專利名稱：超聲顯微的三維透視成像技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計制造了 一種應(yīng)用于超聲顯微檢測中的計算機三維成像技術(shù)，適用于電子封裝和復(fù)合材料的超聲顯微檢測成像領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲顯微檢測技術(shù)是檢測電子封裝等精密結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的一種非常有效的手段，它是一種利用聚焦高頻超聲，通常為20MHz 300MHz，對物體表面、亞表面及其內(nèi)部一定深度內(nèi)的細微結(jié)構(gòu)顯微成像，進行可視化觀察的技術(shù)，它主要是針對半導(dǎo)體器件、芯片、材料內(nèi)部的失效分析，可以檢查材料內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)顆粒、內(nèi)部裂紋、分層缺陷、空洞、氣泡等。在超聲顯微檢測中，成像技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。超聲顯微掃查的全波數(shù)據(jù)包括二維平面信息和深度信息，為了使檢測人員分辨出被測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部缺陷，需要把這些信息直觀的顯示出來。傳統(tǒng)的C掃描僅能顯示二維平面信息，而B掃描僅能顯示深度信息。因此，通過全波采集獲取平面信息與深度信息，將其結(jié)合起來，應(yīng)用計算機三維成像技術(shù)，可以更直觀的表征被測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一套超聲顯微的計算機三維成像方法。本發(fā)明將計算機三維成像技術(shù)應(yīng)用于超聲顯微技術(shù)中，基于超聲顯微掃查的全波數(shù)據(jù)采集技術(shù)，將全波數(shù)據(jù)保存并進行處理，建立三維數(shù)學(xué)模型，借助計算機三維圖像引擎，將該數(shù)學(xué)模型矩陣中的數(shù)據(jù)進行分層后，將每層數(shù)據(jù)按數(shù)值渲染顏色，并設(shè)置透明度。之后將各層圖像結(jié)合起來，形成三維透視模型，直觀的顯示被測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷，并提供旋轉(zhuǎn)、縮放、剖視圖等功能，使檢測人員可以從多個角度直觀的查看被測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷。
四

圖1單層掃查數(shù)據(jù)彩色渲染圖 圖2全波數(shù)據(jù)的三維彩色透明成像圖
五具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明:1.全波數(shù)據(jù)采集在A掃波形上，調(diào)整超聲換能器的Z方向坐標(biāo)，使得換能器聚焦到被測目標(biāo)的平面上。設(shè)置跟蹤閘門和數(shù)據(jù)閘門，包括開始時間、閘門寬度和閥值電壓。將關(guān)心的波形區(qū)域包含在數(shù)據(jù)內(nèi)，使得閥值高于噪聲幅值而低于信號幅值，跟蹤閘門的作用是當(dāng)被測表面不平整或傾斜時仍能保持數(shù)據(jù)閘門與波形的相對位置固定。
掃查時，每一個XY坐標(biāo)點記錄一個波形，使用三維數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲。三個維度分別代表X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和時差(TOF)，數(shù)組的值為每個點的電壓幅值。2.基于超聲顯微全波采集的三維數(shù)學(xué)模型超聲顯微掃查系統(tǒng)的全波數(shù)據(jù)采集模塊為計算機三維成像提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。根據(jù)上述三維數(shù)組中的TOF坐標(biāo)、數(shù)組TOF維度長度N、閘門開始時間tQ和采樣長度tM，通過公式
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于超聲顯微的三維透視成像技術(shù)，其特征在于:它建立超聲顯微掃查結(jié)果的三維數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合計算機三維成像技術(shù)，以多層渲染方式實現(xiàn)超聲顯微掃查結(jié)果的三維顯示，并實現(xiàn)三維圖像的剖視圖功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲顯微掃查結(jié)果的數(shù)學(xué)模型，其特征在于:超聲顯微掃查結(jié)果的全波數(shù)據(jù)包括一個三維數(shù)組，三個維度分別代表X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和時差(TOF)，數(shù)組的值為每個點的幅值。根據(jù)其TOF值及超聲波在不同介質(zhì)中的聲速，計算每個XY坐標(biāo)點對應(yīng)的所有掃查數(shù)據(jù)的深度信息，建立X、Y、Z三維數(shù)學(xué)模型矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層渲染方式，其特征在于:利用Direct3D圖形接口，將權(quán)利要求2中的數(shù)學(xué)模型矩陣中相同Z坐標(biāo)的所有數(shù)據(jù)取出，按照XY坐標(biāo)排列，將數(shù)學(xué)模型中的數(shù)據(jù)映射為RGB顏色值，逐點渲染，形成單層渲染圖像；將各層按照Z坐標(biāo)排列分別渲染，并設(shè)置透明度，實現(xiàn)多層渲染，并實現(xiàn)圖像的旋轉(zhuǎn)、縮放功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的維圖像的剖視圖，其特征在于:基于權(quán)利要求3所述的多層渲染模型，根據(jù)指定剖面，按照剖面的函數(shù)及剖視方向，部分繪制三維數(shù)學(xué)模型中的數(shù)據(jù)，同樣進行多層透明渲染，實現(xiàn)剖視效果。
全文摘要
本發(fā)明將計算機三維成像技術(shù)應(yīng)用于超聲顯微技術(shù)中，將超聲顯微掃查所采集到的全波數(shù)據(jù)進行處理，建立三維數(shù)學(xué)模型；通過計算機三維圖像引擎，將該數(shù)學(xué)模型矩陣中的數(shù)據(jù)進行分層后，將每層數(shù)據(jù)按數(shù)學(xué)模型中的幅值渲染顏色，并設(shè)置透明度，之后將各層圖像按照Z坐標(biāo)排列起來，形成三維透視多層渲染模型，直觀的顯示被測工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷，并實現(xiàn)三維圖形的旋轉(zhuǎn)、縮放功能；當(dāng)指定剖面時，按照剖面的函數(shù)及剖視方向，部分繪制三維數(shù)學(xué)模型中的數(shù)據(jù)，同樣進行多層透明渲染，實現(xiàn)剖視效果。
文檔編號G06T19/00GK103105432SQ20111036038
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者徐春廣, 門伯龍, 劉中柱, 趙新玉, 肖定國, 盧宗興, 郭祥輝, 楊柳, 王宏博, 閻紅娟 申請人:北京理工大學(xué)