本文關(guān)鍵詞： FPGA X射線 輻射成像 陣列探測器 圖像處理　出處：《東華理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前,X射線輻射成像安全檢查系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)機場、鐵路、海關(guān)、港口等場所中,應(yīng)用需求量大,但國內(nèi)自主研發(fā)的數(shù)字化輻射成像安全檢查設(shè)備較少。作為重要的公共場所安全檢查手段,基于FPGA的輻射成像采集系統(tǒng)利用X射線掃描成像技術(shù)快速掃描行李箱、集裝箱內(nèi)的物品,查出毒品、槍支、爆炸物等危險違禁物和走私貨物,維護公民人身財產(chǎn)安全,保障社會和平與安寧。根據(jù)核脈沖信號的隨機性和統(tǒng)計性的特點,本文重點研究了X射線與碘化銫晶體相互作用的機理,掌握了陣列探測器對核脈沖信號的處理方法。本文對X射線陣列探測器信號采集子系統(tǒng)的設(shè)計,完成了脈沖信號提取、積分放大、差值濾波、AD變換以及FPGA輻射成像數(shù)據(jù)采集板的設(shè)計與調(diào)試。使用嵌入式實驗板搭建陣列探測器脈沖信號采集與測試平臺,編寫脈沖計數(shù)曲線繪制軟件,利用數(shù)字示波器觀察脈沖信號。采用理論方法定性分析了脈沖信號出現(xiàn)的“拖尾”現(xiàn)象,并對脈沖信號進行濾波成形、基線恢復(fù)和滑動均值濾波處理。針對FPGA數(shù)據(jù)采集與傳輸控制內(nèi)核設(shè)計,本文完成了積分變換時序控制邏輯模塊、LVDS數(shù)據(jù)傳輸模塊、RAM存儲模塊、RAM讀寫時序控制模塊、以及VGA時序控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制流程設(shè)計與Verilog HDL內(nèi)核設(shè)計,并利用Signal Tap II邏輯分析儀對所設(shè)計的各個邏輯模塊進行時序驗證。針對X射線扇面束流強度的不均勻性和各個陣列探測器電路參數(shù)的不一致性導(dǎo)致圖像存在明暗水平條紋和高頻噪聲,本文對其進行了圖像處理算法研究,建立了線性插值算法數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了線性插值算法軟件,搭建了圖像處理驗證平臺,并對圖像處理效果進行了分析。論文研究結(jié)果表明,基于FPGA的輻射成像采集系統(tǒng)實現(xiàn)了X射線脈沖信號采集、數(shù)據(jù)傳輸、圖像處理與VGA視頻顯示功能。使用了濾波成形處理方法后,陣列探測器信號輸出的“拖尾”現(xiàn)象消失了,提高了脈沖計數(shù)容量。使用“極-零”相消處理方法后,脈沖信號的下沖現(xiàn)象也消失了,減小了對正電場信號的影響。通過系統(tǒng)驗證和算法改進后,圖像明暗水平條紋消失了,圖像質(zhì)量也得到了改善�；贔PGA的輻射成像采集系統(tǒng)在實際應(yīng)用中基本滿足了設(shè)計要求,具有很高的應(yīng)用價值。
[Abstract]:At present, X-ray radiation imaging safety inspection system is widely used in domestic airports, railways, customs, ports and other places, the application of large demand. However, the digital radiation imaging safety inspection equipment developed independently in China is less. As an important means of public safety inspection. The radiation imaging acquisition system based on FPGA uses X-ray scanning imaging technology to quickly scan luggage, containers, and find dangerous and contraband goods such as drugs, guns, explosives and so on. According to the randomness and statistics of nuclear pulse signal, the mechanism of interaction between X-ray and cesium iodide crystal is studied in this paper. In this paper, the signal acquisition subsystem of X-ray array detector is designed, the pulse signal extraction, integral amplification, difference filtering are completed. Design and debug of AD transform and FPGA radiation imaging data acquisition board. Use embedded experiment board to build array detector pulse signal acquisition and test platform, write pulse count curve drawing software. The digital oscilloscope is used to observe the pulse signal. The phenomenon of "trailing" appears in the pulse signal is analyzed qualitatively by theoretical method, and the pulse signal is filtered and formed. Aiming at the design of FPGA data acquisition and transmission control kernel, this paper completes the integration transform timing control logic module and the LVDS data transmission module. The RAM memory module reads and writes the timing control module, and the state transition control flow of the VGA timing control module and the design of the Verilog HDL kernel. And using Signal Tap. The logic analyzer II verifies the timing of the designed logic modules. Aiming at the nonuniformity of the beam intensity in the X-ray sector and the inconsistency of the circuit parameters of each array detector, there are horizontal stripes of light and dark in the image. And high frequency noise. In this paper, the image processing algorithm is studied, the mathematical model of linear interpolation algorithm is established, the software of linear interpolation algorithm is designed, and the image processing verification platform is built. The research results show that X-ray pulse signal acquisition and data transmission are realized in the radiation imaging acquisition system based on FPGA. Image processing and VGA video display function. After using filter shaping method, the "tail" phenomenon of array detector signal output disappears. The pulse counting capacity is improved. After the "Pole-Zero" cancellation method is used, the impulse phenomenon of the pulse signal disappears, and the influence on the positive electric field signal is reduced. After the system verification and the algorithm improvement, the influence of the pulse signal on the positive electric field signal is reduced. The horizontal fringe of the image disappeared and the image quality was improved. The radiation imaging acquisition system based on FPGA basically meets the design requirements in practical application and has a high application value.
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O434.19;TP391.41

【參考文獻】

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1 賈寧寧;黑麗民;;一種新型的車輛X射線安全檢查設(shè)備[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2015年05期

2 馮春玲;;綠色通道車輛輻射檢測系統(tǒng)分析與應(yīng)用[J];黑龍江科技信息;2015年22期

3 許育俊;楊立瑞;;先進技術(shù)X射線安檢設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀[J];中國安防;2013年07期

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7 郝佳;張麗;陳志強;邢宇翔;康克軍;;多能譜X射線成像技術(shù)及其在CT中的應(yīng)用[J];CT理論與應(yīng)用研究;2011年01期

8 王昊京;王建立;王鳴浩;陰玉梅;;采用雙線性插值收縮的圖像修復(fù)方法[J];光學(xué)精密工程;2010年05期

9 范丹;何永強;方晉賢;;高速LVDS接口電路設(shè)計[J];儀表技術(shù);2010年04期

10 童子權(quán);白錦玲;;LVDS傳輸技術(shù)在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];國外電子測量技術(shù);2009年02期

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5 姚陽;基于FPGA的數(shù)字多道脈沖幅度分析器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院）;2014年

6 廖朝陽;基于FPGA的X射線圖像采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];南昌大學(xué);2014年

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9 馬偉;X射線安檢機系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];南昌大學(xué);2013年

10 李冬青;半導(dǎo)體激光器數(shù)字輔助鎖定系統(tǒng)的設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

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本文編號：1453580