簡單介紹在發(fā)射時(shí)的單個(gè)平面波進(jìn)行的照射以及在接收時(shí)聚焦信道的形成。天線通常布置在曲線或任意表面內(nèi)；為了簡化附圖，它表示為位于x軸上；各傳感器發(fā)射信號，可能是寬帶，產(chǎn)生平面波，即聚焦與無窮遠(yuǎn)，它的波向量的方向?yàn)檠貑卧L度方向V。
當(dāng)波為平面時(shí)，在點(diǎn)M處接收的信號相對于參考點(diǎn)O的延遲等于 相應(yīng)公式寫成M(t)=S(t-OM→.V→/c)]]>在天線的點(diǎn)R處接收的信號由以下公式確定r(t，M，R)＝M(t-MR(x，M)/c)在聚焦后，在接收時(shí)所獲得的信號寫成Rpf(t,M,F)=∫S[t-OM→.V→/c-MR(x,M)/c+RF(X)/c]pr(x)dx]]>在發(fā)射時(shí)由一系列平面波進(jìn)行的照射、在接收時(shí)的聚焦以及在發(fā)射時(shí)合成信道的形成可以在下面確定。
假設(shè)發(fā)射通過進(jìn)行具有不同方向的平面波的一串N次發(fā)射而獲得。對于這N次發(fā)射的各個(gè)接收進(jìn)行記錄，且獲得的接收信號暫時(shí)交錯(cuò)，這樣，形成在發(fā)射時(shí)的合成信道。
通過采用上述相同的表示法，發(fā)射序列n的接收信號由以下公式表示Rpf,n(t,M,F)=∫S[t-OM→.V→n/c-MR(x,M)/c+RF(X)/c]pr(x)dx]]>對于聚焦在F處的合成發(fā)射的接收信號由以下公式表示RSpt(t,M,F)=ΣN=0N-1penRpf,n(t+OF→.V→n/c)]]>或RSpt(t,M,F)=Σn=0N-1∫S[t-FM→.V→n/c-MR(x,M)/c+RF(X)/c]penpr(x)dx]]>該公式中與發(fā)射延遲相對應(yīng)的項(xiàng)與經(jīng)過點(diǎn)F和M的波平面之間的距離成正比，如圖13中示意表示。當(dāng)連接點(diǎn)F和M的直線垂直于向量V，從而在經(jīng)過F的波平面內(nèi)時(shí)，該延遲為零。在頻率f時(shí)的相位變化與表達(dá)式 的值成正比。
對由接收信道引起(聚焦或不聚焦)，并與作為檢查點(diǎn)的函數(shù)而暫時(shí)交疊的不同方向平面波發(fā)射相對應(yīng)的信號進(jìn)行求和就可能采用合成發(fā)射信道形式，這改進(jìn)了發(fā)射接收乘積圖形的特征。下面給出了非限定的實(shí)施例。
當(dāng)發(fā)射包括兩個(gè)等幅值的波，且這兩個(gè)波有相對于V軸線對稱的相應(yīng)方向 和 時(shí)，如圖14示意所示，延遲時(shí)間與 和 成正比。
當(dāng)信號是具有頻率F的正弦曲線時(shí)，接收信號成正比exp(2πjfFM→.V1→/c)+exp(2πjfFM→.V2→/c)=]]>2exp(2πifFM→.υ→/c)cos(2πfFM.sinα/c)]]>即REspf＝2exp(2πjfFT.cosα/c)cos(2πfFH.sinα/c)當(dāng)點(diǎn)M垂直于兩個(gè)發(fā)射波向量 和 的平分線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在發(fā)射的合成聚焦之后，在F處由M接收的信號的影響通過表達(dá)式cos(2π.sinα/λ.x)進(jìn)行加權(quán)。
其中，x是從F到平分線的距離，因此周期λ/sinα獨(dú)立于離天線的距離，因?yàn)閮蓚€(gè)波在它們?yōu)槠矫娴恼麄€(gè)區(qū)域內(nèi)均勻干涉。
當(dāng)有不同角度α的幾個(gè)該類型發(fā)射對通過不同幅值和相位系數(shù)進(jìn)行求和時(shí)，對于不同時(shí)間，獲得的總加權(quán)等于余弦項(xiàng)的總和。因此，在垂直于傳播的平均方向的軸線上，可以通過以函數(shù)對它們進(jìn)行加權(quán)而改進(jìn)圖像的模糊圖，該函數(shù)在特定距離區(qū)域內(nèi)減小。該加權(quán)的效果隨所考慮的點(diǎn)相對于天線的距離而變化，因?yàn)檠厮鲚S線的焦點(diǎn)的寬度為大約(λ/L)D，其中L是天線的長度，D是聚焦距離，見圖15。
例如用于在焦點(diǎn)附近較大距離處引入衰減的加權(quán)將在遠(yuǎn)離該焦點(diǎn)的更短距離處引入該相同衰減。為進(jìn)行糾正，可以產(chǎn)生在距離方面的發(fā)射模式。因此，例如當(dāng)距離變化兩倍時(shí)，波瓣的位置也將以比例2變化。
當(dāng)然，通過非限定實(shí)例給出了上述結(jié)構(gòu)，具有不同的加權(quán)和方向(隨著距離變化或不變化)的其它平面波序列也可以采用。
下面將介紹成像系統(tǒng)的發(fā)射器/接收器系統(tǒng)的天線實(shí)例。它能夠進(jìn)行由一序列平面波構(gòu)成的合成發(fā)射，尤其是，它屬于回波描記系統(tǒng)的探測器天線。該天線將用于發(fā)射一系列平面波，這些平面波的方向大致相同，只是相對于發(fā)射的平均角度有很小的角度差異。在反射后由傳感器接收的信號將在對由相應(yīng)幾何坐標(biāo)確定的各目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行重新定相后進(jìn)行組合。盡管該天線通常用于回波描記儀，但是它也適用于雷達(dá)和聲納，與這些用途領(lǐng)域的普通天線結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明提供了降低成本的天線結(jié)構(gòu)。
對檢查容積的探測通過如上述改變平面波的平均方向而進(jìn)行，該要檢查的容積位于天線前面。
因此，它用于發(fā)射包括一定數(shù)目的平面波的波序列，各平面波能夠?qū)σ欢▍^(qū)域進(jìn)行聲掃描，該區(qū)域確定為矩形，并在平面表示的框架內(nèi)，如圖16所示，圖16中表示了以參考標(biāo)號D1、D2、D3和D4表示的一系列區(qū)域，這些區(qū)域假定通過認(rèn)為是線性的天線而獲得。在各個(gè)區(qū)域中，只要最大距離小于Fresnel距離，所產(chǎn)生的聲場可以認(rèn)為是平面波。所獲得的波序列可以設(shè)想為能夠通過改變平面發(fā)射波的平均角度而探測確定的檢查空間，這樣，它們所屬的區(qū)域D1至D4在一定程度上部分交疊，如圖16所示。還可以采用方向明顯不同的發(fā)射，以便構(gòu)成覆蓋確定檢查區(qū)域的合成發(fā)射圖形。
在各個(gè)照射系列中，每個(gè)連續(xù)的平面波有著與另一個(gè)平面波大致相同的方向，只是相對于發(fā)射的平均角度有很小的角度差異。對檢查容積的掃描通過改變平均方向而實(shí)現(xiàn)。這在圖17中示意表示，在圖17中表示了天線1’和由具有不同方向S1、S2、S3的三個(gè)波序列產(chǎn)生的場覆蓋的區(qū)域，這些方向的相應(yīng)區(qū)域部分部分交疊。
天線1’的傳感器假定由在加權(quán)范圍內(nèi)的相同信號驅(qū)動(dòng)。這些信號為寬帶B且時(shí)間較短，優(yōu)選是大約幾個(gè)1/B，通常，對于3MHz的波帶B為大約幾微秒。將施加給兩個(gè)連續(xù)傳感器的信號分離長度距離p的延遲時(shí)間等于(p/c)sinφ，見圖17和18。當(dāng)與這些傳感器相對應(yīng)的區(qū)域鄰接時(shí)，角度φ由公式sinφ＝D/2L給出，其中D是天線的長度，L是系統(tǒng)的設(shè)想范圍。
當(dāng)傳感器的數(shù)目N相對較大時(shí)，角度相對較大，因此，對于3MHz的平均頻率f、3MHz的波帶以及包括256個(gè)節(jié)距p為0.25mm的傳感器的線性天線，該0.25mm的節(jié)距p對應(yīng)于在頻率f時(shí)的半波長，我們獲得
sinφ＝D/2L＝0.16，其中范圍L固定為200mm。
這時(shí)，所獲得的延遲時(shí)間τ等于26.7ns，因此，施加給第十六傳感器1016’的脈沖I16恰好在施加給第一傳感器101’的脈沖I1結(jié)束后產(chǎn)生，如圖19所示。
因此，根據(jù)它們所連接的回波描記儀2，這時(shí)可以將天線的256個(gè)傳感器以16個(gè)一組分成多組，并因此使多組中相同序列的傳感器通過一個(gè)相同的信號傳輸連線供給，這里并不考慮它們所需的控制連線。
通常，對于范圍L的線性天線，該天線包括N+1個(gè)傳感器，該傳感器以節(jié)距p排列，且發(fā)射脈沖的周期為T，根據(jù)回波描記儀和在上述條件下，在發(fā)射時(shí)可以朝天線發(fā)射恰好N+1/M信號。
M等于商m＝T/(p/c.sin(Np/2L))的整數(shù)部分。
這樣的發(fā)射留下了沒有通過聲掃描的一部分檢查區(qū)域，例如在圖20中的三角形區(qū)域ABH。不過，當(dāng)需要時(shí)可以通過只使用該天線的較小部分來掃描該區(qū)域。對于線性或平面天線，也可以通過同一信號同時(shí)驅(qū)動(dòng)天線的所有傳感器而對該區(qū)域進(jìn)行聲掃描。這可以通過以本領(lǐng)域技術(shù)人員所知范圍內(nèi)的簡單方式將裝置改變成復(fù)用天線的控制信號而實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種處理方法，它能夠通過由天線(1)發(fā)射的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像，所述天線包括至少一排波發(fā)射器/接收器傳感器(10’或10”)，其特征在于通過向傳感器提供相同激勵(lì)信號而進(jìn)行一系列相同類型的發(fā)射，這些激勵(lì)信號合適交錯(cuò)，以便在每次發(fā)射中產(chǎn)生基本平面波，在傳感器之間的延遲確定成這樣，根據(jù)天線包括一排傳感器還是多排傳感器，所獲得的等相位表面在直線上或在一平面中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其中通過采用激勵(lì)信號而產(chǎn)生一系列發(fā)射，這些激勵(lì)信號彼此交錯(cuò)，并可選擇地驅(qū)動(dòng)天線傳感器，以便能獲得一系列不同方向的平面波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其中該發(fā)射序列包括相同性質(zhì)的發(fā)射對，該發(fā)射對在每對范圍內(nèi)相對于選定的傳播平均方向?qū)ΨQ進(jìn)行，每對相對于該平均方向有不同角度(α)，和/或每對有不同幅值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的處理方法，其中對于每一目標(biāo)點(diǎn)，用于一系列發(fā)射的由天線傳感器接收的信號在特別對目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行幅值和/或相位的加權(quán)的情況下加和，以便能通過計(jì)算獲得到達(dá)該點(diǎn)的、重新定相的發(fā)射平面波。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的處理方法，其中對于每一目標(biāo)點(diǎn)，用于一系列發(fā)射的由天線傳感器接收的信號被加和，并被賦予一加權(quán)，該加權(quán)依據(jù)在垂直于傳播的平均方向的軸線上的點(diǎn)的距離的遞減函數(shù)而進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4、5所述的處理方法，其中在形成接收信道之前，一系列發(fā)射的接收信號布置在存儲(chǔ)器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5所述的處理方法，其中在形成接收信道之后，一系列發(fā)射的接收信號布置在存儲(chǔ)器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一個(gè)所述的處理方法，其中用于接收的天線傳感器的數(shù)目相對于用于至少同一系列發(fā)射的天線傳感器的數(shù)目減少。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一個(gè)所述的處理方法，其中傳感器組織成使幾個(gè)獨(dú)立的接收射束形成交疊或不交疊。
10.一種成像系統(tǒng)，能夠通過由系統(tǒng)的天線(1)發(fā)射的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像，所述天線包括至少一排波發(fā)射器/接收器傳感器(10’或10”)，其特征在于它包括軟件和硬件裝置，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的處理方法。
11.一種回波描記成像系統(tǒng)，能夠通過由系統(tǒng)的探測器的聲音天線發(fā)射的超聲波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像，所述天線包括至少一排超聲波發(fā)射器/接收器傳感器，其特征在于它包括軟件和硬件裝置，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的處理方法。
12.一種用于回波描記成像系統(tǒng)的波發(fā)射/接收探測器，能夠通過由所述探測器的天線(1)發(fā)射的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像，所述天線包括至少一排波發(fā)射器/接收器傳感器(10’)，其特征在于構(gòu)成排的傳感器N個(gè)一組分成多組，每個(gè)傳感器與該排包括的各組的相同序列的傳感器多路復(fù)用，所選擇的每組傳感器的數(shù)目為這樣，該排的一傳感器組中的一個(gè)傳感器的、包括脈沖的驅(qū)動(dòng)信號在與下一組的相同序列的傳感器的驅(qū)動(dòng)信號相對應(yīng)的脈沖開始之前終止。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的波發(fā)射/接收探測器，包括在一排中的(N+1)個(gè)傳感器，在該排中，該傳感器以給定節(jié)距(p)分布，且通過給定周期(T)的脈沖控制發(fā)射，其特征在于它設(shè)計(jì)成使該排的傳感器在發(fā)射時(shí)通過給定數(shù)目((N+1)/M)的信號控制，這樣，分母的數(shù)(M)等于商m＝T/(p/c)sin(Np/2L)的整數(shù)部分，其中c是波傳播速度，L是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍。
全文摘要
處理方法、成像系統(tǒng)和探測器將能夠通過由天線(1)發(fā)射的波在所照射的目標(biāo)組件范圍內(nèi)反射后，根據(jù)該反射波抽取圖像，從而獲得圖像，所述天線包括至少一排波發(fā)射器/接收器傳感器。該處理方法用于通過向傳感器提供相同激勵(lì)信號而進(jìn)行一系列相同類型的發(fā)射，這些發(fā)射信號合適交錯(cuò)，以便在每次發(fā)射中產(chǎn)生基本平面波，在傳感器之間的延遲確定成這樣，根據(jù)天線包括一排傳感器還是多排傳感器，所獲得的等相位表面在直線上或在一平面中。
文檔編號A61B8/00GK1476539SQ01819538
公開日2004年2月18日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者讓－路易·韋爾內(nèi), 讓-路易 韋爾內(nèi), 仕魍摺と , 讓－弗朗索瓦·塞利 申請人:塔萊斯公司