检测信号的产生、传递函数的辨识、传递函数的融 合、检测参数的设置与控制、检测结果的存储、数据通信以及人机交互；发射端通过有线/ 无线的方式与数据处理端连接，负责宽频检测信号的接收、预处理和磁波信号的发射；接收 端通过有线/无线方式与数据处理端相连，负责磁波信号的接收、放大、数字采样处理和数 据缓存、传输。
3. 根据权利要求1所述的基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其特征在 于所述数据处理端包括宽频信号发生模块、磁信道辨识模块、磁信道融合模块、主控制器、 存储模块、人机交互模块和通信模块。其中，宽频信号发生模块负责宽频检测信号的产生， 其中宽频检测信号的中心频率可以根据检测深度及分辨率要求综合考虑进行选择；磁信道 辨识模块负责对收发线圈之间单点磁信道的传递函数进行辨识；磁信道融合模块负责将辨 识出的各个单点磁信道传递函数按一定算法进行空间拼接和融合，获得描述整个检测区域 磁信道空间分布的体传递函数；主控制器负责不同模块之间的调度，以保证整个系统正常 运行；存储模块用于存储检测结果和存储分类特征库；人机交互模块负责人机交互，用于 检测参数的设置、控制命令的输入及检测结果的输出，检测区域磁信道的传递函数及其变 换域（频域、拉普拉斯域等）特性函数的绘制；通信模块负责发射端或者接收端与数据处理 端之间数据和控制信息的传递，可采用有线/无线通信模式。
4. 根据权利要求1所述的基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其特征在 于所述发射端包括通信模块、预处理模块、发射线圈阵列、强磁体。其中，通信模块负责接收 数据处理端产生的宽频检测信号，可采用有线/无线通信模式；预处理模块负责对接收的 宽频检测信号进行放大和D/A转换，转换后的信号用于控制发射线圈中的电流；发射线圈 阵列是由一个或多个发射线圈按照一定方式排列，组成一个阵列，根据安培定理，线圈中的 交变电流信号会在线圈周围产生交变磁场；强磁体用于阻挡磁力线的后向逸散，产生恒定 载磁并向远处推送交变磁场。
5. 根据权利要求1所述的基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其特征在 于所述接收端包括接收线圈阵列、接收处理模块、通信模块。其中接收线圈阵列负责宽频磁 波接收信号的拾取，由多个宽频接收线圈（或磁阻传感器、霍尔传感器）按照一定方式排 列，组成一个阵列，宽频磁波接收信号的中心频率可以根据宽频检测信号的频段进行调整， 根据法拉第定律，电路中产生的感应电动势与磁通量变化率成比例，线圈两端的电压信号 体现了线圈中磁场的变化，为了增强磁波信号的拾取能力可在线圈中设置磁芯；接收处理 模块用于对线圈两端的电压信号进行放大、A/D转换和数据缓存；通信模块负责接收端与 数据处理端之间数据和控制信息的传输，可采用有线/无线通信模式。
6. 根据权利要求1所述的基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像装置，其特征在 于数据处理端负责磁信道辨识与融合，数据处理端与发射端、接收端分离，采用无线或有线 的方式传递数据和控制信息，可有效利用软件处理能力提高检测精度。
7. -种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法，其特征在于所述磁信道辨识 与融合的目标检测原理是：数据处理端负责宽频检测信号的形成、驱动，发射端通过通信模 块获取的宽频检测信号经过预处理后控制发射线圈中的电流，产生的宽频交变电流信号通 过发射线圈会产生交变感应磁场，接收端负责宽频磁波的拾取，电磁波从发射到接收所经 历的路径可以看成是一个透射磁信道，其特性必定与检测点处试件的材质、空间分布、磁导 率等属性有关，可用透射磁信道的传递函数来描述。宽频磁波接收信号被拾取后通过通信 模块传到数据处理端，数据处理端可运用信号处理方法估计检测点磁信道传递函数，并将 各点磁信道函数按一定算法进行空间拼接和融合，获得描述整个检测区域磁信道空间分布 的体传递函数。利用磁信道的体传递函数进行三维成像，可识别试件内部的特征材质分布 而实现快速、高效、准确的检测。
8. 根据权利要求7所述的基于频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法，其特征在于 包括如下步骤： 步骤1 :检测和成像装置的参数配置。设置的参数包括：发射线圈参数，如线圈通道选 择、发射驱动方式选择；宽频检测信号参数，如检测信号波形、信号强度、中心频率、信号带 宽、信号复用模式；接收线圈参数，如磁波信号带宽、频率偏移值、采样频率、采样点数目； 磁信道辨识模块参数，如滤波器的阶数；磁信道融合模块参数，如拼接模式和拼接位置；通 信模块参数，如网络连接方式、网络地址等；检测结果显示参数，如显示模式、坐标轴显示坐 标与范围、图像显示对比度、对比度大小； 步骤2 :装置设备状态的自动检测。该步骤所检测的状态包括：发射线圈阵列的连接状 态，检测发射端与数据处理端的连接状态，接收线圈阵列的连接状态，检测接收端与数据处 理端的连接状态，通信模块的连接与在线状态，检测装置电源容量状态； 步骤3 :检测前的增益校准。其中增益校准方式包括两种：手动增益与自动增益；手动 增益校准方式由检测人员根据试件各层介质的特性设置各种增益参数；自动增益校准方式 则是在检测对象获得一定的样本图像后，由数据处理端自动估算检测对象各层介质的各种 增益参数；其中增益参数包括不同材料在磁场中的磁导率，各个频率点的增益大小，带通滤 波频率带宽，对比度大小； 步骤4 :宽频检测信号的产生。数据处理端的宽频信号发生模块根据步骤1所设置的 宽频检测信号参数产生宽频检测信号； 步骤5 :磁波信号发射。通信模块负责接收数据处理端产生的宽频检测信号，这个接收 信号在预处理模块中进行放大和D/A转换，然后控制发射线圈的电流，该发射线圈是根据 步骤1中线圈通道选择参数选择确定的，此选定线圈中的交变电流信号会在线圈周围产生 交变磁场，实现磁波信号的发射； 步骤6 :磁波信号接收。根据步骤1设置的接收线圈参数拾取宽频磁波接收信号，它在 线圈两端产生的电压信号经过放大和数字采样处理后保存在数据缓存单元，并通过通信模 块发送到数据处理端； 步骤7 :根据宽频检测信号和从接收端获取的电压信号进行收发间单点磁信道辨识。 其中包括以下步骤： 步骤7. 1 :数据预处理，包括数据频域变换、去噪声处理及频域滤波； 步骤7. 2 :对磁信道传递函数进行辨识，可采用傅里叶变换或最小二乘法等算法来反 演磁信道传递函数。 步骤8 :根据单点磁信道的辨识结果进行拼接和融合，得到一个描述试件不同位置特 征的磁信道体传递函数。 步骤9 :根据磁信道体传递函数及其变换（傅立叶变换、拉普拉斯变换等）进行三维成 像，将成像结果在人机交互平台中显示出来；对目标检测结果进行分类处理并在人机交互 平台中显示。
【专利摘要】本发明公开一种基于宽频磁波透射模型参数辨识的检测成像方法与装置。该方法以磁波为载体，将磁波从发射到接收的路径视为磁信道，通过传递函数辨识和辨识结果拼接与融合得到反映试件内部空间特性的体传递函数，用该函数及其数学变换进行三维成像并确定内部特征而实现检测。该装置包括数据处理端、发射端和接收端，数据处理端用于宽频检测信号产生、传递函数辨识与融合、参数设置与控制、人机交互等；发射端负责检测信号接收、预处理和磁波信号发射；接收端负责磁波信号接收、放大、数字采样和数据缓存。实施中不需强磁场，检测和数据处理分离，利用软件处理能力提高检测精度，便于检测端设备的小型化和轻型化，在工农业和生物医学等领域有广泛应用前景。
【IPC分类】G06F19-00, G06T7-00, G01N22-00, G01N35-00
【公开号】CN104655656
【申请号】CN201410736589
【发明人】韦岗, 刘娇蛟, 曹燕, 马碧云
【申请人】广州丰谱信息技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月5日