基于FPGA的輻射成像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、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(jī)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(xiǎn)違禁物和走私貨物，維護(hù)公民人身財(cái)產(chǎn)安全，保障社會(huì)和平與安寧。
　　根據(jù)核脈沖信號(hào)的隨機(jī)性和統(tǒng)計(jì)性的特點(diǎn)，本文重點(diǎn)研究了X射線與碘化銫晶體相互作用的機(jī)理

2、，掌握了陣列探測器對核脈沖信號(hào)的處理方法。本文對X射線陣列探測器信號(hào)采集子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成了脈沖信號(hào)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(jì)與調(diào)試。使用嵌入式實(shí)驗(yàn)板搭建陣列探測器脈沖信號(hào)采集與測試平臺(tái)，編寫脈沖計(jì)數(shù)曲線繪制軟件，利用數(shù)字示波器觀察脈沖信號(hào)。采用理論方法定性分析了脈沖信號(hào)出現(xiàn)的“拖尾”現(xiàn)象，并對脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波成形、基線恢復(fù)和滑動(dòng)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(jì)

3、，本文完成了積分變換時(shí)序控制邏輯模塊、LVDS數(shù)據(jù)傳輸模塊、RAM存儲(chǔ)模塊、RAM讀寫時(shí)序控制模塊、以及VGA時(shí)序控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制流程設(shè)計(jì)與Verilog HDL內(nèi)核設(shè)計(jì)，并利用Signal Tap II邏輯分析儀對所設(shè)計(jì)的各個(gè)邏輯模塊進(jìn)行時(shí)序驗(yàn)證。針對 X射線扇面束流強(qiáng)度的不均勻性和各個(gè)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(jìn)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(jì)了線性插值算法軟

4、件，搭建了圖像處理驗(yàn)證平臺(tái)，并對圖像處理效果進(jìn)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(shí)現(xiàn)了X射線脈沖信號(hào)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(hào)輸出的“拖尾”現(xiàn)象消失了，提高了脈沖計(jì)數(shù)容量。使用“極-零”相消處理方法后，脈沖信號(hào)的下沖現(xiàn)象也消失了，減小了對正電場信號(hào)的影響。通過系統(tǒng)驗(yàn)證和算法改進(jìn)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