Record Details

Computer technologies for formation of acoustic images of defects of the scanned environment with high accuracy

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Computer technologies for formation of acoustic images of defects of the scanned environment with high accuracy
Компьютерная технология формирования акустических изображений дефектов сканируемой среды с высокой точностью
Комп'ютерна технологія формування акустичних зображень дефектів сканованого середовища з високою точністю
 
Creator Євдокимов, В. Ф.
Огир, Е. А.
Душеба, В. В.
 
Subject Interference signals; imaging; spatial resolution; echo signals
621.3; 543.7.4; 543.8
Cигналы-помехи; формирование изображений; пространственное разрешение; эхосигнал
621.3; 543.7.4; 543.8
Сигнали-перешкоди; формування зображень; просторова роздільна здатність; ехосигнал
621.3; 543.7.4; 543.8
 
Description The development of a computer technology for the formation of acoustic images of defects in the scanned medium, which includes the development of architecture, hardware and software for ultrasonic echoscopy systems, using both the amplitude and phase of the reflected echo signal as an information parameter, is urgent. Also, an urgent scientific task is the development of an effective computational algorithm for the reconstruction of acoustic images of an object (environment) according to the corresponding hologram descriptions. The algorithm should be fast enough to operate in real time, poorly sensitive to noise and fluctuations in the ultrasound velocity. In the theory of ultrasonic echoscopy systems, high potentialities of holographic information processing methods are known, associated with the registration and computer processing of sound holograms - phase and amplitude-phase spatial spectra of a sound wave reflected from an object. In the descriptions of the latest medical diagnostic systems, for example, the Sequoia S512 from Acuson, there have already been reports of using the phase of the reflected echo signal to form images of pathologies in the tissues of the human body. In addition, the use of computer digital models of physical holograms has inherent advantages only – the possibility of using algorithmic processing at all stages of the formation of a sound hologram and reconstruction of hologram images. This allows to carry out various preliminary computer processing of images in order to improve them before being displayed on the operator's screen. The development of tools and new technologies to improve the images of environmental defects in real time is another urgent problem in this area. The resolution of the holographic system depends on the depth (range) of the area under study. With an increase in the operating frequency and the size of the aperture, the resolution of the system improves. Spatial resolution does not depend on the number of sensors on the measurement aperture. This is a fundamental difference from acoustic control systems with transverse filtering algorithms when forming a probing beam in the mode of receiving echo signals.
Актуальной является разработка компьютерной технологии формирования акустических изображений дефектов сканируемой среды, что включает в себя разработку архитектуры, аппаратного и программного обеспечения для систем ультразвуковой эхоскопии, использующих в качестве информационного параметра и амплитуду, и фазу отраженного эхосигнала. Также актуальной научной задачей является разработка эффективного вычислительного алгоритма реконструкции акустических изображений объекта (среды) по соответствующим голограммным описаниям. Алгоритм должен быть достаточно быстродействующим для работы в реальном времени, слабо чувствительным к помехам и флуктуациям скорости ультразвука. В теории УЗ систем эхоскопии известны высокие потенциальные возможности голографических методов обработки информации, связанные с регистрацией и компьютерной обработкой звуковых голограмм – фазовых и амплитудно-фазовых пространственных спектров отраженной от объекта звуковой волны. В описаниях новейших систем медицинской диагностики, например, Sequoia S512 производителя Acuson, уже появились сообщения об использовании фазы отраженного эхосигнала для формирования изображений патологий в тканях человеческого организма. Кроме того, использование компьютерных цифровых моделей физических голограмм имеет присущие только им достоинства – возможность применения алгоритмической обработки на всех стадиях формирования звуковой голограммы и реконструкции голограммных изображений. Это позволяет провести различную предварительную компьютерную обработку изображений с целью их улучшения перед выводом на экран оператора. Разработка средств и новых технологий для улучшения изображений дефектов среды в реальном времени – еще одна актуальная проблема в данной области.  Разрешающая способность голографической системы зависит от значения глубины (дальности) залегания исследуемой области. С увеличением рабочей частоты и размеров апертуры разрешающая способность системы улучшается. Пространственная разрешающая способность не зависит от количества датчиков на апертуре измерений. Это является принципиальным отличием от акустических систем контроля с алгоритмами трансверсальной фильтрации при формировании зондирующего луча в режиме приема эхосигналов.
Актуальною є розробка комп'ютерної технології формування акустичних зображень дефектів сканованого середовища, що включає в себе розробку архітектури, апаратного та програмного забезпечення для систем ультразвукової ехоскопіі, що використовують в якості інформаційного параметра і амплітуду, і фазу відбитого ехосигналу. Також актуальною науковою задачею є розробка ефективного обчислювального алгоритму реконструкції акустичних зображень об'єкта (середовища) за відповідними голограмним описам. Алгоритм повинен бути досить швидкодіючим для роботи в реальному часі, слабо чутливим до перешкод і флуктуацій швидкості ультразвуку. В теорії УЗ систем ехоскопіі відомі високі потенційні можливості голографічних методів обробки інформації, пов'язані з реєстрацією та комп'ютерною обробкою звукових голограм - фазових і амплітудно-фазових просторових спектрів відбитої від об'єкта звукової хвилі. В описах новітніх систем медичної діагностики, наприклад, Sequoia S512 виробника Acuson, вже з'явилися повідомлення про використання фази відбитого ехосигналу для формування зображень патологій в тканинах людського організму. Крім того, використання комп'ютерних цифрових моделей фізичних голограм має властиві тільки їм гідності – можливість застосування алгоритмічної обробки на всіх стадіях формування звукової голограми та реконструкції голограмних зображень. Це дозволяє провести різну попередню комп'ютерну обробку зображень з метою їх поліпшення перед виведенням на екран оператора. Розробка засобів і нових технологій для покращення зображень дефектів середовища в реальному часі – ще одна актуальна проблема в даній області. Роздільна здатність голографічного системи залежить від значення глибини (дальності) залягання досліджуваної області. Зі збільшенням робочої частоти і розмірів апертури роздільна здатність системи поліпшується. Просторова роздільна здатність не залежить від кількості датчиків на апертурі вимірювань. Це є принциповою відмінністю від акустичних систем контролю з алгоритмами трансверсальної фільтрації при формуванні зондуючого променю в режимі прийому ехосигналів.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2020-11-28
 
Type —
 
Format application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/PIU/article/view/14995
10.18372/2073-4751.63.14995
 
Source Problems of Informatization and Management; Том 1, № 63 (2020); 18-27
Проблемы информатизации и управления; Том 1, № 63 (2020); 18-27
Проблеми iнформатизацiї та управлiння; Том 1, № 63 (2020); 18-27
 
Language uk
 
Rights Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ