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基于对象的多波束背散射图像底质分类

水运工程 2022年第5期 21-25,71页

作者：夏显文中交第三航务工程局有限公司上海200032

针对传统多波束背散射图像底质分类中基于角响应特征分类分辨率低、基于像素统计性特征分类抗噪性低的问题,提出一种基于对象的多波束背散射图像底质分类方法。首先,采用通用背散射处理流程形成辐射畸变改正后的地理编码背散射图;然后,... 详细信息

针对传统多波束背散射图像底质分类中基于角响应特征分类分辨率低、基于像素统计性特征分类抗噪性低的问题,提出一种基于对象的多波束背散射图像底质分类方法。首先,采用通用背散射处理流程形成辐射畸变改正后的地理编码背散射图;然后,利用简单线性迭代聚类算法(SLIC)对背散射图像进行分割,获得内部均一、边界清晰的对象块;最后,对每个对象块提取其统计性特征,构建特征向量,并以K-means++为分类器实现底质类别划分。该方法提高了底质分类的可靠性,取得了86.96%的分类精度。

关键词：基于对象多波束背散射 SLIC(简单线性迭代聚类算法) K-means++

金属显微组织及微缺陷光声背散射检测方法研究

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金属显微组织及微缺陷光声背散射检测方法研究

作者：吴宏勤齐鲁工业大学

学位级别：硕士

超声波在不均匀多晶体金属材料中传播时会产生反射、衍射、散射等现象,从而导致超声波振幅衰减、声速色散以及散射噪声等复杂声学现象,这些超声特征参量携带了丰富的材料微观结构信息,从而可以用来反演表征材料的微观结构特征。激光超... 详细信息

超声波在不均匀多晶体金属材料中传播时会产生反射、衍射、散射等现象,从而导致超声波振幅衰减、声速色散以及散射噪声等复杂声学现象,这些超声特征参量携带了丰富的材料微观结构信息,从而可以用来反演表征材料的微观结构特征。激光超声技术由于其可实现高温高压等恶劣环境下非接触、远距离无损检测的技术优势在金属微观结构超声评价中展现了巨大的潜力。然而强散射材料中超声反射/透射回波信号信噪比低,难以识别和提取,导致材料显微组织结构检测分辨低;同时当金属材料内部缺陷的尺寸为次波长量级时,缺陷反射回波信号能量大大降低导致微缺陷难以探测。与传统反射或衍射方法不同,散射法分析的是散射噪声信号而非回波信号,可有效解决因回波信号幅值低淹没在噪音信号中导致的材料微结构检测分辨率及精度低的瓶颈问题,同时可以突破检测分辨率上限受探测超声波长的限制,对于提高金属材料微结构超声检测分辨率及精度表现出显著优势。因此,本文基于激光超声散射法对金属材料微观组织和微缺陷的无损评价进行了研究。针对强散射金属材料中显微组织晶粒度评价困难的技术瓶颈,本文提出基于经验模态分解(EMD)的金属显微组织晶粒度激光超声背散射评价方法。将TA2钛合金在800℃下进行不同时长的保温热处理,得到晶粒尺寸不同的单相钛合金试件。利用激光超声检测系统获取被检测试件底面透射波形。截取连续两次回波信号间的背散射噪声信号进行EMD分解,获取多阶本征模态函数(IMF)。分析各阶IMF频谱多次测量平均值与一次纵波频谱的相关性,选取相关系数最大的IMF作为与组织微结构信息最为相关的有效IMF。随后分析了样品晶粒尺寸对时域、频域以及时频域内有效IMF多点测量方差的影响,进一步建立了时频域方差与组织晶粒度的理论关系模型,实现了对金属材料晶粒尺寸的无损评价。实验结果表明,随着传播距离的增加,超声信号衰减对背散射信号方差分析的影响越来越显著,为此,本文优选了连续一、二次回波间前半段背散射噪声信号,进行背散射信号方差与组织晶粒度关联分析。针对金属材料中次波长微缺陷检测分辨率低的难题,本文提出了次波长微缺陷尺寸激光超声背散射评价方法。在烧蚀机制下,建立了含不同直径圆孔类缺陷的TC4钛合金中激光超声传播的二维有限元计算模型;分析了不同时间步长下仿真结果的收敛性,确定了可保证计算收敛的时间步长。在余弦窄带信号和高斯时空分布宽带信号两种不同入射信号下,研究了TC4钛合金中超声波的传播机理及与次波长缺陷的相互作用规律,计算了入射信号与不同直径缺陷散射信号的信噪比,确定了基于光声背散射法的缺陷检测分辨率,研究了缺陷尺寸与散射信号振幅及能量的映射关系,并基于该映射关系建立了微缺陷光声评价模型。结果表明,缺陷直径等于四分之一波长时,缺陷散射信号幅值比入射信号幅值小17 d B,优于常规激光超声检测信噪比,证明了光声背散射方法在次波长微缺陷定量表征方面的可行性;同时发现缺陷尺寸与缺陷散射信号的最大幅值呈指数关系,与缺陷散射信号的能量呈线性关系,拟合度均大于0.99,实现了金属材料内部微缺陷的超声评价。

关键词：激光超声微观结构微缺陷背散射有限元仿真

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利用背散射伽马射线确定套管厚度的模拟研究

中国石油大学学报（自然科学版） 2022年第5期46卷 59-65页

作者：邱飞张锋张慧钟路予鲁保平中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油集团测井有限公司陕西西安133200

根据伽马射线散射衰减原理,提出利用康普顿散射窗与光电窗的双能窗组合估算套管厚度的方法。利用数值模拟方法设置不同套管厚度计算模型,分析伽马能谱中不同能量的计数来源,对比得到最优能窗组合,并建立双能窗计数比与套管厚度响应关系... 详细信息

根据伽马射线散射衰减原理,提出利用康普顿散射窗与光电窗的双能窗组合估算套管厚度的方法。利用数值模拟方法设置不同套管厚度计算模型,分析伽马能谱中不同能量的计数来源,对比得到最优能窗组合,并建立双能窗计数比与套管厚度响应关系;通过设置不同地层密度、水泥环密度和厚度参数模型研究水泥环和地层参数对确定套管厚度的影响程度。结果表明:利用能窗Ⅲ与能窗Ⅰ计数比评价套管厚度的相对灵敏度最高,其受地层密度、水泥环密度和水泥环厚度影响较小。模拟实例表明该方法在确定1 mm套管厚度时误差小于10%,研究结果可为井下套损评价方法提供参考。

关键词：套管厚度伽马射线双能窗组合蒙特卡罗模拟背散射

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利用背散射方法测量整体X光透镜的性能

核技术 2006年第5期29卷 339-343页

作者：孙天希刘志国汪燕丁训良射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京师范大学低能核物理研究所北京市辐射中心北京100875

为了避免探测系统的死时间问题,采用有机玻璃刀口作为散射体来降低探测系统死时间。通过分析来自有机玻璃散射体的背散射谱,测量了不同能量X射线在透镜会聚光束中的空间分布,为分析“光晕(halo)”现象提供了能谱依据,在此基础上,系统地... 详细信息

为了避免探测系统的死时间问题,采用有机玻璃刀口作为散射体来降低探测系统死时间。通过分析来自有机玻璃散射体的背散射谱,测量了不同能量X射线在透镜会聚光束中的空间分布,为分析“光晕(halo)”现象提供了能谱依据,在此基础上,系统地分析了“halo”现象。在大能量范围内,分别利用轴向扫描法和刀口扫描法测量了透镜出口焦距、发散度及焦斑大小与能量的关系。利用背散射方法测量透镜焦斑直径时的相对误差在3%以内;利用轴向扫描法确定透镜出口焦距时的绝对误差在–120—120μm之间。

关键词：整体X光透镜性能测量有机玻璃刀口背散射

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背散射成像设备穿透力估算方法研究

中国科技成果 2022年第5期23卷 44-46页

作者：王伟珍宗春光刘必成同方威视技术股份有限公司北京100084

推导了一种理论计算背散射检查系统穿透力的方法,该方法利用康普顿散射截面公式,计算X射线在钢板上的散射截面以及穿透钢板后在聚乙烯块上的散射截面,由此得到入射X射线源在被检物上散射后被探测器接收到的散射光子的数量和能量分布.将... 详细信息

推导了一种理论计算背散射检查系统穿透力的方法,该方法利用康普顿散射截面公式,计算X射线在钢板上的散射截面以及穿透钢板后在聚乙烯块上的散射截面,由此得到入射X射线源在被检物上散射后被探测器接收到的散射光子的数量和能量分布.将聚乙烯块与背景的差值和系统噪声进行比较,可估算穿透力图像是否被分辨.该方法可以计算不同能谱下的穿透厚度,对于快速估算背散射检查系统的穿透力指标具有重要意义.

关键词：背散射光子数穿透力系统噪声

背散射成像系统的甄别级CZT探测器特性研究与应用

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核技术 2009年第10期32卷 790-794页

作者：郝魁红李炎钧赵林王化祥丁洪林中国民航大学航空自动化学院天津300300 天津大学自动化学院天津300072 中国原子能研究院北京102413

为设计适用于康普顿背散射成像系统,通过分析成像系统及CdZnTe探测器性能,并考虑到相应核电子学电路的噪声特性,设计了甄别级CdZnTe探测器,并设计了相应的低噪声电荷灵敏前置放大器和主放大器。在常温下,5 mm×5 mm×5 mm的甄别级CdZnT... 详细信息

为设计适用于康普顿背散射成像系统,通过分析成像系统及CdZnTe探测器性能,并考虑到相应核电子学电路的噪声特性,设计了甄别级CdZnTe探测器,并设计了相应的低噪声电荷灵敏前置放大器和主放大器。在常温下,5 mm×5 mm×5 mm的甄别级CdZnTe探测器与核电子学电路系统对于662 keV的137Cs源,其能量分辨率小于4%。

关键词：背散射甄别级CdZnTe探测器核电子学电路能量分辨率

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一种违禁品背散射检测方法

核电子学与探测技术 2007年第2期27卷 203-206页

作者：向新程郑健郑欣王振涛清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

描述了一种以低活度133Ba为射线源的便携式背散射检测仪,可以对物体的藏匿空间内是否存在违禁品进行检测,并根据背散射能谱的特点对违禁品的物性做出一些判断;论述了检测仪的系统设计和简化模型的MCNP仿真,给出了检测仪的一些实验结果。

关键词：背散射违禁品检测 ^133Ba 双能检测

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超声背散射零差K成像监测微波消融

生物医学工程学杂志 2021年第3期38卷 520-527页

作者：宋爽张英华周黄吴水才北京工业大学环境与生命学部北京100124 智能化生理测量与临床转化北京市国际科研合作基地北京100124 首都医科大学附属北京佑安医院北京100069

研究超声背散射零差K模型参数成像(简称零差K成像)监测微波消融凝固区的可行性,对比2种最新的零差K模型参数估算方法,即RSK法(基于信号包络振幅的信噪比、偏度和峰度的方法)和XU法(基于信号强度的一阶矩、X统计量和U统计量的方法)。首先... 详细信息

研究超声背散射零差K模型参数成像(简称零差K成像)监测微波消融凝固区的可行性,对比2种最新的零差K模型参数估算方法,即RSK法(基于信号包络振幅的信噪比、偏度和峰度的方法)和XU法(基于信号强度的一阶矩、X统计量和U统计量的方法)。首先,将离体猪肝微波消融实验中采集的超声背散射信号经噪声辅助互相关算法、包络检测、滑动窗口法、数字扫描变换和颜色映射等操作得到零差K成像。然后利用20例离体猪肝微波消融实验来评估零差K成像监测凝固区的效果。结果显示RSK法和XU法的受试者工作特征曲线下面积平均值±标准差分别为0.77±0.06、0.83±0.08。RSK法和XU法监测凝固区的精度平均值±标准差分别为(86±10)%和(90±8)%。XU法估算凝固区面积值与实际猪肝组织凝固区面积的Bland-Altman一致性强于RSK法。XU法参数估算并成像所耗时间少于RSK法。研究显示超声背散射零差K成像可用于监测微波消融过程中凝固区的变化,XU法优于RSK法。

关键词：超声背散射零差K分布微波消融监测

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背散射谱学的数据分析

核电子学与探测技术 1993年第A11期13卷 291-299,275页

作者：王江徐英庭

本文提供了一个适用于微机的卢瑟福背散射能谱模拟计算程序和解谱程序。模拟程序所用的算法假设样品均匀，采用数学分层模型。探测器分辨率的影响用高斯分布卷积理想能谱来处理。能量歧离的影响很难有效计算，程序中未加考虑。解谱程序... 详细信息

本文提供了一个适用于微机的卢瑟福背散射能谱模拟计算程序和解谱程序。模拟程序所用的算法假设样品均匀，采用数学分层模型。探测器分辨率的影响用高斯分布卷积理想能谱来处理。能量歧离的影响很难有效计算，程序中未加考虑。解谱程序利用经验证准确的模拟程序，将其改装成一个标准背散射能谱发生器ＧｅｎＲＢＳ（ＧｅｎｅｒａｔｏｒｏｆＲＢＳ）产生一组与实验数据拟合的标准背散射能谱数据。拟合参数是待求的定量结果。

关键词：背散射数学模型数据处理