本发明涉及平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，属于超声检测。
背景技术：
1、飞机平尾大轴即为飞机水平尾翼安定面的传动轴，轴体的固定一端连接飞机机身，飞机的水平尾翼在平尾大轴固定端和悬挂端这两个受力支点上悬挂。因此，飞机平尾大轴为连接飞机水平尾翼和飞机机身之间的重要受力构件，其承受的力主要为经飞机水平尾翼传递的弯应力和扭应力。如果平尾大轴在铸造过程中由于工艺误差或飞行过程中由于受力疲劳而产生孔状或缝状等缺陷，极大的增加轴体断裂风险，从而使飞机水平尾翼不受控制失去平衡，此种隐患严重影响飞机飞行安全。因此，对平尾大轴进行出厂的检测、定期的检测维护与维修对保证飞机安全而言具有非常重大的战略意义。
2、超声法通过在工件内部激励声场产生超声波，声波遇到待测件内部缺陷会被反射回来产生缺陷回波，通过对缺陷回波进行处理从而得到待测件内部的缺陷大小、位置等信息。受平尾大轴曲面形状所限，传统的单阵元发射单阵元接收超声法检测精度不高、无法实现轴体内部缺陷尺寸和位置的精准探查，因此在单发单收超声法的基础上，相控阵超声检测法应运而生。
3、超声相控阵分为刚性相控阵和柔性相控阵两种类型，刚性相控阵无法弯折，难以完美贴合轴体曲面外形，而柔性相控阵弯折性好，贴合度高。因此根据这两种相控阵的优劣对比以及实际检测环境选择采用柔性相控阵平尾大轴的超声缺陷检测方案。由于在实际工业中对平尾大轴缺陷检测自动化程度、检测效率以及抗噪性要求较高，因此需要对其缺陷检测及成像方法进行优化设计实现成像伪影改善与噪声抑制。
4、在柔性超声相控阵实际检测成像过程中，成像质量会受到多种因素影响，一是超声波束旁瓣在待检缺陷点处引起的旁瓣伪影，伪影在实际检测时会大大降低缺陷点处成像的对比度和分辨率，从而降低成像质量；二是实际工厂、工业检测环境一般都比较恶劣，存在大量的电磁干扰、辐射等电噪声等，而柔性相控阵接收阵元的工作原理又是将接收到的超声信号转化为电信号波形进行接收，因而在超声回波接收过程中，容易受电噪声干扰使得各个相控阵阵元通道的回波波形中引入大量非相干噪声，从而导致最终成像时整体成像区域中存在大量噪点，严重影响成像全局的对比度和分辨率。因而需要对柔性相控阵成像中可能出现的伪影和非相干噪声进行改善和抑制。
5、因此，亟需提出面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，提供面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
2、本发明的技术方案：
3、面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，包括以下步骤：
4、步骤一：选择合适探测位置，建立极坐标系；
5、步骤二：划分均匀网格；
6、步骤三：计算声波传播距离，延迟叠加波束合成；
7、步骤四：遍历所有聚焦点；
8、步骤五：改进波束合成方法。
9、优选的：步骤一中，根据平尾大轴的实际曲面结构来看，其平尾大轴的轴体两端端口狭小，无法将探头伸进内部空腔贴合内表面进行扫查检测，故探头的贴合探查位置选在平尾大轴外径外表面上；
10、对成像区域建立以平尾大轴中心为极点，以成像区域中心且过极点的射线为极轴的极坐标。
11、优选的：步骤二中，通过对极轴和极角均匀划分得到均匀网格的成像聚焦点；即根据步骤一中，选择大轴中心作为极点，从该点向外延伸的中心线作为极轴，然后围绕这个中心线测量角度，接下来步骤二通过对极轴和极角均匀划分得到均匀网格的成像聚焦点，这实际上是在极坐标系中创建一个网格，每个网格点代表一个特定的极径和极角组合，本步骤中，无需直接探查内部空腔，可在平尾大轴的外径外表面上进行均匀分布的探查检测。
12、优选的：步骤三中，计算成像聚集点和收发阵元三者之间的声波传播距离，通过延迟叠加得到对应成像聚焦点处的波束合成幅值；即根据声波传播的原理，声波从发射阵元到成像聚焦点，再从成像聚焦点返回到接收阵元，总传播距离＝声波传播速度×时间/2；通过计算每个阵元到成像聚焦点的声波传播时间，并对每个阵元的回波信号进行时间延迟，然后将所有阵元的信号叠加，得到聚焦点处的波束合成幅值，也可以在延迟叠加算法中引入波达方向窗函数作为优化因子，提高成像质量。
13、优选的：步骤四中，通过遍历计算所有成像聚焦点，采用快速全聚焦成像算法最终得到缺陷成像图。
14、优选的：步骤五中，针对柔性相控阵快速全聚焦成像算法中采用传统延迟叠加(das)波束合成方法可能出现的成像伪影和成像噪声等问题，在最小方差(mv)自适应波束合成方法的基础上，改进提出了最小方差-信噪比系数(mv-snrf)复合自适应波束合成方法，具有较好的伪影改善和噪声抑制效果，从而保障飞机平尾大轴缺陷检测时快速全聚焦算法的高鲁棒性和高质量成像。
15、优选的：回波信噪比系数(snrf)是回波信号均值与回波信号标准差的比值，其表示超声回波信号中期望成像信号与非相干随机噪声信号的强度之比，在快速全聚焦成像模式下，柔性相控阵阵列的回波信号信噪比系数计算公式如下：
16、
17、公式中，ne为柔性相控阵稀疏激励的阵元数，nr为柔性相控阵稀疏接收的阵元数，xi(k)为第i个阵列通道在第k个采样时间点经过对应延时补偿处理后的超声回波信号，为第k个采样时间点时所有超声回波信号的平均值；
18、则mv-snrf复合自适应波束合成方法最终的输出为：
19、ymv-snrf(k)＝snrf(k)×ymv(k) (2)
20、其中，snrf(k)为回波通道信号信噪比系数，ymv(k)为回波信号经过mv自适应波束合成后的输出。
21、本发明具有以下有益效果：
22、本发明解决了传统延迟叠加波束合成方法由于其波形叠加合成模式简单，无法对回波信号中混杂的非相干噪声进行有效分辨并剔除，成像易受噪声干扰，成像鲁棒性不高，并且其对超声旁瓣引起的成像伪影也无法进行改善的问题；本发明在最小方差自适应波束合成方法的基础上，改进提出了最小方差-信噪比系数复合自适应波束合成方法；通过在回波信号中加入高斯强噪声以模拟干扰环境，与传统方法进行对比验证了本发明提出的最小方差-信噪比系数复合自适应波束合成方法具有较好的噪声环境成像效果和最好的伪影抑制效果。
1.面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：步骤一中，根据平尾大轴的曲面结构，探头的贴合探查位置选在平尾大轴外径外表面上；
3.根据权利要求2所述的面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：步骤二中，通过对极轴和极角均匀划分得到均匀网格的成像聚焦点。
4.根据权利要求3所述的面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：步骤三中，计算成像聚集点和收发阵元三者之间的声波传播距离，通过延迟叠加得到对应成像聚焦点处的波束合成幅值。
5.根据权利要求4所述的面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：步骤四中，通过遍历计算所有成像聚焦点，采用快速全聚焦成像算法最终得到缺陷成像图。
6.根据权利要求5所述的面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：步骤五中，在最小方差自适应波束合成方法的基础上，改进提出了最小方差-信噪比系数复合自适应波束合成方法。
7.根据权利要求6所述的面向飞机平尾大轴缺陷成像的伪影改善与噪声抑制方法，其特征在于：回波信噪比系数是回波信号均值与回波信号标准差的比值，其表示超声回波信号中期望成像信号与非相干随机噪声信号的强度之比，在快速全聚焦成像模式下，柔性相控阵阵列的回波信号信噪比系数计算公式如下：
