[发明专利]一种具有波数域吸收边界条件的相位偏移超声成像方法

权利要求书

1.一种具有波数域吸收边界条件的相位偏移超声成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对工件的成像区域进行离散化处理，在深度方向上形成多个离散层；

(2)将工件的测量数据转换到频率空间域，得表面波场；

(3)以表面波场作为第一层在频率空间域的波场，按照由上至下的顺序选取任一未遍历层作为当前层，应用窗选算子将上一层在频率空间域的波场分为左边界波场、中间区域波场和右边界波场；

对中间区域波场进行傅里叶变换，得其在频率波数域的波场；将左边界波场和右边界波场分别转换到频率波数域后作用相应的滤波器，分别得到左边界和右边界在频率波数域的波场；

在频率波数域，将左边界的波场、中间区域的波场和右边界的波场分别进行外推后叠加，得到当前层在频率波数域的波场；将当前层在频率波数域的波场转换到频率空间域并作用补偿算子，得到当前层在频率空间域的波场；

(4)根据得到的当前层在频率空间域的波场进行成像，得到当前层的成像结果；

(5)重复步骤(3)和(4)，直至所有离散层遍历完毕，得到所有层的成像结果，并进行整合得到工件的成像结果。

2.根据权利要求1所述的具有波数域吸收边界条件的相位偏移超声成像方法，其特征在于，步骤(3)中，应用窗选算子将第n层在频率空间域的波场分为左边界波场、中间区域波场和右边界波场的计算公式为：

P_L(x,z_n,ω)＝P(x,z_n,ω)W_L(x)

P_M(x,z_n,ω)＝P(x,z_n,ω)W_M(x)

P_R(x,z_n,ω)＝P(x,z_n,ω)W_R(x)

其中，P_L(x,z_n,ω)表示左边界波场；P_M(x,z_n,ω)表示中间区域波场；P_R(x,z_n,ω)表示右边界波场；P(x,z_n,ω)表示第n层在频率空间域的波场，n∈[1,N-1]，N表示离散层的层数；

W_L(x)为左边界窗选算子，表达式为：

W_M(x)为中间区域窗选算子，表达式为：

W_R(x)为右边界窗选算子，表达式为：

式中，x_L和x_R分别为左右边界点；Δx为x方向的离散步长；w()表示窗函数。

3.根据权利要求2所述的具有波数域吸收边界条件的相位偏移超声成像方法，其特征在于，所述窗函数为Hanning窗、Blackman窗、Flat top窗、矩形窗中的一种。

4.根据权利要求1所述的具有波数域吸收边界条件的相位偏移超声成像方法，其特征在于，步骤(3)中，在频率波数域，采用以下公式对左边界的波场、中间区域的波场和右边界的波场分别进行外推：

其中，P(k_x,z_n,ω)表示第n层在频率波数域的波场；P′(k_x,z_n+1,ω)表示第n+1层在频率波数域的波场；定义为相移算子；n∈[1,N-1]，N表示离散层的层数；z_n表示第n层的深度；i表示虚数单位；ω表示频率；Δz表示深度方向上的离散化步长；k_x表示水平方向的波数；表示深度为z_n处的竖直方向的波数，表达式为：

当第n层为均匀介质时，c_n表示第n层的声速；

当第n层为非均匀介质时，c_n＝1/s₀(z_n)，s₀(z_n)表示深度为z_n时水平面上所有慢度的平均值。