基于SoC的新型安检机数据处理系统
发布时间：2020-12-03 02:36
由于这几年国际恐怖组织不断地对公共安全造成威胁,国内外对公共场合的安全保障有了越来越高的需求,X射线安检机作为使用最普遍的安全检查设备被大量应用在各个主要的公共场所。传统的安检机主要由光电传感器、射线源、探测器、控制板、采集板和上位机构成,硬件结构复杂,成本较高。安检机体系结构的设计在实现安全检查的性能要求的同时,还要实现低功耗和低成本的需求。本课题选用Altera公司的Cyclone V SE系列的SoC FPGA芯片实现逻辑控制、图像处理和数据传输操作。将传统安检机中采集板和控制板的功能集成到SoC FPGA芯片上来实现,从而减少了系统的硬件成本,降低了系统功耗。在安检图像处理方面提出了两种方案标记安检图像中灰度值最小的区域,从而标记出可能存在危险物品的区域,辅助操作人员对安检图像进行辨识,使安全检查更加的智能、高效、便捷。为了更多更好的实现图像处理算法的集成,在SoC FPGA芯片的FPGA端实现安检机中图像处理算法的硬件移植与开发,充分发挥了FPGA的并行处理能力。
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统工作原理示意图
图 2.2 X 光机工作原理图测器的工作原理器的主要功能是将 X 射线转换为微弱的电流信号。探测器晶体分为高用于采集不同能谱的 X 射线，常规上从形状区分，中间凸起较高的探测器晶体，凸起较低为低能探测器晶体。探测器晶体进行安装时需要保线的必须是低能晶体一端，高能晶体安装在低能晶体下面。系统采用的型排列，与 X 射线发射器安装在对角位置，X 射线发射器发出的 X 射线横断面。该设计避免了扫描死角，可以检查到通道内通过的物品的任何据采集与控制模块的工作原理线安检机的数据采集模块由模拟板和数字板两部分组成，其作用是将探信号转换成 16 位数字图像信号，然后通过外部通信模块将数据发送给块的输入为 24V 直流电源、探测器信号以及 USB 格式的控制命令，输16 位图像数据。模拟板的主要作用为放大由探测器晶体传输进的微弱电电流信号可以进行传输。数字板的作用为将模拟板传输至的模拟电流信
北华航天工业学院硕士学位论文到一块 SoC FPGA 芯片上来实现，其中在硬件处理器系统（Hard Processor System，HPS）实现逻辑控制以及数据传输，在 FPGA 端实现数据排序及图像处理。当光障被进入检测通道的待检测物品遮住时，发送检测信号至 SoC FPGA 芯片的 HPS端，HPS 根据所述检测信号，生成并发送触发信号至射线源，射线源根据触发信号生成 X射线，探测器根据 X 射线生成电信号，经过 A/D 处理后将图像数据发送给 SoC FPGA 芯片的 FPGA 端进行排序处理，接着在 FPGA 端对排序后的安检图像数据进行图像处理操作，处理完的数据通过 FPGA 与 HPS 之间的 AXI 桥接传递给 HPS 端进行成像显示，HPS将处理好的安检图像通过 HDMI 接口或者 VGA 接口发送给显示器显示，安检员可以通过鼠标和键盘选择合适的安检图像进行显示。其基本工作原理如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]探测器图像中值滤波算法的FPGA设计与实现[J]. 齐建玲,苏行,王俊红,段晓东,赵姝雅. 北华航天工业学院学报. 2017(05)
[2]数字图像处理技术现状及发展探究[J]. 宁莹莹. 数字通信世界. 2017(07)
[3]基于分块灰度投影的电子稳像算法[J]. 巩稼民,徐嘉驰,邢仁平,张正军,王贝贝,柳华勃. 西安邮电大学学报. 2017(02)
[4]自适应阈值的Prewitt地质图像边缘检测算法[J]. 刘天时,魏雨,李湘眷. 小型微型计算机系统. 2016(05)
[5]基于SoC FPGA的心电信号检测系统设计[J]. 江培海,黄启俊,常胜,王豪,何进. 传感器与微系统. 2016(02)
[6]基于SoC FPGA异步通信接口的实现[J]. 唐文龙,田茂,吴志强,马应智,张雄. 物联网技术. 2015(12)
[7]基于Matlab图像分割的研究[J]. 雷琼. 电子设计工程. 2015(21)
[8]采用质因子分解法与希尔排序算法的MMC电容均压策略[J]. 何智鹏,许建中,苑宾,赵成勇,彭茂兰. 中国电机工程学报. 2015(12)
[9]基于分区灰度投影稳像的运动目标检测算法[J]. 肖进胜,单姗姗,易本顺,张亚琪. 湖南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[10]中国FPGA产业如何在市场上占有一席之地[J]. 王海力. 世界电子元器件. 2012(09)
博士论文
[1]基于多传感器图像融合系统的配准技术研究[D]. 李英杰.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]基于FPGA的单一图像识别算法设计[D]. 许广强.黑龙江大学 2017
[2]基于FPGA的千兆以太网工业监视控制系统[D]. 赵有以.哈尔滨理工大学 2016
[3]基于SoC FPGA的高动态视频处理系统[D]. 何佳东.西安电子科技大学 2015
[4]新形势下的有线接入网提速改造方案[D]. 相森.南京邮电大学 2015
[5]基于SOPC与LabVIEW的温湿度监测系统研究与设计[D]. 李亚龙.兰州交通大学 2015
[6]视频监控系统中去雾方法的研究及其实现[D]. 王一帆.东南大学 2015
[7]基于稀疏表示人脸识别算法的研究及实现[D]. 施玉婷.浙江工业大学 2014
[8]JPEG编码的软硬件协同设计研究与实现[D]. 杨星辰.西安电子科技大学 2014
[9]基于SoC FPGA的视频播放器设计[D]. 白月明.西安电子科技大学 2014
[10]X光安检图像处理方法研究[D]. 宋修竹.沈阳理工大学 2014
本文编号：2895851
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统工作原理示意图
图 2.2 X 光机工作原理图测器的工作原理器的主要功能是将 X 射线转换为微弱的电流信号。探测器晶体分为高用于采集不同能谱的 X 射线，常规上从形状区分，中间凸起较高的探测器晶体，凸起较低为低能探测器晶体。探测器晶体进行安装时需要保线的必须是低能晶体一端，高能晶体安装在低能晶体下面。系统采用的型排列，与 X 射线发射器安装在对角位置，X 射线发射器发出的 X 射线横断面。该设计避免了扫描死角，可以检查到通道内通过的物品的任何据采集与控制模块的工作原理线安检机的数据采集模块由模拟板和数字板两部分组成，其作用是将探信号转换成 16 位数字图像信号，然后通过外部通信模块将数据发送给块的输入为 24V 直流电源、探测器信号以及 USB 格式的控制命令，输16 位图像数据。模拟板的主要作用为放大由探测器晶体传输进的微弱电电流信号可以进行传输。数字板的作用为将模拟板传输至的模拟电流信
北华航天工业学院硕士学位论文到一块 SoC FPGA 芯片上来实现，其中在硬件处理器系统（Hard Processor System，HPS）实现逻辑控制以及数据传输，在 FPGA 端实现数据排序及图像处理。当光障被进入检测通道的待检测物品遮住时，发送检测信号至 SoC FPGA 芯片的 HPS端，HPS 根据所述检测信号，生成并发送触发信号至射线源，射线源根据触发信号生成 X射线，探测器根据 X 射线生成电信号，经过 A/D 处理后将图像数据发送给 SoC FPGA 芯片的 FPGA 端进行排序处理，接着在 FPGA 端对排序后的安检图像数据进行图像处理操作，处理完的数据通过 FPGA 与 HPS 之间的 AXI 桥接传递给 HPS 端进行成像显示，HPS将处理好的安检图像通过 HDMI 接口或者 VGA 接口发送给显示器显示，安检员可以通过鼠标和键盘选择合适的安检图像进行显示。其基本工作原理如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]探测器图像中值滤波算法的FPGA设计与实现[J]. 齐建玲,苏行,王俊红,段晓东,赵姝雅. 北华航天工业学院学报. 2017(05)
[2]数字图像处理技术现状及发展探究[J]. 宁莹莹. 数字通信世界. 2017(07)
[3]基于分块灰度投影的电子稳像算法[J]. 巩稼民,徐嘉驰,邢仁平,张正军,王贝贝,柳华勃. 西安邮电大学学报. 2017(02)
[4]自适应阈值的Prewitt地质图像边缘检测算法[J]. 刘天时,魏雨,李湘眷. 小型微型计算机系统. 2016(05)
[5]基于SoC FPGA的心电信号检测系统设计[J]. 江培海,黄启俊,常胜,王豪,何进. 传感器与微系统. 2016(02)
[6]基于SoC FPGA异步通信接口的实现[J]. 唐文龙,田茂,吴志强,马应智,张雄. 物联网技术. 2015(12)
[7]基于Matlab图像分割的研究[J]. 雷琼. 电子设计工程. 2015(21)
[8]采用质因子分解法与希尔排序算法的MMC电容均压策略[J]. 何智鹏,许建中,苑宾,赵成勇,彭茂兰. 中国电机工程学报. 2015(12)
[9]基于分区灰度投影稳像的运动目标检测算法[J]. 肖进胜,单姗姗,易本顺,张亚琪. 湖南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[10]中国FPGA产业如何在市场上占有一席之地[J]. 王海力. 世界电子元器件. 2012(09)
博士论文
[1]基于多传感器图像融合系统的配准技术研究[D]. 李英杰.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]基于FPGA的单一图像识别算法设计[D]. 许广强.黑龙江大学 2017
[2]基于FPGA的千兆以太网工业监视控制系统[D]. 赵有以.哈尔滨理工大学 2016
[3]基于SoC FPGA的高动态视频处理系统[D]. 何佳东.西安电子科技大学 2015
[4]新形势下的有线接入网提速改造方案[D]. 相森.南京邮电大学 2015
[5]基于SOPC与LabVIEW的温湿度监测系统研究与设计[D]. 李亚龙.兰州交通大学 2015
[6]视频监控系统中去雾方法的研究及其实现[D]. 王一帆.东南大学 2015
[7]基于稀疏表示人脸识别算法的研究及实现[D]. 施玉婷.浙江工业大学 2014
[8]JPEG编码的软硬件协同设计研究与实现[D]. 杨星辰.西安电子科技大学 2014
[9]基于SoC FPGA的视频播放器设计[D]. 白月明.西安电子科技大学 2014
[10]X光安检图像处理方法研究[D]. 宋修竹.沈阳理工大学 2014
本文编号：2895851
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