大型回转体如涡轮盘、突防舱、弹体舱段毛坯锻件、压力容器等，在航天、航空、电力等领域设备中应用广泛，在连接与承载部位具有重要的地位。为了保证设备的可靠性与安全性，大型回转体内部缺陷如裂纹、夹渣、气泡等的检测必不可少。由于回转体结构尺寸较大，往往含有复杂曲面，故而这类零部件内部缺陷检测多采用手工超声探伤方式，检测结果依赖于操作者的经验，检测效率低、人为误差大、数据少，无法满足工业探伤的需求。随着工业检测要求的不断提高以及电子技术的飞速发展，迫切需要检测效率高、直观反映材料内部质量、工件型号曲面适应性强、结果精确可靠、可定量分析的超声成像检测系统，超声图像处理方面的关键技术如何更好的应用于回转体实时无损检测，依然是一个亟待解决的难题，因此研究针对大型回转体的超声成像检测技术具有重要的实际与理论意义以及广阔的应用前景。　　本文根据大型回转体特点，构建了多自由度的超声成像检测系统，在对超声成像检测原理研究的基础上，设计了基于距离波幅曲线(Distance Amplitude Curve，DAC)校正的超声C扫描及三维立体成像技术，结合曲面分块与反求技术规划了路径，以降低成像复杂度，获取更为精确直观的检测图像，并在精确提取与显示缺陷信息方面进行了理论与实验研究，论文创新内容具体如下:　　(1)在研究超声传播特性与检测方法原理的基础上，根据大型回转体的结构特征，设计了多自由度超声成像检测系统，并将DAC校正技术引入到C扫描成像及三维立体成像中，使得检测图像能够避免材料衰减、近场效果等因素影响，在保留常规成像功能的同时，提高检测精度，增强缺陷当量尺寸、深度显示的直观性。　　(2)在超声探头运动学模型与回转体结构分析的基础上，研究了曲面分块与反求技术相结合的路径规划方法。针对具有不可等距展开曲面大型回转体平面成像问题，提出了快速Isomap曲面展开算法，以解决原始采集数据显示操作缓慢，平面成像存在畸变等问题。展开后的平面数据点与原始检测点存在一一对应的数据关系，使得检测时既可通过展开图像观测和计算全局缺陷分布情况，又能直接采用原始检测点进行验证，提高展开精度，增强测量可靠性。曲面展开后图像缺陷分布情况也可应用于原始数据的压缩。　　(3)针对成像过程中出现的超声乘性噪声，结合非下采样Contourlet变换(Nonsubsampled contourlet，NSCT)与保边缘自蛇模型进行了去噪算法研究，该算法首先对超声图像进行对数处理，利用NSCT分解获取图像高频与低频系数，对含噪系数进行改进BiShrink阈值处理，利用保边缘自蛇模型对去噪时产生的伪迹进行消除，对比实验证明了算法的有效性。　　(4)针对超声图像受灰度不均、对比度低、伪影影响所导致的缺陷提取误差较大的问题，建立了基于熵与局部信息的伪影偏差场修正Chan-Vese(CV)模型，模型利用分割目标与背景区域的熵与局部信息，自适应调节区域演化权重，通过伪影指示函数及Retinex理论，消除伪影及偏差场对分割的影响，对比实验表明算法能够在上述影响因素的干扰下，实现缺陷区域的准确提取。　　(5)针对检测体数据坐标轴分辨率不一致、重建易出现结构断裂等问题，提出了多分辨率曲率配准的层间插值算法，首先将相邻序列图片进行多分辨率分层，采用改进的对称曲率配准模型，从低分辨率图像逐层配准至高分辨率，以减少计算时间，提高计算效率，实验证明了提出的方法可改善层间插值图像边缘模糊现象，提高体数据的层间分辨率，满足应用要求。　　最后，利用DAC校正成像技术对大型锥环形回转体进行成像检测及三维立体重构，实际检测效果验证了本文去噪、分割、展开及DAC校正的三维立体成像技术的可靠性，证明了本文成像技术、图像处理算法可以有效的估计和显示缺陷尺寸、深度等三维立体信息。