在我国当前国民经济建设中,重大安全事故严重影响和制约了国民经济的健康发展,来源于运行部件的材料缺陷是不可忽视的重要因素。对材料尖锐缺陷灵敏、检测精度高的无损检测技术之一是超声衍射时差法(TOFD,Time Of Flight Diffraction),该技术在交通运输领域,在航天舰船、石油化工都有广泛的应用,但是受自身成像特性、检测系统和材料声学特性的影响,利用超声TOFD对缺陷进行检测时,其分辨率相对较低,且存在大量噪声,缺陷特征信息不易于获取,因此研究如何检测图像分辨率水平和降低噪声的方法,是超声TOFD检测中最关键的问题。本文首先介绍了超声TOFD检测成像理论,建立了模拟超声TOFD成像的理论模型,通过模拟超声TOFD检测成像过程,研究其成像规律和特点,以此寻找提高超声TOFD成像分辨率水平的方法,同时,分析产生图像噪声的因素和来源,研究降低噪声的方法,最后通过研究建立超声TOFD成像处理实验系统。分析了产生TOFD检测图像杂波的因素,建立了接近TOFD检测图像噪声特征的噪声模型,并进行了仿真实验,检测图像杂波的特征、通过比较各种滤波的实验效果,确定采用低通滤波器更为适用,实验结果表明:采用低通滤波器对杂波抑制效果较为明显。根据小波变换的基本理论,分析比较了几种主要小波去噪方法的特点,基于软阈值和硬阈值函数提出了高次渐进平缓置零的阈值函数,同时,在通用阈值的基础上提出了随小波分解层数变化的自适应阈值选取方式。实验结果表明:通过改进的小波降噪方法处理超声TOFD检测图像,使图像信噪比从传统方法处理的19.11d B,提高到了31.84d B,效果十分显著。根据超声TOFD检测原理,设计完成了焊缝超声TOFD检测实验系统,通过两步对TOFD检测图像进行处理:先对检测图像进行多幅图像叠加平均处理,再进行改进小波方法降噪处理,实验结果说明:混合处理方法能极大降低图像噪声,有效改善检测图像分辨率水平。