JPH0458632B2 - - Google Patents
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- JPH0458632B2 JPH0458632B2 JP60292766A JP29276685A JPH0458632B2 JP H0458632 B2 JPH0458632 B2 JP H0458632B2 JP 60292766 A JP60292766 A JP 60292766A JP 29276685 A JP29276685 A JP 29276685A JP H0458632 B2 JPH0458632 B2 JP H0458632B2
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- wave propagation
- propagation function
- hologram
- ultrasonic
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は超音波ホログラフイによる像再生装
置に関するものであり、例えば、超音波を用いて
金属材中の欠陥を検出し、その欠陥像を高解像度
で実時間的に表示することのできる超音波非破壊
検査のための像再生装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an image reproduction device using ultrasonic holography, and for example, detects a defect in a metal material using ultrasonic waves and enhances the image of the defect. The present invention relates to an image reproduction device for ultrasonic nondestructive testing that can display images in high resolution in real time.
第4図は、合成開口法に基づく従来の超音波ホ
ログラフイによる像再生装置を例示するブロツク
図である。図において、1は平面上あるいは曲面
上をスキヤンしつつ各々のスキヤン点で超音波信
号を送受する超音波送受信子、2は超音波送受信
子1による超音波の送受によつて映像化しようと
する対象物体、3はパルサ/レシーバ部であつ
て、超音波送受信子1より超音波を対象物体2に
送信するための駆動電気パルス(もしくは連続)
信号を超音波送受信子1に供給し、かつ、超音波
送受信子1によつて受信された対象物体2からの
超音波反射信号を適当なレベルまで増幅するため
のもの、4は検波部であつて、超音波送受信子1
より対象物体2に送信した信号と対象物体2から
反射された信号との位相検波を行い、ホログラム
信号を得るためのもの、5はA/D部であつて、
検波部4の出力であるホログラム信号をA/D変
換し、デイジタル量としての数値ホログラムを得
るためのもの、6はホログラムメモリ部であつ
て、A/D部5で得られた数値ホログラムを各々
のスキヤン点に対応して格納するためのもの、7
は後述する像再生計算に必要な波動について、あ
らかじめ計算された空間波動伝播関数を格納して
いる空間波動伝播関数メモリ部、8は信号処理部
であつて、ホログラムメモリ部6内の各々のスキ
ヤン点に対応した数値ホログラムと空間波動伝播
関数メモリ部7内の空間波動伝播関数とにより像
再生計算を実行するためのもの、9は画像表示部
であつて、信号処理部8で得られた対象物体2の
像を出力表示するためのもの、10はコントロー
ル部であつて、超音波の送受のタイミング等、装
置全体の動作タイミングを制御するためのもので
ある。次に、この第4図に示した従来の超音波ホ
ログラフイによる像再生装置における像再生計算
について説明する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a conventional image reproduction device using ultrasonic holography based on the synthetic aperture method. In the figure, 1 is an ultrasonic transmitter/receiver that sends and receives ultrasound signals at each scan point while scanning on a flat or curved surface, and 2 is an ultrasonic transmitter/receiver 1 that attempts to create images by transmitting and receiving ultrasonic waves. The target object, 3, is a pulser/receiver unit that generates driving electric pulses (or continuous pulses) for transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic transmitter/receiver 1 to the target object 2.
4 is a detection unit for supplying a signal to the ultrasonic transceiver 1 and amplifying the ultrasonic reflected signal from the target object 2 received by the ultrasonic transceiver 1 to an appropriate level; Ultrasonic transmitter/receiver 1
5 is an A/D section for performing phase detection between the signal transmitted to the target object 2 and the signal reflected from the target object 2 to obtain a hologram signal;
A hologram memory unit 6 converts the hologram signal output from the detection unit 4 into a digital form to obtain a numerical hologram as a digital quantity, and stores each numerical hologram obtained in the A/D unit 5. 7 for storing corresponding scan points of
8 is a spatial wave propagation function memory section that stores spatial wave propagation functions calculated in advance for waves necessary for image reconstruction calculations, which will be described later; and 8 is a signal processing section that processes each scan signal in the hologram memory section 6. 9 is an image display unit for performing image reconstruction calculation using the numerical hologram corresponding to the point and the spatial wave propagation function in the spatial wave propagation function memory unit 7; A control unit 10 is used to output and display an image of the object 2, and is used to control the operation timing of the entire apparatus, such as the timing of transmitting and receiving ultrasonic waves. Next, image reconstruction calculations in the conventional image reconstruction apparatus using ultrasonic holography shown in FIG. 4 will be explained.
第4図におけるホログラムメモリ部6内に格納
されている数値ホログラムは、スキヤン点位置座
標(X、Y)の関数にされており、その像再生計
算は次式に従つて行なわれている。 The numerical hologram stored in the hologram memory section 6 in FIG. 4 is made into a function of scan point position coordinates (X, Y), and its image reproduction calculation is performed according to the following equation.
F(X,Y)=∫x-X=L/2 x-X=-L/2∫y-Y=L/2 y-Y=-L/2H
(X,Y)・G(x−X,y−Y)dxdy……(1)
ここに、Fは像分布関数、Hはホログラム、G
は空間波動伝播関数であり、(1)式でのG(x,y)
はホログラムH式の形式で決まる空間波動伝播関
数である。数値ホログラムに対する像再生処理
は、(1)式を離散化した次式の計算によつてなされ
る。F(X,Y)=∫ xX=L/2 xX=-L/2 ∫ yY=L/2 yY=-L/2 H
(X, Y)・G(x-X,y-Y)dxdy...(1) Here, F is the image distribution function, H is the hologram, and G
is the spatial wave propagation function, and G(x,y) in equation (1)
is a spatial wave propagation function determined by the hologram H formula. Image reconstruction processing for a numerical hologram is performed by calculating the following equation, which is a discretization of equation (1).
F(kx,ky)=kx-ox=a
〓kx-nx=-a ky-oy=b
〓ky-ny=-b
H(nx,ny)・G(kx−nx,ky−ny) ……(2)
ここに、kx,kyは再生像ピクセルのアドレス、
nx,nyは数値ホログラムのアドレスであり、空
間波動伝播関数Gは、ビームの広がりで決まる合
成開口長の範囲(−akx−nxa、−bky
−nyb)で定義されていればよく、これをあ
らかじめ計算して第4図の空間波動伝播関数メモ
リ部7に格納しておき、同じく第4図に示す信号
処理部8によつて(2)式の積和演算を行なうように
されることになる。なお、この信号処理部8は、
マイコン技術を用いた処理プロセツサであつた
り、汎用計算機によつて像再生計算を行なうもの
であつたりするのが現状である。F (kx, ky) = kx-ox=a 〓 kx-nx=-a ky-oy=b 〓 ky-ny=-b H (nx, ny)・G (kx−nx, ky−ny) …… (2) Here, kx and ky are the addresses of the reconstructed image pixels,
nx, ny are the addresses of the numerical hologram, and the spatial wave propagation function G is the range of synthetic aperture length determined by the beam spread (-akx-nxa, -bky
-nyb), which is calculated in advance and stored in the spatial wave propagation function memory section 7 shown in FIG. The product-sum operation of the expressions will be performed. Note that this signal processing section 8 is
Currently, there are processors that use microcomputer technology, or general-purpose computers that perform image reconstruction calculations.
従来の合成開口法に基づく超音波ホログラフイ
による像再生装置は、上記されたように、(2)式に
従つて像再生計算を実行する信号処理部8とし
て、いわゆるマイコンレベルの処理プロセツサを
用いたり、または、オフライン的に汎用計算機を
用いたりしているため、所望の再生像を得るため
に多くの時間を必要として、例えば、超音波送受
信子1が像再生のために必要な所定のスキヤン領
域のスキヤン終了後、直ちに当該再生像を見るこ
とができないことから、この種の超音波ホログラ
フイによる像再生装置を各種の産業のために適用
する上での支障があるという問題点があつた。
As mentioned above, the image reconstruction device using ultrasonic holography based on the conventional synthetic aperture method uses a so-called microcomputer-level processor as the signal processing unit 8 that executes image reconstruction calculations according to equation (2). Or, because a general-purpose computer is used off-line, it takes a lot of time to obtain a desired reconstructed image. Since the reconstructed image cannot be viewed immediately after the scanning is completed, there has been a problem in that this type of image reconstruction device using ultrasonic holography is difficult to apply to various industries.
この発明は上記ような問題点を解決するために
なされたもので、超音波送受信子の所定スキヤン
領域における全てのスキヤンが終了すると同時に
対象物体の再生像を得ることができる合成開口法
に基づくホログラフイによる像再生装置を得るこ
とを目的とする。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is a holographic system based on the synthetic aperture method that can obtain a reconstructed image of a target object at the same time as all scans in a predetermined scan area of an ultrasonic transmitter/receiver are completed. The object of the present invention is to obtain an image reproduction device according to the present invention.
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る超音波ホログラフイによる像再
生装置は、合成開口法に基づき超音波の送受信子
をスキヤンして超音波を送受しながら対象物体か
らの反射波より得られるホログラムを用いて像再
生を行う超音波ホログラフイによる像再生装置に
おいて、各スキヤン毎に得られるホログラムから
逐次行う像再生処理のために、あらかじめ算出し
ておいた超音波の波長及びホログラム面と再生面
の空間座標により決まる空間波動伝播関数を格納
する空間波動伝播関数メモリ部、この空間波動伝
播関数メモリ部内の前記空間波動伝播関数を順次
アクセスするためのアドレスカウンタ、このアド
レスカウンタのアドレス制御に基づいて前記ホロ
グラムと前記空間波動伝播関数との積和を求める
乗算器及び第1の加算器、再生像を格納する再生
像メモリ部、前記アドレスカウンタのアドレス及
び前記送受信子のスキヤン位置に基づいて、積和
結果を前記再生像と累算するために前記再生像メ
モリ部から対応する再生像を読出すためのアドレ
スを求める第2の加算器、並びに前記第2の加算
器のアドレス制御に基づいて前記積和結果と前記
再生像を累算する累算器を備え、前記ホログラム
面の座標と前記空間波動伝播関数とから決まる再
生像座標上でコヒーレント加算するものである。[Means for Solving the Problems] The image reproduction device using ultrasonic holography according to the present invention scans an ultrasonic transmitter/receiver based on the synthetic aperture method, and while transmitting and receiving ultrasonic waves, it detects reflected waves from a target object. In an image reproduction device using ultrasonic holography that reproduces an image using the obtained hologram, the ultrasound wavelength and hologram surface calculated in advance are used for image reproduction processing that is performed sequentially from the hologram obtained for each scan. A spatial wave propagation function memory section that stores a spatial wave propagation function determined by the spatial coordinates of the reproduction surface, an address counter for sequentially accessing the spatial wave propagation function in this spatial wave propagation function memory section, and an address control for this address counter. a multiplier and a first adder that calculate the product sum of the hologram and the spatial wave propagation function based on the address of the address counter and a scan position of the transmitter/receiver; , a second adder for determining an address for reading a corresponding reconstructed image from the reconstructed image memory section in order to accumulate the product-sum result with the reconstructed image, and based on address control of the second adder. and an accumulator for accumulating the product-sum result and the reconstructed image, and performs coherent addition on the reconstructed image coordinates determined from the coordinates of the hologram surface and the spatial wave propagation function.
この発明によれば、送受信子の各スキヤン点毎
にデイジタル化された数値ホログラムデータを得
て、次に続くスキヤン動作までに逐次像再生処理
を行ない、ある所定のスキヤン以前の像再生結果
と加算し、これを更新された像再生結果にしてい
く操作がくり返されて、全てのスキヤン動作の終
了と同時に画像化対象領域の再生像が得られる。
According to this invention, digitized numerical hologram data is obtained for each scan point of the transmitter/receiver, sequential image reconstruction processing is performed before the next scan operation, and the image reconstruction results are added to the image reconstruction results before a certain predetermined scan. Then, the operation of converting this into an updated image reconstruction result is repeated, and a reconstructed image of the imaging target area is obtained at the same time as all scanning operations are completed.
この発明の実施例装置についての説明に先立
ち、第3図を参照しながら、この発明に適用され
る像再生処理の原理的な説明およびそのために必
要な演算処理のし方の説明をしておく。
Before explaining the embodiment of the apparatus of the present invention, the principle of image reproduction processing applied to the present invention and the calculation processing necessary therefor will be explained with reference to FIG. .
初めに、前記第3図を参照しながら、この発明
における像再生処理について原理的な説明をす
る。この第3図において、11は超音波送受信子
の各スキヤン点に対応して得られる数値ホログラ
ムH、12は空気波動伝播関数G、13は再生像F
であり、ある所定の1スキヤン点で得られた数値
ホログラムH11上の数値ホログラムデータと空
間波動伝播関数Gとの積をとり、数値ホログラム
11上の座標、すなわちその当該スキヤン点の位
置座標と空間波動伝播関数G12の座標とから決
まる再生像F13上の複数個の再生像座標上で、
この結果を割りふる。そして、この結果を、当該
スキヤン点に関する割りふり以前に再生像F13
上で既に割りふりが終つている再生像F13上の
同一の再生像座標の結果とコヒーレント加算し、
この加算結果を改めて再生像座標の値にしてい
く。このような処理は、所定スキヤン領域のスキ
ヤン開始点で超音波送受信子が反射波を受信して
位相検波すると同時に開始されるものであり、上
記像再生処理が行なわれている間に前記超音波送
受信子を移動させ、この移動と上記の像再生処理
との双方が終了してから、次に続くスキヤン点に
対する送受信操作が順次にくり返されていくこと
によつて、所定のスキヤン領域のスキヤン終了時
には像再生処理も完了するようにされることにな
る。 First, with reference to FIG. 3, the principle of image reproduction processing in the present invention will be explained. In this Figure 3, 11 is a numerical hologram H obtained corresponding to each scan point of the ultrasonic transmitter/receiver, 12 is an air wave propagation function G, and 13 is a reconstructed image F.
The product of the numerical hologram data on the numerical hologram H11 obtained at one predetermined scan point and the spatial wave propagation function G is calculated, and the coordinates on the numerical hologram 11, that is, the position coordinates of that scan point and the spatial On a plurality of reconstructed image coordinates on the reconstructed image F13 determined from the coordinates of the wave propagation function G12,
Allocate this result. Then, this result is applied to the reproduced image F13 before the allocation regarding the scan point.
Coherently add the result of the same reproduced image coordinates on the reproduced image F13, which has already been allocated above,
The result of this addition is again used as the value of the reproduced image coordinates. Such processing is started at the same time as the ultrasonic transmitter/receiver receives a reflected wave and detects the phase at the scan start point of a predetermined scan area. After moving the transmitter/receiver and completing both this movement and the above-mentioned image reconstruction processing, the transmitter/receiver is sequentially repeated for the next scan point, thereby reproducing the scan of a predetermined scan area. At the end of the process, the image reproduction process will also be completed.
次に、この発明に必要な演算処理のし方につい
て説明する。この発明で用いられる合成開口法に
基づく超音波ホログラフイによる像再生処理によ
れば、位相検波を行なうことにより前記第3図に
示す数値ホログラムH11である複素ホログラム
Hr,Hiが得られ、像再生時に用いられる空間波
動伝播関数G12も複素数で与えられ、Gr,Gi
となることから、再生像F13は次の計算を行な
うことによつて得られる。 Next, the method of performing the arithmetic processing necessary for this invention will be explained. According to the image reproduction processing by ultrasonic holography based on the synthetic aperture method used in this invention, by performing phase detection, a complex hologram, which is the numerical hologram H11 shown in FIG.
Hr, Hi are obtained, the spatial wave propagation function G12 used during image reconstruction is also given as a complex number, and Gr, Gi
Therefore, the reconstructed image F13 can be obtained by performing the following calculation.
F=H・G=(Hr・Gr−Hi・Gi)+j(Hr・Gi+Hi・Gr
)……(3)
いま、画像化対象領域を像再生するために超音
波送受信子をスキヤンする回数がNx×NYであ
り、合成開口長で決まる空間波動伝播関数G12
はMx×MY個の点に対応してあるものとすると、
再生像F13のため領域としては(NX+MX)×
(NY+MY)個の点だけ用意しておけばよい。先
ず、スキヤン動作を開始する前に再生像領域の各
点の値をすべて“0”にしておき、次いで、超音
波送受信子を順次スキヤンして、このスキヤン動
作毎に複素ホログラムを得てから、(3)式で示す像
再生処理を行ない、この再生処理結果を再生像F
13上へ割りふる。このときのスキヤン点の座標
を(nx,ny)(nx=0、1、2、…、Nx−1.ny
=0、1、2、…NY−1)とし、空間波動伝播
関数Gのアドレス座標を(mx,my)(mx=0、
1、2、…、Mx−1.my=0、1、2、…、MY
−1)とすると、像再生領域に再生処理結果を割
りふり、この再生処理結果と当該スキヤン以前の
再生像F13の値とをコヒーレント加算し、改め
てこの加算結果を格納すべきアドレスはnx+
mx,ny+myとすればよい。このような操作を
スキヤン動作毎に逐次行なうことにより、全体的
な画像化対象領域の再生像は、所定のスキヤン回
数の最後のスキヤンが終了した後に前記最後のス
キヤン点の複素ホログラムに対する処理を行な
い、画像化対象領域の再生結果の絶対値を求める
ことによつて、(2)式で与えらえる再生像分布関数
が得られる。このとき、再生像の中で充分に合成
開口長がとられている領域は、再生像領域(Nx
+Mx、NY+MY)の両端からそれぞれMx、MY
だけ内側に入つた部分であつて、その大きさは
(Nx−Mx、NY−MY)となり、この領域が画像
化対象領域にされる。F=H・G=(Hr・Gr−Hi・Gi)+j(Hr・Gi+Hi・Gr
)...(3) Now, the number of scans of the ultrasonic transmitter/receiver to reproduce the image of the imaging target area is Nx×N Y , and the spatial wave propagation function G12 is determined by the synthetic aperture length.
Assuming that corresponds to Mx×M Y points,
Since the reconstructed image F13, the area is (N X + M X ) ×
You only need to prepare (N Y + M Y ) points. First, before starting the scan operation, all values at each point in the reconstructed image area are set to "0", and then the ultrasonic transmitter/receiver is sequentially scanned to obtain a complex hologram for each scan operation. Perform the image reconstruction processing shown in equation (3), and use the result of this reconstruction processing as the reconstructed image F.
13 Allocate above. The coordinates of the scan point at this time are (nx, ny) (nx=0, 1, 2, ..., Nx−1.ny
=0, 1, 2,...N Y -1), and the address coordinates of the spatial wave propagation function G are (mx, my) (mx = 0,
1, 2,…, Mx−1.my=0, 1, 2,…, M Y
-1), the reproduction processing result is allocated to the image reproduction area, this reproduction processing result is coherently added to the value of the reconstructed image F13 before the relevant scan, and the address where this addition result should be stored is nx +
You can use mx, ny + my. By sequentially performing such operations for each scan operation, the reconstructed image of the entire imaging target area is processed for the complex hologram at the last scan point after the last scan of the predetermined number of scans is completed. By determining the absolute value of the reproduction result of the imaging target area, the reproduction image distribution function given by equation (2) can be obtained. At this time, the area in the reconstructed image where the synthetic aperture length is sufficient is the reconstructed image area (Nx
+Mx, N Y +M Y ) respectively Mx, M Y
This is the part that is inward, and its size is (Nx - Mx, N Y - M Y ), and this area is set as the imaging target area.
こゝで、第1図を参照しながら、この発明の一
実施例について説明する。この第1図は複素ホロ
グラムデータから像再生演算を行なうための信号
処理部のブロツク図であり、この第1図におい
て、5a,5bは複素ホログラム信号をデイジタ
ル化するA/D部、14a,14bはラツチ、1
5a,15b,15c,15dは乗算器、16
a,16bは空間波動伝播関数Gを格納するため
に2次元的に配列された空間波動伝播関数メモリ
部、17a,17bは空間波道伝播関数の所定の
値を呼びだすためのアドレスを設定するアドレス
カウンタ、18はデータの符号を反転させる符号
反転器、19a,19b、22a,22bは加算
器、20a,20bは再生像Fを格納する再生像
メモリ部、21a,21bは超音波送受信子のス
キヤン位置を示す駆動部アドレス、23a,23
bは累算器である。また、ラツチ14a,14
b、乗算器15a〜15d、アドレスカウンタ1
7a,17b、乗算器23a,23bに付加され
ている矢印は、ある所定のコントロール部(図示
されない)により、ある所要のタイミングでトリ
ガがかけられて、必要な動作をすることを示して
いる。この信号処理部においては、複素ホログラ
ムHr,Hiが各スキヤン点で得られる都度、(3)式
に従つて演算を行ない、再生像メモリ部20a,
20bの指定されたアドレスにおけるデータとの
コヒーレント加算を行なう。このような演算を行
つている間に超音波送受信子のスキヤンを行な
い、スキヤンが終了し、かつ必要な演算が終了し
た後に、次に続くスキヤン点に対応した超音波送
受信を行なう。 An embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a signal processing unit for performing image reproduction calculations from complex hologram data. In FIG. 1, 5a and 5b are A/D units that digitize complex hologram signals; is latch, 1
5a, 15b, 15c, 15d are multipliers, 16
a and 16b are spatial wave propagation function memory sections arranged two-dimensionally to store the spatial wave propagation function G, and 17a and 17b are used to set addresses for calling predetermined values of the spatial wave propagation function. 18 is a sign inverter that inverts the sign of data; 19a, 19b, 22a, and 22b are adders; 20a and 20b are reproduced image memory sections that store the reproduced image F; and 21a and 21b are ultrasonic transceivers. Drive unit address indicating scan position, 23a, 23
b is an accumulator. In addition, the latches 14a, 14
b, multipliers 15a to 15d, address counter 1
The arrows attached to the multipliers 7a, 17b and the multipliers 23a, 23b indicate that they are triggered at a certain required timing by a certain predetermined control section (not shown) and perform necessary operations. In this signal processing section, each time a complex hologram Hr, Hi is obtained at each scan point, calculation is performed according to equation (3), and the reconstructed image memory section 20a,
A coherent addition is performed with the data at the designated address of 20b. While performing such calculations, the ultrasonic transmitter/receiver is scanned, and after the scan is completed and the necessary calculations are completed, ultrasonic transmission/reception corresponding to the next successive scan point is performed.
以下、第2図をも参照しながら、上記された信
号処理部の動作について説明する。この第2図
は、第1図における信号処理部の1回の像再生処
理に関する各部のタイミングとデータの動きとを
示すための説明図である。複素ホログラム信号
Hr、HiはA/D部5a,5bでデイジタル化さ
れ、A/D操作の終了タイミングで、このデータ
はラツチ14a,14bにより保持される。この
ラツチ操作のタイミングでアドレスカウンタ17
a,17bがセツトされ、空間波動伝播関数Gを
格納した空間波動伝播関数メモリ部16a,16
bの2次元アドレス(nx、ny)が指定され、そ
の指定されたアドレスに格納されていたデータ
Gr、Giがアクセスされる。なお、この空間波動
伝播関数Gデータは、外部の計算機等であらかじ
め求めておき、これを例えば8ビツトの整数値に
規格化してから、空間波動伝播関数メモリ部16
a,16bに格納されているものである。そし
て、このアクセスされたデータは乗算器15a〜
15dに入力され、前記アクセスがなされてから
所定の時間後に安定化する。このデータが安定化
してから、乗算器15a〜15dに乗算スタート
トリガをかけて必要な乗算を行なう。この乗算器
15a〜15dの出力は、それぞれに、Hr・
Gr、HiGi、Hr・Gi、HiGrであり、この中で、
乗算器15dの出力はさらに符号反転器18を通
つて−HiGiとなる。この乗算および符号反転に
必要な時間だけ遅れた前記安定化したデータは、
次いで、加算器19a,19bにより加算され
て、(HrGr−HiGi)および(HrGi+HiGr)と
なる。一方、駆動部アドレス21a,21bは
XYスキヤン位置(Nx、NY)を示しており、加
算器22a,22bは、それぞれに、アドレスカ
ウンタ17a,17bの値nx、nyとNx、NYと
を加算して、前記演算結果の(Hr・Gr−Hi・
Gi)および(HrGi+HiGr)をコヒーレント加算
すべき再生像メモリ部20a,20bの2次元ア
ドレスを与える。この2次元アドレス(Nx+
nx,NY+ny)によりアクセスされた再生像デー
タは累算器23a,23bの出力側に接続されて
おり、前記演算結果(Hr・Gr−HiGi)および
(HrGi+HiGr)が累算器23a,23bに入力
されるよりも早く安定化する。そして、(HrGr
−HiGi)および(HrGi+HiGr)が累算器23
a,23bに入力され安定化してから累積スター
トトリガをかけ、この累算終了後に、その累算結
果を再生像メモリ部20a,20bのアドレス
(Nx+nx,NY+ny)に書込む。このデータ書込
みが終わつた後、アドレスカウンタ17a,17
bを進めて次の演算を行なつていき、空間波動伝
播関数Gの全データについて所要の演算が終了し
てから、次の送受信を行ない、上述されたと同様
な処理をくり返していく。なお、このような演算
を行なうために必要な時間は、この発明実施例装
置によれば、乗算器15a〜15dで所要の乗算
をしてから再生像メモリ部20a,20bにデー
タを書き込むまで、1μs以下の程度である。通常、
合成開口処理を行なうために必要な空間波動伝播
関数は100×100点程度であれば充分であり、この
場合、ある1個の複素ホログラムデータを処理す
るための時間は10ms程度となり、超音波の送受
信を含めても約20ms毎にスキヤン動作をくり返
すことができ、したがつて、最後の送受信を行な
つてから約10ms後には所望の再生像が得られる
ことから、画像化対象領域の像再生を実時間的に
行なうことができるものである。また、逐次画像
再構成処理を実行していくので、連続的に画像化
対象面をつなぎ合わせていくことにより、画像化
対象面の大きさを無限にとることができる。例え
ば、対象物体2が画像表示部9の中心にないとき
は、画像化対象領域を変えることにより、対象物
体2を画像表示部9の中心に表示させることがで
きるものである。 The operation of the signal processing section described above will be explained below with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the timing of each section and the movement of data regarding one image reproduction process of the signal processing section in FIG. 1. complex hologram signal
Hr and Hi are digitized by the A/D sections 5a and 5b, and at the end timing of the A/D operation, this data is held by the latches 14a and 14b. At the timing of this latch operation, the address counter 17
a, 17b are set, and the spatial wave propagation function memory sections 16a, 16 store the spatial wave propagation function G.
The two-dimensional address (nx, ny) of b is specified, and the data stored at the specified address
Gr and Gi are accessed. Note that this spatial wave propagation function G data is obtained in advance using an external computer, etc., and after normalizing it to, for example, an 8-bit integer value, it is stored in the spatial wave propagation function memory section 16.
a, 16b. Then, this accessed data is stored in multipliers 15a to 15a.
15d, and becomes stable after a predetermined period of time after the access is made. After this data is stabilized, a multiplication start trigger is applied to the multipliers 15a to 15d to perform necessary multiplication. The outputs of the multipliers 15a to 15d are respectively Hr·
Gr, HiGi, Hr・Gi, HiGr, among which,
The output of the multiplier 15d further passes through the sign inverter 18 and becomes -HiGi. The stabilized data, delayed by the time necessary for this multiplication and sign inversion, is
Next, they are added by adders 19a and 19b, resulting in (HrGr-HiGi) and (HrGi+HiGr). On the other hand, the drive unit addresses 21a and 21b are
The adders 22a and 22b add the values nx, ny and Nx, N Y of the address counters 17a and 17b, respectively, and calculate the result of the calculation ((Nx, N Y ) . Hr・Gr−Hi・
Gi) and (HrGi+HiGr) are to be coherently added to the two-dimensional addresses of the reconstructed image memory sections 20a and 20b. This two-dimensional address (Nx+
The reproduced image data accessed by nx, N Y +ny) is connected to the output sides of accumulators 23a and 23b, and the calculation results (Hr・Gr−HiGi) and (HrGi+HiGr) are connected to the output sides of accumulators 23a and 23b. stabilizes faster than input. And (HrGr
−HiGi) and (HrGi+HiGr) are in the accumulator 23
After the signal is input to the input terminals a and 23b and stabilized, an accumulation start trigger is applied, and after the accumulation is completed, the accumulation result is written to the addresses (Nx+nx, N Y +ny) of the reproduced image memory sections 20a and 20b. After this data writing is completed, the address counters 17a, 17
Step b is advanced and the next calculation is performed, and after the necessary calculations are completed for all the data of the spatial wave propagation function G, the next transmission and reception is performed, and the same processing as described above is repeated. Incidentally, according to the apparatus according to the embodiment of the present invention, the time required to perform such a calculation is from the time when the required multiplication is performed in the multipliers 15a to 15d to the time when data is written into the reproduced image memory units 20a and 20b. It is about 1 μs or less. usually,
It is sufficient that the spatial wave propagation function required for synthetic aperture processing is about 100 x 100 points, and in this case, the time to process one piece of complex hologram data is about 10 ms, and the ultrasonic Even including transmission and reception, the scanning operation can be repeated approximately every 20ms, and the desired reconstructed image can be obtained approximately 10ms after the last transmission and reception. This allows playback to be performed in real time. In addition, since image reconstruction processing is performed sequentially, the size of the imaging target surface can be infinitely large by continuously connecting the imaging target surfaces. For example, when the target object 2 is not at the center of the image display section 9, the target object 2 can be displayed at the center of the image display section 9 by changing the imaging target area.
なお、上記実施例では超音波送受信子を機械的
に走査する場合について説明してきたが、これに
限らず、例えば、超音波送受信子をアレイに組ん
で適当な電子的スイツチで切換えていくような電
子的走査の場合についても前記走査時間で充分に
追従でき、全く同様の効果を奏する。また、上記
実施例では、逐次送受信子を走査しながら像再生
処理を行なうものとされたが、第4図に示されて
いる従来例装置の信号処理部8を上記実施例の信
号処理装置と置換し、また、駆動部アドレス21
a,21bをアドレスカウンタと置換して、この
アドレスカウンタを用いて前記第4図に示されて
いるホログラムメモリ部6からホログラムHを呼
び出て像再生処理を行なうようにしても、同様の
効果を奏する。さらに、第1図の空間波動伝播関
数メモリ部16a,16bに格納する空間波動伝
播関数Gを異なる距離の再生面について与えるよ
うにすれば、異なる距離の面についての像再生が
行なわれることは明らかである。 In the above embodiments, the case where the ultrasonic transceivers are mechanically scanned has been explained, but the invention is not limited to this. For example, the ultrasonic transceivers may be assembled into an array and switched by an appropriate electronic switch. Even in the case of electronic scanning, the scanning time described above can be sufficiently followed, and the same effect can be obtained. Further, in the above embodiment, image reproduction processing is performed while sequentially scanning the transmitter/receiver, but the signal processing unit 8 of the conventional device shown in FIG. 4 is replaced with the signal processing device of the above embodiment. Replace and also drive unit address 21
The same effect can be obtained by replacing a and 21b with an address counter and using this address counter to read the hologram H from the hologram memory section 6 shown in FIG. 4 and perform image reproduction processing. play. Furthermore, it is clear that if the spatial wave propagation functions G stored in the spatial wave propagation function memory units 16a and 16b in FIG. It is.
以上説明されたように、この発明に係る超音波
ホログラフイによる像再生装置は、合成開口法に
基づき超音波の送受信子をスキヤンして超音波を
送受しながら対象物体からの反射波より得られる
ホログラムを用いて像再生を行う超音波ホログラ
フイによる像再生装置において、各スキヤン毎に
得られるホログラムから逐次行う像再生処理のた
めに、あらかじめ算出しておいた超音波の波長及
びホログラム面と再生面の空間座標により決まる
空間波動伝播関数を格納する空間波動伝播関数メ
モリ部、この空間波動伝播関数メモリ部内の前記
空間波動伝播関数を順次アクセスするためのアド
レスカウンタ、このアドレスカウンタのアドレス
制御に基づいて前記ホログラムと前記空間波動伝
播関数との積和を求める乗算器及び第1の加算
器、再生像を格納する再生像メモリ部、前記のア
ドレスカウンタのアドレス及び前記送受信子のス
キヤン位置に基づいて、積和結果を前記再生像と
累算するために前記再生像メモリ部から対応する
再生像を読出すためのアドレスを求める第2の加
算器、並びに前記第2の加算器のアドレス制御に
基づいて前記積和結果と前記再生像を累算する累
算器を備え、前記ホログラム面の座標と前記空間
波動伝播関数とから決まる再生像座標上でコヒー
レント加算するものであり、この発明によれば、
送受信子の各スキヤン点毎にデイジタル化された
数値ホログラムデータを得て、次に続くスキヤン
動作までに逐次像再生処理を行ない、ある所定の
スキヤン以前の像再生結果と加算し、これを更新
された像再生結果にしていく操作がくり返され
て、全てのスキヤン動作の終了と同時に画像化対
象領域の再生像が得られることになる。したがつ
て、所望の再生像を短時間で得ることが可能にさ
れて、この種の装置を各種産業のために有効に適
用できるといつた効果が奏せられる。また、逐次
画像再構成処理を実行していくので、連続的に画
像化対象面をつなぎ合わせていくことにより、画
像化対象面の大きさを無限にとることができる。
As explained above, the image reproduction device using ultrasonic holography according to the present invention scans an ultrasonic transmitter/receiver based on the synthetic aperture method and generates a hologram obtained from reflected waves from a target object while transmitting and receiving ultrasonic waves. In an image reconstruction device using ultrasonic holography, the wavelength of the ultrasonic waves calculated in advance and the distance between the hologram surface and the reproduction surface are a spatial wave propagation function memory section that stores a spatial wave propagation function determined by spatial coordinates; an address counter for sequentially accessing the spatial wave propagation functions in this spatial wave propagation function memory section; a multiplier and a first adder for calculating the sum of products of the hologram and the spatial wave propagation function; a reconstructed image memory section that stores a reconstructed image; a second adder for determining an address for reading a corresponding reconstructed image from the reconstructed image memory section in order to accumulate the sum result with the reconstructed image; According to the present invention, the present invention includes an accumulator that accumulates the product-sum result and the reconstructed image, and performs coherent addition on the reconstructed image coordinates determined from the coordinates of the hologram surface and the spatial wave propagation function.
Digitalized numerical hologram data is obtained for each scan point of the transmitter/receiver, sequential image reconstruction processing is performed before the next scan operation, and the result is added to the image reconstruction results before a certain predetermined scan, and this is updated. The operation of obtaining the image reconstruction result is repeated, and a reconstructed image of the imaging target area is obtained at the same time as all scanning operations are completed. Therefore, it is possible to obtain a desired reproduced image in a short time, and this type of apparatus can be effectively applied to various industries. In addition, since image reconstruction processing is performed sequentially, the size of the imaging target surface can be infinitely large by continuously connecting the imaging target surfaces.
第1図は、この発明の実施例に係わる信号処理
装置のブロツク図、第2図は、上記された信号処
理装置の動作タイミングおよびデータの動きの説
明図、第3図は、この発明における像再生処理の
し方についての原理的な説明図、第4図は、従来
の超音波ホログラフイによる像再生装置のブロツ
ク図である。
1……超音波送受信子、2……対象物体、3…
…パルサ/レシーバ部、4……検波部、5,5
a,5b……A/D部、6……ホログラムメモリ
部、7,16a,16b……空間波動伝播関数メ
モリ部、8……信号処理部、9……画像表示部、
10……コトロール部、11……数値ホログラム
H、12……空間波動伝播関数G、13……再生
像F、14a,14b……ラツチ、15a,15
b,15c,15d……乗算器、17a,17b
……アドレスカウンタ、18……符号反転器、1
9a,19b,22a,22b……加算器、20
a,20b……再生像メモリ部、21a,21b
……駆動部アドレス、23a,23b……累算
器。なお、図中同一符号は同一または相当部分を
示す。
FIG. 1 is a block diagram of a signal processing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation timing and data movement of the signal processing device described above, and FIG. 3 is an image of the signal processing device according to the present invention. FIG. 4, which is a diagram explaining the principle of the reproduction process, is a block diagram of a conventional image reproduction apparatus using ultrasonic holography. 1...Ultrasonic transmitter/receiver, 2...Target object, 3...
...Pulser/receiver section, 4...Detection section, 5, 5
a, 5b... A/D section, 6... Hologram memory section, 7, 16a, 16b... Spatial wave propagation function memory section, 8... Signal processing section, 9... Image display section,
10... Control unit, 11... Numerical hologram H, 12... Spatial wave propagation function G, 13... Reconstructed image F, 14a, 14b... Latch, 15a, 15
b, 15c, 15d...multiplier, 17a, 17b
... Address counter, 18 ... Sign inverter, 1
9a, 19b, 22a, 22b...Adder, 20
a, 20b...Reproduced image memory section, 21a, 21b
...Drive unit address, 23a, 23b...Accumulator. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
ヤンして超音波を送受しながら対象物体からの反
射波より得られるホログラムを用いて像再生を行
う超音波ホログラフイによる像再生装置におい
て、 各スキヤン毎に得られるホログラムから逐次行
う像再生処理のために、あらかじめ算出しておい
た超音波の波長及びホログラム面と再生面の空間
座標により決まる空間波動伝播関数を格納する空
間波動伝播関数メモリ部、 この空間波動伝播関数メモリ部内の前記空間波
動伝播関数を順次アクセスするためのアドレスカ
ウンタ、 このアドレスカウンタのアドレス制御に基づい
て前記ホログラムと前記空間波動伝播関数との積
和を求める乗算器及び第1の加算部、 再生像を格納する再生像メモリ部、 前記アドレスカウンタのアドレス及び前記送受
信子のスキヤン位置に基づいて、積和結果を前記
再生像と累算するために前記再生像メモリ部から
対応する再生像を読出すためのアドレスを求める
第2の加算器、 並びに 前記第2の加算器のアドレス制御に基づいて前
記積和結果と前記再生像を累算する累算器 を備え、 前記ホログラム面の座標と前記空間波動伝播関
数とから決まる再生像座標上でコヒーレント加算
することを特徴とする超音波ホログラフイによる
像再生装置。[Claims] 1. Image reproduction by ultrasonic holography, which performs image reconstruction using a hologram obtained from reflected waves from a target object while transmitting and receiving ultrasonic waves by scanning an ultrasonic transmitter/receiver based on the synthetic aperture method. In the device, a spatial wave propagation function that stores a spatial wave propagation function determined by the wavelength of the ultrasonic wave calculated in advance and the spatial coordinates of the hologram surface and the reproduction surface is used for image reconstruction processing that is performed sequentially from the hologram obtained for each scan. a propagation function memory unit, an address counter for sequentially accessing the spatial wave propagation function in the spatial wave propagation function memory unit, and calculating the sum of products of the hologram and the spatial wave propagation function based on address control of the address counter. a multiplier and a first addition section; a reconstructed image memory section for storing a reconstructed image; a second adder that obtains an address for reading a corresponding reconstructed image from an image memory section; and an accumulator that accumulates the product-sum result and the reconstructed image based on address control of the second adder. An image reproduction device using ultrasonic holography, comprising: performing coherent addition on reconstructed image coordinates determined from the coordinates of the hologram surface and the spatial wave propagation function.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292766A JPS62153886A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Image reproducing device by ultrasonic wave or electromagnetic wave holography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292766A JPS62153886A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Image reproducing device by ultrasonic wave or electromagnetic wave holography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153886A JPS62153886A (en) | 1987-07-08 |
| JPH0458632B2 true JPH0458632B2 (en) | 1992-09-18 |
Family
ID=17786059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60292766A Granted JPS62153886A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Image reproducing device by ultrasonic wave or electromagnetic wave holography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62153886A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3389726B2 (en) * | 1995-02-24 | 2003-03-24 | いすゞ自動車株式会社 | Sound source search method |
| GB2578094A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-22 | Par2 Ltd | Manual Milk-Frother |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438144A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Acoustic holography recording method |
| JPS5833280A (en) * | 1981-08-21 | 1983-02-26 | Hitachi Ltd | Hologram image reproduction method |
| JPS59137040A (en) * | 1983-01-28 | 1984-08-06 | 株式会社東芝 | Opening synthesis method ultrasonic diagnostic apparatus |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60292766A patent/JPS62153886A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62153886A (en) | 1987-07-08 |
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