X射线安检设备—基于嵌入式系统的图像处理及软件开发

摘要

安检设备已成为各个交通口岸、会议场馆等公共场所安全检查的必备设备。当前市场上成熟的 X 射线安检设备产品基本上都是基于工业控制PC的，这样的安检设备开发的灵活性不够，不易于后期的维护，而且它的成本也比较高。作为后PC 时代的产物，嵌入式系统以其专用性和可移植性在工业控制等领域得到了越来越广泛的支持，各种小型化和专业化的需求大大的促进了嵌入式系统的进步与发展。在当前嵌入式系统应用背景下，再结合当前机场、车站的 X 射线安检设备，本论文的目的是研究新型的嵌入式 X 射线安检系统，将 ARM 嵌入式处理器和可编程逻辑器件引入到x射线安检系统中，使 X 射线安检设备能够达到小型化和便捷化。 本文首先概述X射线产生的原理以及X射线与物质的相互作用。然后介绍了嵌入式x射线安检设备的整体结构，从整体上说明所设计的嵌入式x射线安检设备的功能模块。接着又将嵌入式X射线安检设备分成硬件部分和软件部分分别进行介绍。硬件部分首先说明了嵌入式 X 射线安检系统的设计思想，之后对所选用的嵌入式处理器作了详细的介绍，最后给出了嵌入式 X 射线安检系统各模块的硬件设计。后面重点介绍了软件平台的设计。首先从图象的噪声分析入手，分析了 X 射线的图像特征，研究了 X 射线安检设备所用的去噪算法，主要介绍了灰度变换、伪彩色变换、增强变换的原理。之后分析了嵌入式 X 射线安检系统中作数字图像处理的必要性，给出了实际系统中经过数字图像处理变换前后的通过嵌入式 X 射线安检设备的包裹图像，可以看出经过变换后的图像的更加清晰。最后给出了嵌入式 X 射线安检设备软件设计的程序结构，包括软件的设计环境、软件的功能、软件的程序流程。将嵌入式 X 射线安检设备软件具体分成了六个模块：初始化模块、数据接收模块、数据处理模块、VGA 控制模块、串口通讯模块、菜单设计模块，对每个模块分别作了详细的介绍。 目前已经实现了所设计的所有功能，成功用嵌入式系统打造出了嵌入式 X射线安检设备，实现了X 射线安检设备稳定可靠、专用、小型化、低成本和更易于维护的目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1、课题背景及研究意义

1.2、论文的内容

第二章安检设备原理

2.1 X射线的成像原理

2.1.1 X射线的本质

2.1.2 X射线的产生

2.1.3 X射线与物质的相互作用

2.1.4 X射线束的衰减

第三章嵌入式安检系统整体结构

3.1嵌入式安检系统的整体框图

3.2嵌入式安检系统框图说明

第四章嵌入式安检系统的硬件设计

4.1嵌入式安检系统的设计思想

4.2嵌入式处理器简介

4.3嵌入式安检系统的功能配置

4.4嵌入式处理器模块

4.5存储器模块

4.6数据传输模块

4.7 VGA控制模块

4.8串口通讯模块

第五章数字图象处理

5.1概述

5.2图像去噪声的各种算法

5.3 X光图像的特征

5.3.1X光图像的质量分析

5.3.2安检数据采集系统的不一致性

5.4安检用去噪算法研究

5.4.1灰度变换

5.4.2伪彩色图像

5.4.3图像增强

5.5 X射线图像处理技术

5.5.1原始图像

5.5.2本底和满度图像

5.5.3基本处理(归一化和灰度变换)

第六章嵌入式安检系统软件设计

6.1程序结构

6.1.1设计环境

6.1.2系统功能

6.1.3程序流程

6.2初始化模块

6.3数据接收模块

6.3.1接收部分的接口介绍

6.3.2接收数据的程序流程图

6.4数据处理模块

6.4.1数据处理模块的功能描述

6.4.2数据图像处理实现

6.4.3坏点处理

6.4.4图像处理的图片展示

6.5 VGA控制模块

6.5.1VGA控制部分的接口介绍

6.5.2 VGA控制模块初始化时序图

6.5.3 VGA控制模块初始化程序流程图

6.5.4正常工作时的程序流程图

6.6串口通讯模块

6.6.1串口通讯模块的示意图

6.6.2与系统控制板通讯

6.6.3与键盘通讯

6.7菜单设计模块

6.7.1菜单操作

6.7.2菜单模块的原理介绍

第七章总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得研究成果