申请/专利权人：西安科技大学

申请日：2021-12-20

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN114235970B

主分类号：G01N29/44

分类号：G01N29/44;G01N29/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.04.12#实质审查的生效;2022.03.25#公开

摘要：本发明公开了一种自适应超声重叠回波分离方法，该方法包括以下步骤：一、超声回波信号的采集与处理；二、超声回波信号的处理；三、获取自适应的超完备字典；四、超声重叠回波的分离。本发明方法步骤简单，设计合理，通过KSVD算法训练自适应的超完备字典并结合SMP算法而提高超声重叠回波分离的准确性。

主权项：1.一种自适应超声重叠回波分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、超声回波信号的采集与处理：步骤101、以倒装焊芯片的表面左上角为原点，过原点且沿倒装焊芯片的长边为X轴方向，过原点且沿倒装焊芯片的宽边为Y轴方向，建立直角坐标系；其中，X轴和Y轴垂直；步骤102、采用超声波A型扫描仪沿XOY平面对倒装焊芯片进行扫描，得到各个超声回波信号；其中，各个超声回波信号均为A扫描信号；步骤103、采用计算机通过MATLAB软件分别对各个超声回波信号中缺陷位置处的信号进行截取，得到各个截取超声回波信号；其中，第i个截取超声回波信号记作Ai＝[Ati,1,...,Ati,N]，Ati,1表示第i个截取超声回波信号中起始采样时刻ti,1对应的信号值，Ati,N表示第i个截取超声回波信号中终止采样时刻ti,N对应的信号值，第i个截取超声回波信号的长度小于256，i为正整数；步骤104、采用计算机以采样时刻为横坐标，以信号值为纵坐标建立二维坐标系；其中，横坐标的长度为256个采样时刻；步骤105、在二维坐标系中，采用计算机将各个截取超声回波信号，沿横坐标从零采样时刻开始，按照步骤103中起始采样时刻依次错位一个采样时刻进行绘制，并将各个截取超声回波信号在二维坐标系中其它采样时刻的信号值赋值为零，依次得到各个训练超声回波信号；步骤106、多次重复步骤105，直至最后一个截取超声回波信号的截取终止采样时刻处于横坐标的第256个采样时刻，得到第一组训练超声回波信号；步骤107、按照步骤105和步骤106所述的方法，得到多组训练超声回波信号，以使多组训练超声回波信号共包括I个训练超声回波信号；步骤二、超声回波信号的处理：步骤201、采用计算机将I个训练超声回波信号按照绘制前后顺序分别记作第1个训练超声回波信号y1，...，第i个训练超声回波信号yi，...，第I个训练超声回波信号yI；其中，i和I均为正整数，且1≤i≤I，且I＝50000，I个训练超声回波信号的长度均等于256；步骤202、采用计算机将第1个训练超声回波信号y1，...，第i个训练超声回波信号yi，...，第I个训练超声回波信号yI分别进行处理，得到处理后样本集Y′，且Y′＝{y′1,...,y′i,...y′I}；其中，y′1表示第1个处理后样本，y′i表示第i个处理后样本，y′I表示第I个处理后样本；步骤三、获取自适应的超完备字典：采用计算机利用KSVD算法，对处理后样本集Y′进行训练，得到自适应的超完备字典D′；步骤四、超声重叠回波的分离：步骤401、采用超声波A型扫描仪对倒装焊芯片进行扫描，获取倒装焊芯的超声重叠回波信号；其中，超声重叠回波信号为倒装焊芯中至少2个缺陷所处位置处的超声回波信号叠加后的信号；步骤402、采用计算机通过MATLAB软件对倒装焊芯的超声重叠回波信号中缺陷位置处的信号进行截取，得到待处理超声重叠回波信号Y；其中，待处理超声重叠回波信号的长度为256；步骤403、设定更新次数z和起始残差r1；其中，更新次数z的起始值为零，起始残差r1等于Y；且采用计算机根据t1＝k′||r1||2N，得到阈值t1；其中，N＝256，||·||2表示二范数；其中，k′为常数且等于2；步骤404、采用计算机根据公式得到起始残差r1与超完备字典D′中第k个原子的内积值c1k；其中，d′k表示超完备字典D′中第k个原子，1≤k≤K，k和K均为正整数，K表示超完备字典D′中原子的总数；步骤405、采用计算机从超完备字典D′中将内积值c1k大于阈值t1所对应的原子筛选，并记作第一次更新原子库P1；步骤406、采用计算机判断第一次更新原子库P1是否为空集，当第一次更新原子库P1为空集，执行步骤407；否则执行步骤408和409；步骤407、采用计算机将步骤404中各个内积值的绝对值按照从小到大的顺序进行排序，则最大内积值所对应的原子记作第一个最优原子步骤408、将第一次更新原子库P1中第p个原子记作dp，p为正整数，且p的取值位于1～K；采用计算机根据公式rp,2＝r1-c1pdp，得到第一次更新原子库P1中原子dp迭代时的残差rp,2；其中，p表示所选原子在超完备字典D′中的列数，c1p表示起始残差r1与第一次更新原子库P1中原子dp的内积；步骤409、按照步骤408所述的方法，对第一次更新原子库P1中各个原子进行残差处理，并将残差||rp,2||1最小值所对应的原子记作第一个最优原子步骤40A、采用计算机根据第一个最优原子和第一个最优原子与起始残差r1的内积值重构得到第一个超声回波分离信号；步骤40B、采用计算机将第一个最优原子代入步骤408中公式得到的残差记作第二次残差r2，判断||r2||2＜ε是否成立，如果||r2||2＜ε成立，停止；如果||r2||2＜ε不成立，执行步骤40C；其中，ε表示设定迭代阈值；步骤40C、采用计算机将第二次残差r2作为起始残差，并按照步骤404至步骤40A所述的方法，对第二次残差r2进行迭代判断，得到第二个最优原子并根据第二个最优原子和第二个最优原子与第二次残差r2的内积值重构得到第二个超声回波分离信号；步骤40D、多次重复步骤40B和步骤40C，采用计算机将第z次残差rz作为起始残差，对第z次残差rz进行迭代判断，直至||rz||2＜ε成立，得到第z个超声回波分离信号，完成待处理超声重叠回波信号Y的分离；其中，z为正整数。

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百度查询： 西安科技大学 一种自适应超声重叠回波分离方法

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