一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法：設(shè)計(jì)制作了開(kāi)放式“發(fā)射?氣隙?接收”骨導(dǎo)波遠(yuǎn)端檢測(cè)裝置；利用該骨導(dǎo)波遠(yuǎn)端檢測(cè)裝置得到多模骨導(dǎo)波；聯(lián)合平滑偽維納時(shí)頻分布、Rayleigh–Lamb頻散曲線以及自適應(yīng)窗寬的高斯函數(shù)平滑方法對(duì)檢測(cè)所得多模骨導(dǎo)波進(jìn)行模式分離識(shí)別；利用分離識(shí)別得到的各單模骨導(dǎo)波對(duì)骨表入射點(diǎn)導(dǎo)波進(jìn)行重構(gòu)，有效避免了入射波、反射波對(duì)骨導(dǎo)波檢測(cè)的混疊干擾。
【專利說(shuō)明】
一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及超聲造影成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于開(kāi)放式"發(fā)射-氣隙-接收"骨導(dǎo) 波檢測(cè)裝置與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲成像已廣泛用于骨表肌肉組織系統(tǒng)成像，特別對(duì)肌骨系統(tǒng)腫瘤、骨表皮瓣的 診斷監(jiān)控。當(dāng)超聲作用于骨表時(shí)，骨表皮質(zhì)將產(chǎn)生導(dǎo)波，這種骨導(dǎo)波已經(jīng)引起研究者廣泛關(guān) 注并用于骨質(zhì)定量檢測(cè)。同時(shí)，骨導(dǎo)波向周邊軟組織層泄漏，這將干擾軟組織回波信號(hào)的信 噪比，進(jìn)而可能影響到骨表圖像質(zhì)量。骨導(dǎo)波因其非線性傳播而具有多模式頻散特性，并已 用于檢測(cè)或操控納米液滴、無(wú)包膜微泡和亞微粒子。但是這種檢測(cè)僅利用了導(dǎo)波的線性特 征，而其非線性頻散特性的作用被忽略了。但在實(shí)際研究骨導(dǎo)波的非線性頻散特性時(shí)，需要 提取排除其他雜波干擾的骨導(dǎo)波，然而骨導(dǎo)波中往往包含著入射波和反射波的混疊干擾， 這使得提取骨導(dǎo)波十分困難。
[0003] 同時(shí)，骨導(dǎo)波的分離方法主要有各類改進(jìn)的FFT變換、小波多尺度分析等模式分離 方法，如2D-FFT、S-FFT等。2D-FFT、S-FFT等方法可快速提取導(dǎo)波第一接收波(FAS)速度，但 此類方法更適用于具有固定帶寬比的非平穩(wěn)信號(hào)分析，對(duì)于多階次頻變非平穩(wěn)導(dǎo)波信號(hào)的 分析，嚴(yán)重受到時(shí)頻交叉項(xiàng)的干擾、低信噪比且對(duì)高階導(dǎo)波模式因其在骨皮質(zhì)的快速衰減 而難以準(zhǔn)確分離。為此，Kailiang X.等將錐形核算子引入Wigner-Viler分布形成Zhao-Atlas-Marks分布。另外，非線性調(diào)頻小波變換(Chirplet)可準(zhǔn)確分離各頻率分量、有效抑 制混疊干擾與虛假頻率分量，但少有肌骨系統(tǒng)導(dǎo)波分析的應(yīng)用案例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)在提取骨導(dǎo)波過(guò)程中入射波與反射波的混疊干擾難以濾除的困難，本發(fā)明提 出了一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] (1)利于基于發(fā)射-氣隙-接收模型的裝置將骨導(dǎo)波檢測(cè)中的入射波和反射波限制 在發(fā)射區(qū)；
[0007 ] (2)聯(lián)合平滑偽維納時(shí)頻分布、Ray 1 e i gh - Lamb頻散曲線以及自適應(yīng)窗寬的高斯函 數(shù)平滑方法對(duì)單模骨導(dǎo)波進(jìn)行分離識(shí)別；
[0008] (3)經(jīng)過(guò)步驟(2)后，利用各單模骨導(dǎo)波的聲壓波形、衰減系數(shù)和傳播速度對(duì)入射 點(diǎn)骨導(dǎo)波進(jìn)行重構(gòu)。
[0009] 所述基于發(fā)射-氣隙-接收模型的裝置包括兩個(gè)之間留有氣隙的水箱，兩個(gè)水箱相 對(duì)側(cè)的壁面上設(shè)置有孔，兩孔上覆蓋有橡膠片，兩橡膠片上設(shè)置有用于供骨樣本穿入對(duì)應(yīng) 側(cè)水箱的孔，該孔內(nèi)設(shè)置有密封固定部件;兩個(gè)水箱的內(nèi)壁設(shè)置有吸聲材料層;其中一個(gè)水 箱內(nèi)設(shè)置有用于發(fā)射入射角為Θ、發(fā)射頻率為f的入射波的線陣探頭，另一個(gè)水箱內(nèi)設(shè)置有 接收角為0的水聽(tīng)器。
[ΟΟ?Ο]所述氣隙厚度<3mm。
[0011] 所述步驟(2)具體包括以下步驟：
[0012] (2.1)調(diào)整入射角Θ和接收角P以及骨導(dǎo)波傳播距離d，在骨導(dǎo)波檢測(cè)中對(duì)混疊的多 模骨導(dǎo)波在時(shí)域進(jìn)行分離；
[0013] (2.2)對(duì)多模骨導(dǎo)波時(shí)域波形進(jìn)行SPWV時(shí)頻分析，得到多模骨導(dǎo)波SPWV時(shí)間-頻率 能量分布；
[0014] (2.3)依據(jù)Rayleigh-Lamb頻散方程，計(jì)算測(cè)試骨樣本的各單模導(dǎo)波的頻厚積-相 速度頻散曲線；
[0015] (2.4)依據(jù)測(cè)試骨樣本皮質(zhì)材料信息、入射波頻率f和各單模骨導(dǎo)波的頻厚積-相 速度頻散曲線，計(jì)算各單模骨導(dǎo)波的頻厚積-群速度頻散曲線；
[0016] (2.5)將頻厚積-群速度頻散曲線進(jìn)行坐標(biāo)翻轉(zhuǎn)變換得到群速度-頻率頻散曲線， 將群速度-頻率頻散曲線與所得的多模骨導(dǎo)波SPWV時(shí)間-頻率能量分布一一耦合匹配，從而 識(shí)別各單模骨導(dǎo)波的對(duì)稱與反對(duì)稱模式；
[0017] (2.6)若多模骨導(dǎo)波在時(shí)域能夠分離，則選擇窗寬與各單模骨導(dǎo)波持續(xù)時(shí)間相適 應(yīng)的高斯函數(shù)進(jìn)行移動(dòng)平滑點(diǎn)乘，按到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)間先后順序分離各單模骨導(dǎo)波聲壓波形 p〇
[0018] 若多模骨導(dǎo)波在時(shí)域難以分離，則依據(jù)SPWV時(shí)間-頻率能量分布，確定各單模骨導(dǎo) 波的中心頻率與帶寬，依次對(duì)各單模骨導(dǎo)波進(jìn)行帶通頻域?yàn)V波以分離各單模骨導(dǎo)波聲壓波 形P〇
[0019] 所述步驟(3)具體包括以下步驟：
[0020] (3.1)改變骨導(dǎo)波傳播距離d，測(cè)得以下模式為j的單模骨導(dǎo)波的非線性傳播參數(shù)， 包括:衰減系數(shù)a j、傳播速度Vj:
[0023]其中，N為測(cè)試次數(shù)，djk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式為j的單模骨導(dǎo)波傳播距離； Vjk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式為j的單模骨導(dǎo)波的峰值強(qiáng)度;tjk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的 模式為j的單模骨導(dǎo)波的到達(dá)時(shí)間，其中到達(dá)時(shí)間t為單模骨導(dǎo)波首次幅值超過(guò)5%峰值強(qiáng) 度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻；
[0024] (3.2)依據(jù)模式為j的單模骨導(dǎo)波的聲壓波形W、衰減系數(shù)4、傳播速度巧與骨導(dǎo)波 傳播距離山，重構(gòu)出入射點(diǎn)i處各單模骨導(dǎo)波聲壓波形P#:
[0025] Pji(t-dj/vj) = (l+ajdj/ Apj(t)) Xpj(t-dj/vj)
[0026] 其中，為單模骨導(dǎo)波聲壓波形W經(jīng)傳播距離山后的幅值改變；
[0027] (3.3)依據(jù)重構(gòu)得到的入射點(diǎn)各單模骨導(dǎo)波聲壓波形P#，重構(gòu)出入射點(diǎn)i處多模骨 導(dǎo)波的聲壓波形PLi。
[0029]
[0030] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0031] 1、設(shè)計(jì)了一種骨導(dǎo)波的遠(yuǎn)端檢測(cè)裝置，用一空氣隙隔離了入射波、反射波的混疊 干擾，裝置簡(jiǎn)單，開(kāi)放式的多點(diǎn)檢測(cè)方式操作簡(jiǎn)便。
[0032] 2、提出了骨導(dǎo)波分離、識(shí)別與重構(gòu)的成套方法，準(zhǔn)確快捷地對(duì)骨導(dǎo)波所含有的諸 多單模式導(dǎo)波進(jìn)行分離、識(shí)別并重構(gòu)，為骨導(dǎo)波非線性頻散特性的研究提供了提取骨導(dǎo)波 的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為基于發(fā)射-氣隙-接收模型的骨導(dǎo)波檢測(cè)實(shí)驗(yàn)原理框圖；
[0034] 圖2為發(fā)射-氣隙-接收模型的結(jié)構(gòu)圖，其中，（a)為模型正視圖，（b)為同徑環(huán)狀凸 體側(cè)視圖；
[0035] 圖3為基于發(fā)射-氣隙-接收模型測(cè)得的骨導(dǎo)波；
[0036] 圖4為基于SPWV時(shí)頻分析-頻散曲線的單模骨導(dǎo)波單模式分離識(shí)別；
[0037] 圖5為基于單模骨導(dǎo)波的水-骨表界面入射點(diǎn)的導(dǎo)波重構(gòu)波形；
[0038] 圖中：1為左側(cè)水箱，2為氣隙，3為右側(cè)水箱，4為同徑環(huán)狀凸體，5為骨樣本，6為支 撐固定部件，7為吸聲材料，8為排水口，9為凹槽，10為橡膠薄片，11為密封固定部件。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)敘述。
[0040] 本發(fā)明主要提出在入射波和反射波混疊干擾情況下，提取出骨導(dǎo)波，其關(guān)鍵在于 在排除入射波和反射波干擾的同時(shí)，提取出骨表純導(dǎo)波。為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了基于發(fā)射-氣 隙-接收模型的實(shí)驗(yàn)裝置，將入射波和反射波限制在發(fā)射區(qū)，并在接收檢測(cè)區(qū)檢測(cè)多模骨導(dǎo) 波，通過(guò)聯(lián)合SPWV時(shí)頻分布、Ray le igh-Lamb頻散曲線以及自適應(yīng)窗寬的高斯函數(shù)平滑方法 對(duì)檢測(cè)到的多模骨導(dǎo)波進(jìn)行分離、識(shí)別，最后利用各單模骨導(dǎo)波相關(guān)信息對(duì)入射點(diǎn)骨導(dǎo)波 進(jìn)行重構(gòu)。
[0041] 步驟一:設(shè)計(jì)基于模塊化設(shè)備的開(kāi)放式"發(fā)射-氣隙-接收"骨導(dǎo)波遠(yuǎn)端檢測(cè)裝置， 其結(jié)構(gòu)部件如下，參見(jiàn)圖1:
[0042] (1)該裝置的主體包括：左右兩側(cè)水箱以及兩水箱之間的窄小空氣隙2(厚度〈 3mm)，參見(jiàn)圖2;
[0043] (2)左側(cè)水箱1的右壁，以及右側(cè)水箱3的左壁均按最大可測(cè)試骨樣本直徑開(kāi)孔；
[0044] (3)所述孔向箱壁兩側(cè)設(shè)有含一凹槽9的同徑環(huán)狀凸體4(與孔直徑相同），松弛的 橡膠薄片10覆蓋在孔表面，橡膠薄片10四周被固定在凹槽9槽體中，測(cè)試骨樣本5貫穿兩橡 膠薄片，并被兩側(cè)水箱內(nèi)的支撐固定部件6固定；
[0045 ] (4)兩側(cè)水箱內(nèi)壁固定了一定厚度(3mm~10mm)的吸聲材料7，測(cè)試骨樣本5被純水 淹沒(méi)；
[0046] (5)左側(cè)水箱1為發(fā)射區(qū)，Sonix-Touch的線陣探頭以一入射角Θ發(fā)射頻率為f的入 射波，在該側(cè)水箱激勵(lì)測(cè)試骨樣本產(chǎn)生骨導(dǎo)波；
[0047] (6)右側(cè)水箱3為骨導(dǎo)波接收檢測(cè)區(qū)，直徑為0.5mm的針式水聽(tīng)器（Precision Acoustics Ltd.，Dorchester,UK)以一接收角#在該側(cè)水箱檢測(cè)從骨表傳來(lái)的骨導(dǎo)波，接收 檢測(cè)區(qū)的針式水聽(tīng)器與發(fā)射區(qū)的線陣探頭的距離為d(即骨導(dǎo)波傳播距離）；
[0048] (7)骨導(dǎo)波的時(shí)域波形經(jīng)過(guò)輔助放大器放大后被數(shù)據(jù)采集卡CS14100(Gage Applied，Inc · Lachine，QC，Canada)米集記錄；
[0049] (8)入射波發(fā)射與骨導(dǎo)波接收同時(shí)被數(shù)字化超聲成像系統(tǒng)Sonix-Touch同步控制；
[0050] (9)入射角Θ和接收角P由角度儀調(diào)控，骨導(dǎo)波傳播距離d由三維掃描系統(tǒng)5800PR調(diào) 控。依據(jù)Snell定律，調(diào)整入射角Θ、接收角W以及骨導(dǎo)波傳播距離d，檢測(cè)得到在時(shí)域基本分 離的多模骨導(dǎo)波。
[0051 ]步驟二：聯(lián)合平滑偽維納（smoothed-pseudo Wigner-Ville，SPWV)時(shí)頻分布、 Rayleigh-Lamb頻散曲線以及自適應(yīng)窗寬的高斯函數(shù)平滑方法對(duì)單模骨導(dǎo)波進(jìn)行分離識(shí) 另IJ，其步驟如下：
[0052] (1)對(duì)檢測(cè)得到的多模骨導(dǎo)波時(shí)域波形進(jìn)行SPWV時(shí)頻分析，得到多模骨導(dǎo)波的 SPWV時(shí)間-頻率能量分布；
[0053] (2)依據(jù)Rayleigh-Lamb頻散方程，計(jì)算測(cè)試骨樣本的各單模導(dǎo)波的頻厚積-相速 度頻散曲線；
[0054 ]描述導(dǎo)波相速度的方程即為Ray 1 e i gh-Lamb頻散方程：
[00611式中：ko為沿骨表水平方向的波數(shù)，b為1/2骨表厚，ω為角頻率，ω =2Jif，cl為縱波 速度，cs為橫波速度，相速度(^ = ω /ko;
[0062] (3)依據(jù)測(cè)試骨樣本皮質(zhì)材料信息(厚度，泊松比，以及楊氏模量）、入射波頻率f和 各單模骨導(dǎo)波的頻厚積-相速度頻散曲線，計(jì)算骨表各單模導(dǎo)波的頻厚積-群速度頻散曲 線；
[0063] 群速度可表示為：
[0064] cg = d ω /dko
[0065] 將ko= ω/cp代入上式，有
[0067]式中:ko為沿板水平方向的波數(shù)，ω為角頻率，ω =23Tf，Cp為相速度；
[0068] (4)將頻厚積-群速度頻散曲線進(jìn)行坐標(biāo)翻轉(zhuǎn)變換得到群速度-頻率頻散曲線，與 測(cè)得各單模骨導(dǎo)波的SPWV時(shí)間-頻率能量分布一一耦合匹配，準(zhǔn)確識(shí)別各單模骨導(dǎo)波對(duì)稱 0與反對(duì)稱(4)模式；
[0069] (5)如檢測(cè)所得多模骨導(dǎo)波在時(shí)域基本分離，則選擇窗寬與各單模骨導(dǎo)波持續(xù)時(shí) 間相適應(yīng)的高斯函數(shù)進(jìn)行移動(dòng)平滑點(diǎn)乘，按到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)間先后順序準(zhǔn)確分離各單模骨導(dǎo) 波聲壓波形P;如檢測(cè)所得多模骨導(dǎo)波在時(shí)域難以分離，則依據(jù)SPWV時(shí)間-頻率能量分布，確 定各單模骨導(dǎo)波的中心頻率與帶寬，依次對(duì)各單模骨導(dǎo)波進(jìn)行帶通頻域?yàn)V波以分離各單模 骨導(dǎo)波聲壓波形P。
[0070]步驟三:利用各單模骨導(dǎo)波相關(guān)信息對(duì)入射點(diǎn)骨導(dǎo)波進(jìn)行重構(gòu)，其步驟依次如下： [0071] (1)在開(kāi)放式"發(fā)射-氣隙-接收"骨導(dǎo)波遠(yuǎn)端檢測(cè)裝置中，改變骨導(dǎo)波傳播距離d， 測(cè)得的模式為j的骨表單模導(dǎo)波的非線性傳播參數(shù)，包括:衰減系數(shù)傳播速度^計(jì)算公 式如下：
[0074]其中，N為測(cè)試次數(shù)，djk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式為j的骨表單模導(dǎo)波傳播距 離;V#為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式為j的骨表單模導(dǎo)波的峰值強(qiáng)度;tjk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn) 測(cè)得的模式為j的骨表單模導(dǎo)波的到達(dá)時(shí)間。其中到達(dá)時(shí)間t為骨表單模導(dǎo)波首次幅值超過(guò) 5%峰值強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。
[0075] (2)依據(jù)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得模式為j的單模骨導(dǎo)波的聲壓波形W、衰減系數(shù)傳播速度 與距離山，重構(gòu)出入射點(diǎn)i處各單模骨導(dǎo)波聲壓波形Pjl;計(jì)算公式如下：
[0076] Pji(t-dj/vj) = (l+ajdj/ Apj(t)) Xpj(t-dj/vj)
[0077] 其中，△ 為單模骨導(dǎo)波聲壓波形W經(jīng)傳播距離山后的幅值改變。
[0078] (3)依據(jù)重構(gòu)得到的入射點(diǎn)各單模骨導(dǎo)波聲壓波形P#，重構(gòu)出入射點(diǎn)i處多模骨導(dǎo) 波的聲壓波形PLi
[0080] η表示模式數(shù)量。
[0081] 應(yīng)用舉例
[0082]選擇牛脛骨皮質(zhì)（厚度2mm，泊松比0.34,楊氏模量19.76GPa)作為入射波激勵(lì)對(duì) 象，即骨樣本，在接收端獲得骨導(dǎo)波波形。橡膠薄片10固定于同徑環(huán)狀凸體4上的環(huán)狀凹槽 9,橡膠薄片10的中間有一小孔，使得骨樣本可以穿過(guò)，小孔內(nèi)設(shè)置密封固定部件11，具有使 骨樣本與橡膠薄片緊密結(jié)合并阻止水箱中的純水進(jìn)入氣隙2的作用。支撐固定部件6具有支 撐固定骨樣本并使骨樣本兩端保持水平的作用，水箱內(nèi)壁粘貼的吸聲材料7為吸聲海綿。依 據(jù)Snell定律，調(diào)整入射角Θ為34°、接收角P為27°以及骨導(dǎo)波傳播距離d為30mm，檢測(cè)得到 在時(shí)域基本分離的多模骨導(dǎo)波。檢測(cè)到的接收端的骨導(dǎo)波時(shí)域波形如圖3所示。本發(fā)明涉及 算法均在matlab平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)，各個(gè)模式骨導(dǎo)波SPWV能量分布與其頻散曲線的匹配識(shí)別 如圖4所示，可以看出，按時(shí)間順序，骨導(dǎo)波模式分別為S0和A1。最終，根據(jù)各單模骨導(dǎo)波重 構(gòu)出入射點(diǎn)骨導(dǎo)波，如圖5所示。從而實(shí)現(xiàn)了入射點(diǎn)骨導(dǎo)波的重構(gòu)提取。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 利于基于發(fā)射-氣隙-接收模型的裝置將骨導(dǎo)波檢測(cè)中的入射波和反射波限制在發(fā) 射區(qū)； (2) 聯(lián)合平滑偽維納時(shí)頻分布、Rayleigh-Lamb頻散曲線以及自適應(yīng)窗寬的高斯函數(shù)平 滑方法對(duì)單模骨導(dǎo)波進(jìn)行分離識(shí)別； (3) 經(jīng)過(guò)步驟(2)后，利用各單模骨導(dǎo)波的聲壓波形、衰減系數(shù)和傳播速度對(duì)入射點(diǎn)骨 導(dǎo)波進(jìn)行重構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法，其特征在于:所述基 于發(fā)射-氣隙-接收模型的裝置包括兩個(gè)之間留有氣隙（2)的水箱，兩個(gè)水箱相對(duì)側(cè)的壁面 上設(shè)置有孔，兩孔上覆蓋有橡膠片，兩橡膠片上設(shè)置有用于供骨樣本(5)穿入對(duì)應(yīng)側(cè)水箱的 孔，該孔內(nèi)設(shè)置有密封固定部件（11);兩個(gè)水箱的內(nèi)壁設(shè)置有吸聲材料層;其中一個(gè)水箱內(nèi) 設(shè)置有用于發(fā)射入射角為Θ、發(fā)射頻率為f的入射波的線陣探頭，另一個(gè)水箱內(nèi)設(shè)置有接收 角為P的水聽(tīng)器。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法，其特征在于:所述氣 隙(2)厚度<3mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法，其特征在于:所述步 驟(2)具體包括以下步驟： (2.1) 調(diào)整入射角Θ和接收角P以及骨導(dǎo)波傳播距離d，在骨導(dǎo)波檢測(cè)中對(duì)混疊的多模骨 導(dǎo)波在時(shí)域進(jìn)行分離； (2.2) 對(duì)多模骨導(dǎo)波時(shí)域波形進(jìn)行SPWV時(shí)頻分析，得到多模骨導(dǎo)波SPWV時(shí)間-頻率能量 分布； (2.3) 依據(jù)Rayleigh-Lamb頻散方程，計(jì)算測(cè)試骨樣本的各單模導(dǎo)波的頻厚積-相速度 頻散曲線； (2.4) 依據(jù)測(cè)試骨樣本皮質(zhì)材料信息、入射波頻率f和各單模骨導(dǎo)波的頻厚積-相速度 頻散曲線，計(jì)算各單模骨導(dǎo)波的頻厚積-群速度頻散曲線； (2.5) 將頻厚積-群速度頻散曲線進(jìn)行坐標(biāo)翻轉(zhuǎn)變換得到群速度-頻率頻散曲線，將群 速度-頻率頻散曲線與所得的多模骨導(dǎo)波SPWV時(shí)間-頻率能量分布一一耦合匹配，從而識(shí)別 各單模骨導(dǎo)波的對(duì)稱與反對(duì)稱模式； (2.6) 若多模骨導(dǎo)波在時(shí)域能夠分離，則選擇窗寬與各單模骨導(dǎo)波持續(xù)時(shí)間相適應(yīng)的 高斯函數(shù)進(jìn)行移動(dòng)平滑點(diǎn)乘，按到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)間先后順序分離各單模骨導(dǎo)波聲壓波形P。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法，其特征在于:若多模 骨導(dǎo)波在時(shí)域難以分離，則依據(jù)SPWV時(shí)間-頻率能量分布，確定各單模骨導(dǎo)波的中心頻率與 帶寬，依次對(duì)各單模骨導(dǎo)波進(jìn)行帶通頻域?yàn)V波以分離各單模骨導(dǎo)波聲壓波形P。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種骨導(dǎo)波檢測(cè)與分離、識(shí)別及重構(gòu)方法，其特征在于:所述步 驟(3)具體包括以下步驟： (3.1)改變骨導(dǎo)波傳播距離d，測(cè)得以下模式為j的單模骨導(dǎo)波的非線性傳播參數(shù)，包 括:衰減系數(shù)a j、傳播速度Vj:其中，N為測(cè)試次數(shù)，djk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式為j的單模骨導(dǎo)波傳播距離;Vjk為 在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式為j的單模骨導(dǎo)波的峰值強(qiáng)度;tjk為在第k個(gè)檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得的模式 為j的單模骨導(dǎo)波的到達(dá)時(shí)間，其中到達(dá)時(shí)間t為單模骨導(dǎo)波首次幅值超過(guò)5%峰值強(qiáng)度對(duì) 應(yīng)的時(shí)刻； (3.2) 依據(jù)模式為j的單模骨導(dǎo)波的聲壓波形W、衰減系數(shù)傳播速度與骨導(dǎo)波傳播 距離山，重構(gòu)出入射點(diǎn)i處各單模骨導(dǎo)波聲壓波形PJ1: Pji(t-dj/vj) = (l+ajdj/ Δ pj(t)) Xpj(t-dj/vj) 其中，A W為單模骨導(dǎo)波聲壓波形W經(jīng)傳播距離山后的幅值改變； (3.3) 依據(jù)重構(gòu)得到的入射點(diǎn)各單模骨導(dǎo)波聲壓波形P#，重構(gòu)出入射點(diǎn)i處多模骨導(dǎo)波 的聲壓波形PLi。
【文檔編號(hào)】A61B8/08GK106063711SQ201610349135
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日 公開(kāi)號(hào)201610349135.8, CN 106063711 A, CN 106063711A, CN 201610349135, CN-A-106063711, CN106063711 A, CN106063711A, CN201610349135, CN201610349135.8
【發(fā)明人】萬(wàn)明習(xí), 王弟亞, 蘇哲, 宗瑜瑾, 鐘徽
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)