CN113960087A - 一种用于x射线背散射安检系统的图像采集系统 - Google Patents
一种用于x射线背散射安检系统的图像采集系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113960087A CN113960087A CN202111212242.3A CN202111212242A CN113960087A CN 113960087 A CN113960087 A CN 113960087A CN 202111212242 A CN202111212242 A CN 202111212242A CN 113960087 A CN113960087 A CN 113960087A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sampling
- circuit
- image acquisition
- security inspection
- inspection system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
- G01N23/203—Measuring back scattering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于X射线背散射安检系统的图像采集系统包括：电源、依次连接的探测器、外置放大器、AD采样电路、FPGA控制和处理电路、数据传输接口电路；所述FPGA控制和处理电路还控制所述AD采样电路以及数据传输接口电路；所述FPGA控制和处理电路中包括依次连接的超采样模块、像素点比较模块、像素点分级加权模块；所述电源为所述探测器、外置放大器、AD采样电路、FPGA控制和处理电路、数据传输接口电路供电。本发明提供的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，将鉴频电路改为外置放大器，将鉴频功能放在FPGA内实现。很好的解决了鉴频电路稳定性差，容易受到干扰，存在速度瓶颈等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，属于集成电路设计技术领域。
背景技术
X射线安检设备目前广泛应用于反恐安防，快递物流以及工业探伤等领域。所应用的技术多种多样，按射线源分类有单能射线源，多能射线源；按照扫描方式分类有点扫描、线扫描、计算机断层扫描成像技术；按照射方式分类有测照式、底照式、顶照式；按成像视角分类有单视角探测、多视角探测；按成像原理分类有透射成像技术、散射成像技术；按移动性分类有固定式设备、移动车载式设备和手持式设备；按被测物体分类有托运行李检查设备、集装箱检查设备，人体扫描检查设备等等。
目前安检设备发展已经比较成熟，大多是基于透射X射线进行检测，其根据物质对X射线的吸收程度不同进行分辨，在一定程度上可以分辨吸收能力强的高原子序数物质，如金属手枪、炮弹等，但对吸收能力差的低原子序数违禁物品（如炸药、毒品等）检测能力有限。而X射线背散射成像技术利用射线与物质相互作用时的康普顿散射效应对物质属性进行探测，其成像信息反映了被测物质的电子密度信息。相同射线能量下，物质原子序数越高光电效应越占优势，反之康普顿散射效应越占优势，所以低原子序数物质比高原子序数物质能产生更多的散射射线。由此可见背散射成像可以很好的分辨低原子序数有机物，非常适合检测毒品、炸药等违禁物品。背散射成像中射线源与探测器位于被测物的同一侧，这使其在应用中更加灵活方便。
虽然康普顿背散射成像技术有其独特的优势，但也有缺点：由于背散射信号弱，随着检测深度增加，散射光子减少，多次散射几率加大，探测器所能探测到的散射光子数量有限，最终获得的探测信号噪声很大。另外散射射线能量比较低，穿透能力差且容易与散射路径中的高原子序数物质发生光电效应，散射成像只能探测到靠近射线源一侧一定深度的物质。因此，图像采集电路的和采集算法的选择对最终安检设备成像质量和检测速度都有很大影响。
现有技术中，探测器鉴频电路部分是由运放芯片搭建的模拟电路，容易受到干扰，稳定性差。同时由于运放芯片性能限制，未来产品升级面临这部分电路更换，灵活性差。而在图像采集方面，FPGA控制和处理部分，单纯按照扫描速度进行电压值采样输出，由于电压是个模拟值，可能会出现采不到电压峰值的情况，从而造成图像信息丢失，从而造成最终图像成像质量差，灵敏度低，从而无法达到国标检测要求。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种解决探测器鉴频电路容易受到干扰，稳定性差，产品升级迭代性能受限，稳定性差的问题，同时，解决图像成像质量差，灵敏度低的问题的图像采集系统。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，包括：电源、依次连接的探测器、外置放大器、AD采样电路、FPGA控制和处理电路、数据传输接口电路；所述FPGA控制和处理电路还控制所述AD采样电路以及数据传输接口电路；所述FPGA控制和处理电路中包括依次连接的超采样模块、像素点比较模块、像素点分级加权模块；所述电源为所述探测器、外置放大器、AD采样电路、FPGA控制和处理电路、数据传输接口电路供电。
上述方案进一步的改进在于：所述探测器包括塑料闪烁体和光电倍增管，功能是把光信号转换为脉冲电信号。
上述方案进一步的改进在于：所述AD采样电路的模数转换芯片为AD9226，最大采样频率为65MHz。
上述方案进一步的改进在于：所述FPGA控制和处理电路，根据安检系统的参数计算出图像一行扫描像素数和时间，并根据安检系统的参数进行图像采集和控制。
上述方案进一步的改进在于：所述数据传输接口电路，选择千兆以太网接口对图像数据进行传输。
上述方案进一步的改进在于：所述安检系统的参数包括传送带速度，圆筒转速。
上述方案进一步的改进在于：所述超采样模块能够对图像每一行中的每一个像素进行5倍超采样，即对每一个脉冲采样五次，得到5个采样值。
上述方案进一步的改进在于：所述像素点比较模块能够将所述超采样模块所采集到的每一个像素的采样值进行比较并输出最大值。
上述方案进一步的改进在于：所述像素点分级加权模块，将采样值分为64个等级，每个等级加权值为2，将等间隔时间段内的采样值进行加权累加，然后输出。
本发明提供的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，将鉴频电路改为外置放大器，将鉴频功能放在FPGA内实现。很好的解决了鉴频电路稳定性差，容易受到干扰，存在速度瓶颈等问题。当安检设备整体升级时，可以通过更换相同性能的放大器，来实现图像采集成像速度的匹配，从而减少硬件的更改，缩短新产品的研发和上市时间。像素点超采算法解决了模拟脉冲的因采不到极值而造成成像不清晰甚至图像丢失的问题，像素点分级加权算法既可以叠加脉冲的频率信息，也可以叠加脉冲的幅度信息，相当于将模拟量转化为数字量，从而使图像细节丢失更少，成像更清晰，灵敏度更高。高清晰的图像为后面图像识别打下了很好的基础，同时较高的灵敏度也可以拓展到工业探伤领域。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个优选的实施例结构示意图。
图2图1中的FPGA控制和处理电路结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，如图1所示，包括：系统电源6、依次连接的探测器1、外置放大器2、AD采样电路3、FPGA控制和处理电路4、数据传输接口电路6。其中，FPGA控制和处理电路4还控制AD采样电路3以及数据传输接口电路5。系统电源6为探测器1、外置放大器2、AD采样电路3、FPGA控制和处理电路4、数据传输接口电路5供电。
如图2所示，FPGA控制和处理电路中包括依次连接的超采样模块、像素点比较模块、像素点分级加权模块。
探测器1主要包括塑料闪烁体和光电倍增管等组件，功能主要是把光信号转换为微弱的脉冲电信号。
外置放大器2采用滨松外置放大器，输出电压值为-3.3V到3.3V，频率为10MHz。功能是将脉冲电平信号进行放大。
AD采样电路3对放大后的脉冲信号进行超采样，AD采样电路3的模数转换芯片为AD9226，最大采样频率为65MHz。
FPGA控制和处理电路4，根据安检系统的参数，比如传送带速度，圆筒转速等，计算出图像一行扫描像素数和时间，并根据安检系统的参数进行图像采集和控制。
数据传输接口电路5，考虑传输距离，工控机所挂采集卡数量等因素，选择千兆以太网接口对图像数据进行传输。
超采样模块能够对图像每一行中的每一个像素进行5倍超采样，即对每一个脉冲采样五次，得到5个采样值。像素点比较模块能够将超采样模块所采集到的每一个像素的采样值进行比较并输出最大值。像素点分级加权模块，将采样值分为64个等级，加权值为2，将等间隔时间段内的采样值进行加权累加，然后输出。
具体的工作流程如下：
探测器1收集X射线背散射过来的光子信号，然后通过光电倍增管将光子信号转化为微弱电平信号，发送给外置放大器2进行放大，输出电压值为0V~3.3V，频率为10MHz。FPGA控制和处理电路4根据一行的扫描时间和扫描点数等参数控制AD采样电路3对放大后的脉冲信号进行采样和处理，并通过数据传输接口电路6的千兆以太网接口将采集到的图像数据发给工控机成像显示。图像采集算法实现具体为：扫描参数，一行扫描时间为8ms，扫描点数为1000个像素点。进行像素点的超采，采样频率为50MHz，20ns采样一次，一行8ms时间内共采样400000个点。然后进行像素比较，每5个点进行比较取最大值后输出，共输出80000个点；最后对80000个点进行分级加权，因为输出为1000个像素点所以每80个点统计加权一次。然后把脉冲幅度0.5V~3.2V 分为64级，1级为0.5V，同时加权值为2，即0.5V对应加权值为2, 3.2V对应加权值为128。这样既保证了脉冲的频率信息不丢失，又保证了脉冲的幅度信息不丢失。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于，包括：电源、依次连接的探测器、外置放大器、AD采样电路、FPGA控制和处理电路、数据传输接口电路；所述FPGA控制和处理电路还控制所述AD采样电路以及数据传输接口电路；所述FPGA控制和处理电路中包括依次连接的超采样模块、像素点比较模块、像素点分级加权模块；所述电源为所述探测器、外置放大器、AD采样电路、FPGA控制和处理电路、数据传输接口电路供电。
2.根据权利要求1所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述探测器包括塑料闪烁体和光电倍增管，功能是把光信号转换为脉冲电信号。
3.根据权利要求2所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述AD采样电路的模数转换芯片为AD9226，最大采样频率为65MHz。
4.根据权利要求3所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述FPGA控制和处理电路，根据安检系统的参数计算出图像一行扫描像素数和时间，并根据安检系统的参数进行图像采集和控制。
5.根据权利要求4所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述数据传输接口电路，选择千兆以太网接口对图像数据进行传输。
6.根据权利要求4所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述安检系统的参数包括传送带速度，圆筒转速。
7.根据权利要求1所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述超采样模块能够对图像每一行中的每一个像素进行5倍超采样，即对每一个脉冲采样五次，得到5个采样值。
8.根据权利要求7所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述像素点比较模块能够将所述超采样模块所采集到的每一个像素的采样值进行比较并输出最大值。
9.根据权利要求8所述的用于X射线背散射安检系统的图像采集系统，其特征在于：所述像素点分级加权模块，将采样值分为64个等级，每个等级的加权值为2，将等间隔时间段内的采样值进行加权累加，然后输出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111212242.3A CN113960087B (zh) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | 一种用于x射线背散射安检系统的图像采集系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111212242.3A CN113960087B (zh) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | 一种用于x射线背散射安检系统的图像采集系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113960087A true CN113960087A (zh) | 2022-01-21 |
| CN113960087B CN113960087B (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=79464368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111212242.3A Active CN113960087B (zh) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | 一种用于x射线背散射安检系统的图像采集系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113960087B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020171656A1 (en) * | 2001-05-18 | 2002-11-21 | Sun Microsystems, Inc. | Sample cache for supersample filtering |
| CN101103379A (zh) * | 2004-11-19 | 2008-01-09 | 艾利森电话股份有限公司 | 用于像素采样的方法和装置 |
| CN103076350A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-05-01 | 公安部第一研究所 | 一种移动背散射x射线安全检查方法及装置 |
| CN104132951A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-05 | 西安工程大学 | 用于x射线无损检测的图像信号采集和处理装置 |
| CN205670194U (zh) * | 2016-04-29 | 2016-11-02 | 同方威视技术股份有限公司 | 基于背散射成像的检测系统 |
| CN107014842A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-04 | 桂林师范高等专科学校 | 安检信息采集系统 |
-
2021
- 2021-10-18 CN CN202111212242.3A patent/CN113960087B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020171656A1 (en) * | 2001-05-18 | 2002-11-21 | Sun Microsystems, Inc. | Sample cache for supersample filtering |
| CN101103379A (zh) * | 2004-11-19 | 2008-01-09 | 艾利森电话股份有限公司 | 用于像素采样的方法和装置 |
| CN103076350A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-05-01 | 公安部第一研究所 | 一种移动背散射x射线安全检查方法及装置 |
| CN104132951A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-05 | 西安工程大学 | 用于x射线无损检测的图像信号采集和处理装置 |
| CN205670194U (zh) * | 2016-04-29 | 2016-11-02 | 同方威视技术股份有限公司 | 基于背散射成像的检测系统 |
| CN107014842A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-04 | 桂林师范高等专科学校 | 安检信息采集系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113960087B (zh) | 2024-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7369642B2 (en) | X-ray imaging technique | |
| KR102477399B1 (ko) | 다중에너지 검출기 | |
| CN100502781C (zh) | 动态控制辐射探测器的整形时间的方法和系统 | |
| US7539337B2 (en) | Method of and system for splitting compound objects in multi-energy computed tomography images | |
| US10162066B2 (en) | Coincidence-enabling photon-counting detector | |
| WO2015096770A1 (zh) | 多能谱静态ct设备 | |
| EP2156218A2 (en) | Spectral photon counting detector | |
| WO2013144812A2 (en) | Conventional imaging with an imaging system having photon counting detectors | |
| CN104220900B (zh) | 高通量光子计数探测器电子器件 | |
| CN1339136A (zh) | 使用物体投影处理用ct数据表示的物体的设备和方法 | |
| NO20100513L (no) | Datafangstsystem for fotontelling og energimalende detektorer | |
| CN1940555A (zh) | 一种农产品内外品质检测方法及装置 | |
| NO338493B1 (no) | Apparat og fremgangsmåte for kanalspesifikk konfigurasjon i en utleser-ASIC | |
| WO2012123845A1 (en) | Likelihood-based spectral data projection domain de-noising | |
| CN102914555A (zh) | L形结构的单源x射线透射与康普顿散射安检装置 | |
| US9482630B2 (en) | Multiple-layered energy-integrating detector in a hybrid computed tomography scanner | |
| CN202994690U (zh) | L形结构的单源x射线透射与康普顿散射安检装置 | |
| Chen et al. | Design of a security screening system with a capacitance sensor matrix operating in single-electrode mode | |
| US9696452B2 (en) | Volumetric and projection image generation | |
| US20160206255A1 (en) | Hybrid passive/active multi-layer energy discriminating photon-counting detector | |
| JP2008536138A (ja) | Ｃｔにおけるエネルギー分布再構成 | |
| CN113960087B (zh) | 一种用于x射线背散射安检系统的图像采集系统 | |
| US9804279B2 (en) | Method for determining parameters of a reaction of a gamma quantum within a scintillator of a PET scanner | |
| US10107766B2 (en) | Photon counting imaging modes | |
| CN2529247Y (zh) | 单辐射源双成像扫描辐射成像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |