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                                                    艾崴安檢機是如何高速的采集X光立體透視圖像數據的?

                                                    2017-04-26 09:43:37 來源:

                                                    [摘要]對于艾崴100100客運站全功能型X光安檢機來說,要高速掃描采集出高清的X光透視畫面,就需要X光射線源與X光探測器即時的上電,并通過FPGA圖像數據傳輸板準確地與工業控制計算機的CP

                                                    對于艾崴100100客運站全功能型X光安檢機來說,要高速掃描采集出高清的X光透視畫面,就需要X光射線源與X光探測器即時的上電,并通過FPGA圖像數據傳輸板準確地與工業控制計算機的CPU主板建立高速圖像數據通信。想象一下,如果采集的圖像細節重復數據量很大,或者傳輸干擾太多,那怎么能順利的處理出高清晰的X光圖片呢。武漢艾崴科技有限公司研發人員為這套X光安檢機圖像采集、 傳輸、  處理、 控制專門設計了一套時序控制電路信號傳輸通道,為掃描采集出高清晰的X光像片建立了高速的信號通道專線。為后面的圖像危險物辨識提供了重要技術保障。ETf安檢之家
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                                                    在艾崴X光安檢機系統中,X光探測器與圖像處理工業控制計算機的雙向通訊具有非對稱性,由X光探測器采樣掃描得到的大量圖像BIT數據通過高速通道傳送至圖像處理工業控制計算機進行處理。然而由圖像處理工業控制計算機傳送給X光探測器的控制信號,因數據量較小,僅需低速通道進行傳輸即可,并且在X光探測器數據傳輸板對于高速大量圖像BIT數據的處理是基于FPGA平臺實現的,若同時采用單片FPGA對接收控制信號進行處理,一方面可減少硬件電路的設計負擔,另一方面也降低了設備本錢。但與此同時,若該系統采用傳統串行通訊方式,則在處理高速數據的FPGA電路單元中引進低速時鐘線,不僅輕易受到電路板上高頻信號的影響,而且由于圖像處理工控電腦間隔X光探測器間隔較長,不利于時鐘信號的傳輸。因此,對于X光安檢機控制信號的傳輸一般采用單路串行低速通訊方式。對于這種傳輸方式,在FPGA上采用一種高效的數字時鐘提取技術就十分必要。ETf安檢之家
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                                                    1X光傳輸板FPGA數字時鐘提取環路基本原理ETf安檢之家
                                                    數字鎖相環能讓本地產生的時鐘信號自動跟蹤輸進信號相位,從而實現一個閉環自動控制系統。數字鎖相環的基本結構是由數字鑒相器(DPD)、數字環路濾波器(DLF)、數字可控振蕩器(DCO)和本地時鐘源(LC)組成的一個反饋環路,其具體原理框圖如圖1所示。ETf安檢之家
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                                                    基于數字鎖相環的數據時鐘提取系統工作原理如下:本地產生一個高頻率的時鐘,數字鑒相器通過輸進信號與估算時鐘進行鑒相比較,輸出鑒相信息。之后由數字環路濾波器根據鑒相信息對相位誤差進行平滑運算,輸出數控振蕩器控制信號,通過對本地估算時鐘的相位調整,終極跟蹤到輸進數據的位同步時鐘。ETf安檢之家
                                                    2 各模塊功能及實現原理ETf安檢之家
                                                    2.1 數字鑒相器ETf安檢之家
                                                    數字鑒相器用于獲取輸進信號與本地估算時鐘的相位比較信息,常用異或門實現。在數字鑒相器中,首先將輸進信號的正向過零脈沖與本地估算信號的正向過零脈沖進行比較,從中得到一個表明相位提前或延后誤差的脈沖輸出,其寬度反映超前(滯后)相位的多少。當本地估算信號超前于輸進信號時,其輸出為超前脈沖,反之,則為滯后脈沖。綜合考慮到安檢系統中的控制信號屬于數字信號,并且由于X光安檢機傳輸板FPGA的資源主要用于完成采集數據的處理,應盡量減少對X光安檢機FPGA資源的使用。艾崴IWILDETECTOR采用了超前/滯后數字鑒相器。ETf安檢之家
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                                                    超前/滯后數字鑒相器硬件實現有兩種方式,分為積分型結構與微分型結構。積分型結構的硬件實現比較復雜,但具有良好的抗干擾性能;微分型結構則具有相反特性。為了優化系統性能,選擇使用微分型結構。盡管微分型結構的抗干擾能力較弱,但是結合安檢機系統的實際環境,該結構可以滿足系統需要。圖2為微分型超前/滯后數字鑒相器的結構原理圖,圖3為其時序圖。

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