一種基于信息融合的超聲相控陣方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于信息融合的超聲相控陣方法，屬于超聲信號處理技術(shù)，所述的算法包括分位圖法和貝葉斯估計兩部分，其中，分位圖法的建立包括以下步驟：取出超聲相控陣探頭各陣元依次單獨采集信號的中位數(shù)、上四分位數(shù)和下四分位數(shù)，得到四分位離散度，求出淘汰點，得到有效數(shù)據(jù)的融合集；貝葉斯估計的建立包括以下步驟：得出各有效數(shù)據(jù)的特征函數(shù)，求出決策函數(shù)，得到風險函數(shù)，提取決策函數(shù)的貝葉斯風險，得出參數(shù)的最有估計值，應(yīng)用本發(fā)明將提高各超聲相控陣陣元所采集信息的利用率，能夠得到對現(xiàn)實環(huán)境更為準確、可靠的描述。
【專利說明】一種基于信息融合的超聲相控陣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于信息融合的超聲相控陣方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]超聲相控陣技術(shù)于上世紀八十年代被提出，初期主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)超聲成像診斷。近年來國內(nèi)外超聲相控陣技術(shù)發(fā)展很快，在醫(yī)學(xué)診斷和工業(yè)檢測等方面的研究很受歡迎。另外，在相控陣的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)的模擬以及實際應(yīng)用等方面也有所進展，相控陣技術(shù)開始走向數(shù)字化。隨著超聲相控陣技術(shù)越來越受人們的重視，也出現(xiàn)了以下難點:超聲相控陣各陣元得到的回波信息具有不同的信號特征，單個信息不能夠全面描述被測體；超聲波在復(fù)合材料中幅值衰減大，所以超聲陣列得到的回波幅度很小，后續(xù)信息不容易處理；當多個陣元同時發(fā)射時，各陣元的發(fā)射波、回波之間會發(fā)生干涉作用，當各波相位不同時，信號強度會減弱。
[0003]根據(jù)上述技術(shù)難點，中國發(fā)明專利申請?zhí)?00810140346.6采用D — S證據(jù)理論融合算法對超聲相控陣多個陣元得到的信息進行數(shù)據(jù)融合，對數(shù)字信號處理器DSP數(shù)據(jù)融合模塊數(shù)據(jù)的特征描述更加準準確。然而，證據(jù)理論具有很強的主觀性，不區(qū)分不確定數(shù)據(jù)信息和不知道的信息，往往會把不知道的信息認為成是等可能得信息。中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210334509.0采用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP)對相控陣各陣元采集的信息進行處理分析，高效完成凸優(yōu)化處理。由于在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練期間，當權(quán)值改變時，會出現(xiàn)圍繞最佳解的振蕩情況，因此BP算法不能在訓(xùn)練期間實現(xiàn)全局誤差最小，只可保證實現(xiàn)局部誤差最小。中國發(fā)明專利申請?zhí)?7109099.8采用傅里葉變換對超聲信號進行頻譜分析；中國發(fā)明專利申請?zhí)?00410011403.2通過提升小波包變換對超聲信號進行濾波，然后利用希爾伯特變換和正交解調(diào)方法對濾波信號進行聯(lián)合時頻分析提取信號在不同頻率段的信息特征。但以上這些特征提取方法都是基于希爾伯特變換和傅里葉變換，所以特征提取速度慢，而又由于相控陣超聲信號是一種非穩(wěn)態(tài)的時變信號，不滿足傅里葉變換的條件，不能準確反映超聲信號的特征。我們要嚴格控制各相鄰發(fā)射陣元之間具有恒定的相位差，通過硬件實現(xiàn)成本很高，比較困難，我們可以用軟件來實現(xiàn)，本發(fā)采用信息融合技術(shù)來解決上述難點。
[0004]信息融合(Information Fusion,或稱為數(shù)據(jù)融合Data Fusion)是電子戰(zhàn)、機器人、系統(tǒng)導(dǎo)航、柔性制造、故障診斷以及數(shù)字圖像處理等領(lǐng)域的一個重要的課題。多傳感器信息融合是一種處理多個或多類傳感器系統(tǒng)的新方法，又可被稱為多元合成、多源關(guān)聯(lián)、混合傳感器或多傳感器融合等，但是有一種更廣泛的說法，即多傳感器信息融合，簡稱為信息融合。它減少了單一傳感器的信息盲區(qū)，提高了多源信息處理結(jié)果的質(zhì)量，有利于檢測人員對檢測情況做出更好的判斷和決策。目前，尚沒有把信息融合技術(shù)用于研究超聲相控陣的相關(guān)文獻和實際應(yīng)用系統(tǒng)。將兩者集合，可以更加靈活而有效地控制聲束，所以，選擇最優(yōu)信息融合算法運用于實際超聲相控陣系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。因此，本發(fā)明采用信息融合【技術(shù)領(lǐng)域】中的其他方法來解決超聲相控陣檢測中信號處理方面存在的技術(shù)難點的可能性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于信息融合的超聲相控陣方法，該方法能夠提高各超聲相控陣陣元所采集信息的利用率，能夠得到對現(xiàn)實環(huán)境更為準確、可靠的描述。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，一種基于信息融合的超聲相控陣方法，其特征在于，包括以下步驟:
(一)超聲相控陣探頭的各個陣元依次單獨采集信號，每個陣元采集到的所有信號組成一個數(shù)組，得到多個數(shù)組；
(二)分位圖法的建立
1)各陣元采集得到的信號組成的各數(shù)組元素都由小到大排列，求出每個數(shù)組的中位數(shù)M、上四分位數(shù)Fl、下四分位數(shù)F2 ；
2)求出信號保留區(qū)間(Pl，P2)，其中dF=F2-Fl, Pl=Fl_a/2*dF, P2=F2+a/2*dF，其中 a為經(jīng)驗值常數(shù)；各數(shù)組元素在區(qū)間內(nèi)的保留，在區(qū)間外的剔除，得到比原來數(shù)組元素個數(shù)少的新數(shù)組，數(shù)組的大小就是最佳融合數(shù)；
(三)貝葉斯估計的建立
1)經(jīng)過分位圖法可以得到新的數(shù)組，求出每個新數(shù)組的m個元素彼此之間的置信距離
測度
【權(quán)利要求】
1.一種基于信息融合的超聲相控陣方法，其特征在于，包括以下步驟: (一)超聲相控陣探頭的各個陣元依次單獨采集信號，每個陣元采集到的所有信號組成一個數(shù)組，得到多個數(shù)組； (二)分位圖法的建立 1)各陣元采集得到的信號組成的各數(shù)組元素都由小到大排列，求出每個數(shù)組的中位數(shù)M、上四分位數(shù)Fl、下四分位數(shù)F2 ； 2)求出信號保留區(qū)間(Pl，P2)，其中
【文檔編號】G06F19/00GK103870686SQ201410082361
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】詹湘琳, 蔡玉杰, 劉岱, 劉濤 申請人:中國民航大學(xué)