数字成像检测

数字成像检测（共7篇）

数字成像检测 篇1

1 前言

自20世纪90年代以来, 我国射线无损检测技术和计算机技术有了快速的发展, 小 (微) 焦点、高频、直流、恒压、大穿透能力X射线的出现, 为扩大检测适用范围、提高图像质量提供了可靠保证;现在的计算机的硬件和软件技术水平为X射线实时成像的采集速度和图像处理方法提供了更坚实的技术基础;特别是X射线接收转换装置从九十年代单一的图像增强器发展到现在的图像增强器、线型阵列探测器、非晶硅间接转换平板探测器三者并驾齐驱的局面, 而非晶硅间接转换平板探测器具有更多的技术含量和技术优势。

2 与射线胶片照相检测技术的比较

X射线数字成像检测技术与射线胶片照相成像技术在成像原理上有相同之处, 都是根据射线穿透工件后衰减定律成像, 但是也有较多的不同之处。

3 X射线数字成像技术路线

新修订的GB/T 17925-200X《气瓶对接焊缝X射线数字成像检测》标准 (报批稿) 保持了原GB17925-1999的图像增强器成像技术路线, 增加了线型阵列探测器成像技术路线、非晶硅平板探测器成像技术路线。这是本次标准修订核心内容。

GB 17925-1999标准制订始于1994年, 经历5年时间于1999年才正式发布。回顾九十年代中期, 成像转换器主要是图像增强器, 其它成像转换器 (线型阵列探测器和非晶硅平板探测器) 尚未走出实验室。限以当时的环境, GB 17925-1999标准是仅仅以图像增强器为成像技术路线。

随着计算机技术和射线数字成像技术的快速发展, 九十年代末以来线扫描阵列探测器和非晶硅平板探测器的出现, 其成像速度和成像质量大大提高, 因此, 基于线扫描阵列探测器的X射线实时成像检测技术和基于非晶硅平板探测器的X射线实时成像检测技术应运而生。

目前, X射线数字成像检测技术路线按成像方式主要有三种: (1) 基于图像增强器的X射线实时成像无损检测技术, 其特征是图像采集速度≥25幅/秒; (2) 基于线扫描阵列探测器的X射线数字成像无损检测技术, 图像采集速度<25幅/秒; (3) 基于非晶硅平板探测器的X射线数字成像无损检测技术, 图像采集速度<25幅/秒。

按数字成像技术分, 图像采集速度≥25幅/秒, 称为“实时成像”, 图像采集速度<25幅/秒, 称为“准实时成像”, 图像采集速度<8幅/秒不称为实时成像。

标准稿规定了三条技术路线 (基于图像增强器的X射线实时成像检测技术路线、基于线扫描阵列探测器的X射线数字成像检测和基于非晶硅平板探测器的X射线数字成像检测技术路线) , 为不同的检测单位、不同的检测对象、不同的检测环境提供了更加广阔的选择空间。

标准报批稿鼓励有条件和有较高要求的气瓶制造单位采用基于线扫描阵列探测器的X射线实时成像检测;更是推荐有条件和有较高要求的气瓶制造单位采用基平板探测器的X射线实时成像检测技术路线, 因为它们有诸多优点是值得采用的;同时新修订的标准 (报批稿) 也仍然保留了基于图像增强器的X射线实时成像检测技术路线。

十多年前, 当X射线实时成像技术刚开始应用的时候, 能够供选用的成像技术中采用的CCD摄像机大约是40万像素, 致使系统分辨率较低, 对图像质量有较大的影响。现在成像技术中采用图像增强器的CCD可达到100万以上像素, (据报导, 2007年我国升空的嫦娥一号绕月卫星上装的是120万像素的CCD摄像机, 传回的月球图像非常清晰) 再配置12bit的图像采集卡, 图像增强器的图像功能大大提高, 系统分辨率和图像分辨率大大提高, 所以, 基于图像增强器的X射线实时成像检测技术路线仍然充满活力。

注:国外有报导可用γ射线, 但未见成功案例。

4 提高X射线实时成像系统性能指标

局限于当时的技术条件, GB 17925-1999标准规定的X射线实时成像系统的性能指标较低, 对图像质量和缺陷检出率有一定的影响;随着高新技术的发展, 为X射线实时成像技术提供了强大的技术支持, 提高系统分辨率指标的愿望得以实现。新修订的标准 (报批稿) 系统性能指标与原标准对比见表2。

4.1 关于系统分辨率指标

X射线实时成像检测系统由各子系统 (X射线机、X射线接收转换装置、计算机系统、检测工装、系统软件等) 组成, 系统分辨率是考核X射线实时成像系统的重要指标。系统分辨率具有是客观性, 与图像成像工艺无关, 或者说与图像的主观性质量指标 (灵敏度) 无关, 仅与各子系统的设备的配置和性能有关, 一旦各子系统的设备配置和性能得到确定, X射线实时成像系统分辨率也就相应得到确定, 随着设备使用时间延长, 系统分辨率也会相应下降, 所以要经常或定期测试系统的分辨率指标。

成像系统设备的配置应避免产生“木桶效应”, 即各子系统的性能尽可能的均衡配置。原GB 17925-1999标准规定的系统分辨率规定较低, 是由于受当时各子系统性能水平较低的限制, 如今, 随着科学技术整体水平的提高, 各子系统的性能指标也已大幅提高, 为大幅提高X射线实时成像系统性能指标提供了可靠的保证。

黑白显示器的分辨率对提高系统分辨率有很大的作用, 建议新使用的单位在考虑成像系统设备配置时尽可能采用高动态范围的黑白液晶显示器, 其效果要比普通彩色显示器好, 但价格要高较多。

从目前的技术水平来看, 报批稿规定的系统分辨率≥2.4LP/mm是完全能够达到的。

需要强调的是, 在以上三个成像技术路线中, 不论采取何种技术路线, 系统分辨率均不得低于2.4LP/mm。

4.2 关于系统动态范围指标

图像动态范围是指系统可采集最大灰度值与最小灰度值的范围。即A/D转换器的有效位数, 单位是图像灰度等级bit。

图像灰度级是指对黑白图像明暗程度的定量描述, 它由系统的模/数转换器 (A/D) 的位数决定。A/D转换器的位数越高, 灰度等级越高。例如, A/D转换器为12bit时, 采集的灰度级为4096。

GB 17925-1999标准规定的系统动态范围指标是8bit (256灰度级) , GB/T 17925-200X规定的系统动态范围已大幅提高到≥12bit (≥4096灰度级) 。

新修订的标准 (报批稿) 提高动态范围是基于以下考虑:在同样的X射线实时成像成像条件下, 动态范围大意味着系统可采集到的灰度变化范围小, 例如8bit的动态范围, 最小的灰度变化范围是1/256, 12bit的动态范围, 最小的灰度变化范围是1/4096, 也就是说动态范围越大可分辨的图像细节就越小, 图像就能检测出更加细小的缺陷, 有利于提高检测灵敏度, 这正是高动态范围所追求的价值观。

系统的动态范围与系统所用的模/数 (A/D) 转换器的位数有关。GB 17925-1999标准是基于8bit A/D转换器, 现在12bit的A/D转换器已经普及, 随着数字技术向高端方向的发展, X射线实时成像系统更可采用14bit或16bit的A/D转换技术。

述评:X射线实时成像系统性能指标的提高, 为提高图像质量指标提供了更高的工作平台, 为大幅提高图像质量指标提供了可靠的技术保证, 也为从事X射线成像的技术人员提供了施展才艺的更广阔空间。

4.3 关于图像的存储格式

新修订的标准 (报批稿) 规定图像的“存储格式宜采用标准TIFF格式。”

目前就从计算机技术而言, 图像存储格式有多种, 有些只能存储8bit的图像而不能存储16bit的图像;有些采用了图像压缩存储技术, 有些不能采用压缩存储技术。如果X射线实时成像检测技术不规定图像存储格式, 势必会影响图像信息的交换和交流, 或者信息的丢失。

TIFF格式的图像具有较多的优点:既可满足不同位数图像的存储, 也能实现无压缩、高保真的存储, 还可以完整记录图像获取时的检测工件信息、检测工艺信息、设备和检测人员信息, 同时还具有加密功能, 保证检测信息的安全, TIFF格式的图像可以使用ACDSee等通用的软件进行浏览, 大大方便了检测图像信息的交换和交流。

5 关于图像质量指标

X射线数字成像检测图像重要的质量指标是检测灵敏度, 它表征图像中能够检测出最小缺陷尺寸的能力。 (注意, 这里讲的是“能力”, 并非就是可检测的真实缺陷的最小尺寸。) 图像检测灵敏度用像质计灵敏度表征。

图像像质计灵敏度应达到JB/T 4730.2标准中表5、表6和表7中AB级的规定。

图像灵敏度受图像分辨率和图像动态范围的影响, 因此, 图像质量指标还应有图像分辨率指标和图像动态范围。

图像分辨率≥2.4LP/mm。图像放大倍数对图像分辨率有一定的影响, 当图像放大倍数 (M) 接近1时, 图像分辨率应不低于系统分辨率。从成像工艺技术来说, 存在一个最佳放大倍数问题, 并不是放大倍数越大越好, 为优化成像工艺技术, 图像放大倍数 (M) 接近1时为好, 也就是说图像分辨率指标接近系统分辨率指标。

图像有效动态范围控制在系统动态范围的±15%的范围内。

6 结语

虽然X射线实时成像检测技术一次性投资较高, 一旦投入正常使用, 它的检测速度快、检测成本低、图像质量与胶片照相底片质量相媲美的优点就会充分显现出来, 1~3年内即可收回全部投资, 经济效益非常可观。

应用X射线数字成像检测技术, 有利于提高企业的技术含量, 提高企业的竞争力。

数字成像检测 篇2

利用研发制造的验证性测试先进试块, 对CR图像质量的影响因素和CR技术特征进行相关的测试和分析, 建立一个大型的缺陷试用库, 制定相应的可用于核电现场管道缝合对比测试的工艺参数, 并根据实际的测试情况适当的调整, 不断完善, 实施核电现场各系统管道焊缝CR技术和胶片技术的对比透照, 然后结合CR的技术特点、可行性等方面进行分析和研究。

1 CR技术与胶片技术的对比

核电站压力管道的焊缝质量对整个核电站的正常运行时间和使用寿命都有着非常重大的影响。核电站在投入运行前的设备安装和检查过程中, 对管道的射线检测都需要使用无损检测方法。然而, 传统的胶片照相检测技术, 已经不太适用于目前激烈的生产环境了, 其存在的不足之处主要有:检测周期较长, 胶片本身具有较高的成本, 而且在真正的使用过程中需要投入大量的人力和物力, 不易保存、查阅不便、共享性差等。

计算机射线照相技术, 即CR技术是一项仍处于飞速发展的新技术, 是属于非胶片射线照相类的技术, 应用原理为通过存储荧光成像板代替胶片来实现射线照相检测, 使目前射线照相存在的处理时间长、不环保等问题得到有效的解决, 射线检测的工作效率也有了明显的提升。CR技术的优势在于用成像板代替胶片, 使得射线检测结果向数字化的方向发展, 很大程度上可以代替胶片技术。

结合CR, DR, CT这3种数字成像技术的特点, 可以很明显的看出在数字成像的参数中, 空间分辨率是最为重要的, 而且CR技术的空间分辨率较另外2种技术, 更加接近胶片技术;CR技术的成像板具有的可折弯、厚度小、便于携带, 尺寸的大小与厚度等, 都与胶片技术最为接近。在部分核电的施工过程中, CR技术在多个环节和步骤中所体现出来的特性, 都使其最具有替代胶片技术的优势。

2 CR技术的工艺特性和参数研究

首先, 建立缺陷试样库, 根据核电现场焊缝常见缺陷, 设计出相应的缺陷试样库;同时为了验证CR技术和胶片技术在对物体的细节方面呈现能力, 制作出具体的验证性测试专用试块, 通过测试, 得到实际应有的最佳工艺参数。

其次, 检测影响CR图像质量的相关因素, 其中最主要的一个因素是对比度, CR影像的对比度通常有主因对比度和像素的对比度分辨率;在射线数字成像技术中, 当这两者的对比度一致时, 则说明图像的识别较差。另外一个是信噪比, 在CR技术中, 通常在经过激励存储和激发过程这2个步骤, 才能产生影响。还有一项是空间分辨率, 因为在扫描的过程中, 扫描的分辨率可以直接决定像素的尺寸, 相应的尺寸越小, 成像所呈现出的效果越细节化。

3 CR技术应用可行性分析

通过以上对CR技术与胶片技术的对比、对CR技术的工艺和参数的分析, 结合实际经验, 对数字成像技术在核电现场的实际应用中的可行性进行如下分析:

1) CR技术成像特点较为明显, 将检测的结果数字化, 更为直观形象地展示于人眼前, 并且可以在计算机上对数据进行多方面的比较和分析, 与传统的胶片技术不同, 没有暗室处理的步骤, 节省了暗室处理所产生的药液, 有利于环保, 在整个成像过程中包括曝光、扫描、读取等多个环节, 质量优、效率高, 同时受外界影响较小。

2) CR技术的IP成像板具有较高的可调整性, 即其动态范围比较大;成像板随着入射曝光量的变化, 会呈现出线性和大宽容度的响应特征, 然而在透照过程中的操作原理基本上与胶片技术无异;IP成像板具有的退化特性在一定的时间内为可控制的, 即其自身的灵敏度和缺陷显示的功能在规定的要求范围内, 不影响成像的效果。

3) CR技术成像的图片的灵敏度、空间分辨率与胶片技术中的底片灵敏度相比, 前者通常与后者处同一等级, 也有低一等级的情况;然而, 参照相关的专业标准要求来说, CR技术成像的图片的灵敏度一般都超出了规定比标准的要求, 从这一角度来说, 可行性较强。

4) 通过相关测试结果表明, CR技术在缺陷显示的功能方面与胶片技术的能力没有过大差异, 对于一些常见的缺陷都能准确且明显的显示出来。

5) 从投入成本的角度来分析, CR技术需要使用的CR扫描仪, 比如较为常用的HPX-1CR, 这一扫描系统的价格在150万元左右, 常规的IP成像板的价格在1.2万元每张, 这样看来CR技术在初期的成本投入方面, 较胶片技术的投入成本较高;但从运行时间的方面来说, 每张IP成像板 (常规430mm×118mm) 的使用次数均在5 000次左右, 这样平均计算下来, 每次的运行使用成本在2元左右, 而胶片技术中的胶片成本在40元以上。

在人员工作量上, CR技术可以节约大量的时间成本, 在资料存档和暗室处理方面的工作量减少的尤为明显, 而且CR技术中每次的扫描时间为1min~3min, 做完整个流程至图片存储及评定, 仅需要15min;在曝光量方面的范围进行扩大体征, 更加有利于减少重拍的次数, 可以大量节省工作人员的工足量和工作时间, 从而提升工作质量和工作效率。

6) 核电现场操作具有较高的适用性和便利性, CR技术与胶片技术两者的制作工艺没有太大的区别, 整个操作的流程、步骤大都相同, 但在环境要求方面, CR技术特有的扫描过程需要具备较高的无尘环境才能起到很好的扫描效果, 还有暗室处理过程的取消, 使得C技术在成像过程中具有较高的环保作用。

4 结论

通过对多种数字成像技术的对比分析, 结合相关的测试效果, 对核电施工中的射线检测数字化成像的技术进行具体的分析, 对其特性、参数和可行性的分析, 包括其在实际检测过程中的应用情况的阐述, 完善传统的胶片技术在检测工作中的不足之处, 通过核电现场各系统管道焊缝对比测试的工艺和参数的标准和范围;并且从应用的经济性、操作性、便利性等多角度分析射线检测数字化成像的技术的可行情况。经过一系列的分析与研究, 验证了CR技术在核电施工中初步应用具有较高的可行性, 为数字成像技术在核电施工中的数据应用奠定了基础。

参考文献

[1]王军, 强天鹏.计算机射线照相 (CR) 技术参数对灵敏度的影响[J].无损检测, 2011 (10) :50-52.

油气输送钢管的实时成像检测 篇3

石油行业的油气输送钢管用量很大, 形状比较单一, 只是尺寸大小有所变化, 钢管的焊缝一般分为两种:一种是直缝焊管;一种是螺旋焊管。油气输送钢管的实时成像检测主要检查螺旋埋弧焊管焊缝及热影响区横向、纵向等气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、结疤等缺陷。

2 检测装置组成

针对油气输送钢管的实时成像检测装置主要由6部分组成。

(1) X射线发生器:主要为X探伤机、高压电缆、高压发生器系统、控制器、冷却器等。

(2) 射线成像系统:可分为线阵列扫描成像技术、数字平板技术及图像增强器加CCD摄像机技术。一般使用图像增强器加CCD摄像机技术, 它包括图像增强器、高分辨率摄像机、远程线控三可变目镜光学成像系统、磁场现场及外景监视器等。

(3) 计算机图像处理系统:包括对比度增强, 图像平滑、图像锐化和伪彩色显示等。

(4) 内焊缝及外景监视系统:包括内焊缝黑白摄像机、内焊缝黑白监视器、外景摄像机及监视器。

(5) 机械传动及控制系统:为保障检测进行所需的执行机构, 这里指探臂升降装置、图像增强器升降装置、运管车、打标记装置、操作台、配电柜及控制系统等。

(6) 防护系统:为了保障工作人员的人身安全, 需要将X射线进行屏蔽, 一般为铅房或混凝土浇注的探伤室。钢管检测防护系统包括混凝土浇注而成的探伤室、铅门、通风用铅防护罩, 电缆沟上的铅防护盖板等。

3 检测方法

不同的检测技术都具有各自不同的优点和使用局限性, 在检测方法选择时, 应综合考虑结构材料尺寸、形状、制造工艺、结合方式, 以及缺陷的类型、位置、取向和检测方法的有效性、检测仪器的可达 (及) 性、要求的灵敏度、检测效率、检测成本等各方面的因素[1]。

对于油气输送钢管的检测, 目前大都采用单壁透照内透法。单壁透照内透法又分为内透中心法透照工艺和内透偏心法透照工艺两种。内透中心法透照工艺即射线焦点到工件表面的距离等于钢管的内半径。对于大直径筒体焊缝则采用内透偏心 (L1

油气输送钢管的直径在219~2000mm之间, 壁厚一般在6~50mm之间, 单壁厚度小于18mm的钢管可用160kV的射线管, 壁厚在30mm以下可用225kV的射线管, 壁厚在50mm以下的可用320kV射线管进行检测。对于直径大于219mm, 长度不超过13m的钢管, 160kV和225kV的射线管都能顺利进入。虽然射线管能够进入钢管内部, 但由于射线管的焦距过小, 在显示屏上的成像效果并不理想, 分辨率及灵敏度都不能达到基本要求, 因此, 使用单壁透照内透法进行检测的钢管直径至少在准500mm以上。对于长度超过13mm的钢管或使用320kV射线管的检测钢管, 由于钢管本身存在的挠度、钢管形状的偏差以及安装射线管的探臂过长所产生的挠度等原因, 能进入的最小钢管直径还要相应大一些。

4 总体布局

油气输送钢管实时成像检测装置的总体布局一般是X射线管探入钢管内部, 图像增强器安装在钢管外部, 按检测的方向可分为上照式和侧照式。由于钢管的直径相差很大, 比如有的钢管直径为406~3050mm, 利用内透偏心法透照工艺, 侧照式检测时射线管和图像接收系统不但要上下移动, 还需要多一个左右横移的动作。所以, 近几年基本上都是采用上照式检测, 即将图像增强器安装在钢管的正中心的上方, 这样布置可使检测动作简单化, 便于操作, 提高工效。装有射线管的探臂与图像接收系统只需做上、下升降这一个动作, 就可满足检测不同直径的钢管的要求, 减少了左右横向移动的运动。

由于X射线实时成像系统分辨率要求不小于3.01p/mm[3], 因此要求在机械设计时要首先考虑其速度不能太快, 速度太快则图像来不及处理, 太慢又影响检测效率, 一般检测速度不能大于4m/min。若检测12m钢管时, X射线管的探臂要悬空伸出约12.7m, 这种形式的探臂一定要在装配好以后, 根据所装X射线管的重量调整好挠度, 具体操作是在探臂的头部装上与X射线管相同重量的配重, 尽量将探臂调整成水平状态。例如, 160kV射线管需在探臂头部加重约8kg做调整, 225kV射线管头需在探臂头部加重约12kg做调整。

5 检测方式

油气输送钢管实时成像检测方式按运管车的行走可分为出探伤室和不出探伤室的检测。这两种检测方式的运管车所执行的动作是不同的。

5.1 运管车不出探伤室的检测方式

检测钢管由外辊线的输送辊输送到探伤室内的运管车上, 运管车上分别布置有输送辊和旋转辊, 以直径406~1460mm、管长8~12m为例, 运管车上的输送辊需3组, 辊形与外输送辊的辊形要一致, 高度也要保证与外辊线一致, 这样才能确保钢管顺利地输送到运管车上。3组输送辊的布置要考虑到最短钢管的长度, 3组输送辊之间的距离要小于最短钢管的长度, 否则要出现钢管掉道现象。比如, 最短钢管为8m长时, 两组输送辊之间的间距可设在3~3.5m之间。在这3组输送辊之间要固定两组旋转辊。

钢管在运管车上的检测时目前可分为两种形式: (1) 一种是输送辊升降, 旋转辊固定不动。钢管由探伤室外的输送辊线完全运送到探伤室中的运管车的输送辊上后, 运管车上的输送辊下降, 将钢管落在旋转辊上, 运送到检测位置。开始探伤, 由旋转辊旋转钢管和检测车行走拟合螺旋焊缝射线探伤。输送辊升降可以是电动推杆和液压两种方式实现, 但是采用液压升降, 3组输送辊升降的同步性很难控制; (2) 第二种形式是输送辊固定不动, 旋转辊实现钢管的升降功能。旋转辊升降若是使用液压传动, 当旋转辊旋转时, 其上的钢管也随之旋转, 如果液压部分安装不好, 将会对成像效果产生影响, 造成图像的不清晰。

某公司采用旋转辊对称开合来实现钢管的升降, 如图1所示, 运管车上由两组旋转辊带动钢管旋转, 由于钢管的直径相差较大, 每组旋转辊分别由两对可以左右开合的旋转辊轮组成, 一对旋转辊轮中心略高, 两个辊轮之间的间距相对大一些, 用于直径稍大的钢管的旋转;另一对旋转辊轮中心略低, 两个辊轮之间的间距也要小一些, 适用于稍小一些直径的钢管旋转, 这两对旋转辊固定在一组线性滑轨上, 由电机带动丝杠实现左右对称开合, 合起时, 钢管中心随之升高, 开合的距离一般只需100~200mm左右即可。这种结构在钢管升起时较省力, 旋转时平稳、可靠, 图像清晰。这种方法实现钢管在旋转辊上的升降, 虽然旋转辊轮的个数增加了, 成本加大, 但运动平稳, 容易实现。

5.2 运管车出探伤室的检测方式

钢管在运管车上下料由横移车完成, 横移车行驶到输送辊线位置后, 横移车上的辊轮升起将钢管从输送辊线上取下, 然后行驶到等待在探伤室外的运管车位置上。这种运管车分为两段, 每段上分别固定一组旋转辊轮, 这两段的中间由连杆连接, 此连杆低于运管车的导轨上平面。如图2所示, 横移车可以直接插入运管车的中间, 到达位置后, 横移车上的辊轮下降, 将钢管放在运管车的旋转辊上。横移车开走后, 运管车将钢管载入探伤室的探伤位置, 旋转焊缝定位, 开始探伤, 由旋转辊旋转钢管和检测车行走拟合螺旋焊缝射线探伤。探伤结束后, 旋转辊停止转动, 运管车快速驶出探伤室外的指定位置, 再由横移车移走。

以上两种方式中, 第一种检测方式的所有动作由一台运管车执行, 运管车的控制较复杂, 钢管形位公差太大时, 从外辊线的输送辊上到运管车的输送辊容易产生碰撞现象。优点是整体控制较容易, 探伤室外布置较简单, 铅门处容易防护, 铅门相对较小, 上料所需时间较多。

第二种检测方式多了一个横移车, 将升降与旋转两个动作分别由两台车执行。两台车的各自分别控制, 相对较简单。但整体操作较繁琐, 由于存在运管车与横移车的交互动作及运管车需驶出探伤室的因素, 因此, 探伤室外布局较复杂, 铅门处设计及防护较复杂, 铅门相对较大, 上料所需时间较短。

6 结论

采用内透法透照工艺检测油气输送钢管, 上照式布置, 利用运管车上的旋转辊对称开合来实现钢管的升降, 以达到检测不同直径的钢管的要求, 使用这种检测方法能确保成像效果好, 运动平稳可靠, 动作简单, 提高工效, 在油气输送钢管检测中具有推广价值。

参考文献

[1]王小永.钱华.先进复合材料中的缺陷与无损检测技术评价[J].无损探伤, 2006 (4) :1-6.

[2]曾祥照.射线探伤中的环焊缝周向曝光技术[J].西北工业锅炉, 1988 (4) :15-17.

数字成像检测 篇4

目前,新购买的透射电镜一般都随机标配数字成像系统,越来越多早期购买的透射电镜也陆续购装数字成像系统,取代胶片的透射电镜数字成像时代已经到来。笔者2007年研制出透射电镜数字成像系统原型机[1],经过近几年不断改进,系统性能明显提升,已投入实际应用。本文采用自行研制的透射电镜数字成像系统和胶片几乎同时对同样的标本成像,进行比较研究,以对自制数字系统的成像效果作出评价。

1 材料和方法

1.1 数字成像系统

1.1.1 数字成像系统的组成

飞利浦EM-208S透射电子显微镜,通过在其底部法兰安装自制透射电镜数字成像系统。系统包括3个部分:(1)位于电镜投影室内的圆形电子荧光屏,直径70 mm。(2)位于投影室外的数字致冷照相机。图像传感器芯片为SonyICX453,有效像素:3 038×2 024,像素大小:7.8μm×7.8μm,读出噪声:8～12 e(600 Kpixel/s时),16 bit模数转换器。(3)控制部分:硬件是一台个人计算机,它与数字致冷照相机通过USB2.0接口连接。计算机上运行的软件接收标本序号、拍摄时的放大倍数和荧光屏亮度等参数的输入,并根据这些参数控制数字致冷照相机的成像参数如曝光时间、灵敏度(增益)等,形成随图像同时缩放的标尺和标本序列号信息。

1.1.2 数字成像系统的使用方法

(1)系统开机软件自动运行,10 min后,数字致冷照相机芯片温度达到稳定的平衡状态即可使用。(2)软件的界面如图1所示。数字按钮是与透射电镜主荧光屏测光表显示的胶片曝光时间相对应的选择按钮;“系统校正”按钮用来纠正荧光屏上可能存在的非均匀性。其余按钮都可用来成像,“快速预览”成像速度最快、成像质量最次,“精细拍摄”的成像速度最慢、成像质量最好,“快速拍摄”的成像速度和质量都居中。(3)系统校正:装机后第一次使用之前需要做校正,长时间使用后出现明显伪影也需要重新校正。校正程序:在没放置样本情况下调整主荧光屏光斑至尽量均匀,按照软件界面上的数字按钮分别调整主荧光屏亮度与之适应,抬起主荧光屏,按下“系统校正”按钮。所有数字按钮均需校正。(4)数字系统的图像拍摄:选择适当放大倍数,利用双目镜聚焦图像至最清晰,调节荧光屏光斑亮度,使meter time至所需的曝光时间,点击与主荧光屏亮度相同的数字按钮,抬起主荧光屏,点击成像按钮即可成像。点击“快速预览”实现图像的快速预览;点击“快速拍摄”或“精细拍摄”后系统会弹出对话框提示输入电镜的放大倍数和标本的序列号,按要求依次输入后点击“确认”按钮,即可得到含有可随图像同时缩放的标尺和标本序号信息的数字图像。

1.1.3 放大倍数的校正

用胶片和数字成像系统分别对微筛(聚乙烯醇缩甲醛膜,Formvar膜)同时成像,通过美国国立卫生研究院(the national institutes of health,NIH)资助开发的免费开源图像分析处理软件Image J[2]对胶片和数字系统所拍摄的图像进行处理———用胶片上的标尺测量胶片上典型结构间的长度,与数字系统所拍摄图像上同样的典型结构比较,得到表征数字系统放大倍数的标尺[3]。

1.2 胶片成像方法及数字化

胶片规格为90 mm×60 mm。(1)选择适当的放大倍数,以能确切显示典型病变为度。临床诊断标本常用放大倍数3 500～14 000倍。(2)抬起小屏,利用双目镜聚焦图像至最清晰,调节荧光屏光斑亮度,meter time曝光时间为1.3～1.5 s,曝光拍摄。(3)冲洗胶片。(4)利用Epson perfection 4 490扫描仪对胶片图像数字化。扫描参数:文稿类型———胶片;胶片类型———黑白负片;图像类型———8-位灰度;扫描质量———最佳;分辨率———600 dpi;文稿大小———原始胶片大小。

1.3 临床诊断标本图像的获取及处理

(1)以临床经皮肾穿刺活检标本为例,将标本迅速浸入3%戊二醛溶液中固定2 h,0.1 mol/L磷酸缓冲液冲洗,1%锇酸后固定2 h,逐级进行酒精、丙酮脱水,环氧树脂618包埋,半薄定位,超薄切片,铀铅双重染色。Philips EM208S型透射电镜观察。(2)在相同标本、同一部位及适当放大倍数下,分别利用数字成像系统及胶片成像方法拍照、成像。

2 结果

数字成像系统及胶片成像方法获得的图像比较:胶片成像方法(如图2(a)、图2(c)所示)与数字系统成像方法(如图2(b)、图2(d)所示)获得的图像无明显差别,均图像清晰、反差好。肾小球系膜、毛细血管基底膜、足细胞及肾小管上皮细胞微细结构保存完好,电子致密物清晰可见(如图2(e)所示)。

3 讨论

3.1 数字系统的有效成像面积

数字成像系统的圆形电子荧光屏直径为70 mm,面积约3 800 mm2,但为了适应数字成像系统图像传感器的几何形状和最大限度利用荧光屏,取圆形荧光屏的内接矩形区域为实际成像区域,面积2 450 mm2。而90 mm×60 mm规格的电镜胶片,除去标尺和注释部分,实际成像面积为80 mm×60 mm=4 800 mm2。数字系统的实际成像面积约为胶片的一半。

注:(a)胶片成像法,肾小球系膜、基底膜及足细胞微细结构图像清晰、反差好;(b)数字成像法,与图(a)比较图像质量无明显差别;(c)胶片成像法,肾小管上皮细胞及基底膜微细结构保存良好、图像清晰、反差好;(d)数字成像法,与图(c)比较,图像质量无明显差别;(e)数字成像法,IgA肾病,肾小球系膜旁区高电子致密物块状沉积清晰可见

3.2 数字成像与胶片成像

不管是透射电镜的数字成像系统,医学领域的数字化X线摄影[4](digital radiography,DR),还是普通数码照相等其他数字化成像,它们的技术根源是相似的,它们都有对应的胶片成像。虽然理论上,在理想条件下,胶片摄影的图像质量优于数字摄影,而且在相当长时间内情况不可能改变,但数字化成像在各个领域却越来越广泛、深入地压缩胶片成像的应用空间。因为影响胶片成像的因素太多:胶片质量,胶片储存时间和温度等条件,曝光参数,冲片条件(药水浓度、温度、显影时间、定影水洗时间等),使其很难达到理想条件;而且一旦出现图像质量问题,又无补救措施。数字成像是即时成像,很容易变换拍摄参数直至获取理想图像。

3.3 透射电镜数字成像的回顾和现状

传统上,透射电镜用胶片记录样本图像信息。早期透射电镜样本的非胶片记录方式采用的是当时成熟的工业摄像技术,即用模拟视频信号的形式记录。在此基础上发展出了采用插在个人计算机上的视频采集卡对视频信号进行模数转换的数字化成像方式[5]。目前市场上真正的数字化透射电镜成像方式有2类:一类如富士胶片公司FDL-5000型[6]透射电子显微镜的数码影像系统,类似于医学影像界广泛使用的计算机放射摄影[7](computed radiography,CR),使用影像板(image plate,IP)取代胶片成像。它虽然有与胶片一样大小的成像面积,但拍摄完后需要经过IP阅读器(IP reader)扫描后才能显示出图像,与胶片成像一样是非实时成像,使用不方便,价格也不菲;另一类以国外的Gatan、TVIPS、OSIS等公司为代表,包括低、中、高档的侧装型及底装型全系列透射电镜数字成像系统,与医学X线成像的DR类似,即时成像、使用方便,但价格较贵。本文采用的自制透射电镜数字成像系统,能以国外入门产品一半的价格提供相当国外中档产品的性能,是替代电镜胶片成像的理想选择。

3.4 结论

(1)数字成像系统所获取的图像质量完全能够满足临床病理诊断的需要。(2)虽然数字系统的荧光屏实用面积仅为胶片的一半,其即时成像及实时存储的特性,使它容易获取到标本中更丰富的信息。(3)数字成像成功率为100%。(4)数字成像系统性价比高。

3.5 展望

决定透射电镜数字成像系统性能的因素主要有数字致冷照相机所采用的图像传感器芯片,电子荧光屏的性能,光学图像的耦合效率。本文所涉及的数字系统在这3个方面的配置与国外厂商中档产品相近。本研究小组将尝试更大幅面、更多总像素、更大单个像素的图像传感器、光纤图像耦合技术、研制性能更优异的电子荧光屏,以进一步提高透射电镜数字成像的性能。

摘要：目的:介绍透射电镜数字成像系统应用于临床超微病理诊断的方法,评估数字成像系统的效果。方法:用数字成像系统拍摄后立即用胶片拍摄相同样本,胶片图像通过扫描仪数字化,比较这2种方法所拍摄图像对样本特征细节的反映。结果:数字成像图像清晰、反差好,与胶片成像无明显差别。结论:数字成像具有操作简便、即时成像、图像信息丰富等特点,完全能够满足临床病理诊断的需要。

关键词：透射电镜,数字成像,胶片成像

参考文献

[1]刘冰川,曲利娟,刘庆宏,等.透射电子显微镜数字成像系统的研制[J].医疗卫生装备,2007,28(10):12-13.

[2]Tiago Ferreira,Wayne Rasband.Image J User Guide[EB/OL].(2011-12-27)[2012-08-12].http://www.rsbweb.nih.gov/ij/docs/user-guide.pdf.

[3]刘庆宏,曲利娟,刘冰川.透射电镜数字成像有关参数的探讨[J].医疗卫生装备,2010,31(6):106-108.

[4]杜昱平,张永顺.平板探测器DR与CCD探测器DR的基本结构与比较[J].医疗卫生装备,2006,27(8):60,62.

[5]郭新勇,赵全利,张经纬,等.透射电镜TV单元视频图像的采集[J].电子显微学报,2004,3(4):482.

[6]北京吉诺思科贸有限公司.透射电子显微镜的数码影像系统[EB/OL].(2010-06-07)[2012-07-16].http://www.geno-tech.com.cn/prd_fujifilmBio/sg_fdl5000.htm.

数字化胶片成像缺点形成原因分析 篇5

1 基础采集

普通胶片照像图像粒子组成为分子水平 (游离的银原子) ;而CR需经激光激发采集、DR经A/D转换采集, 其图像组成象素大小由设备采集距阵决定。CR采集象素目前最大为4096×4892 (14×17) , DR为255×255。

2 密度分辨率

CR、DR密度分辨率目前最大为12bit, 灰度级最大4096级, 而普通照像的密度变化则是无级的。

以上两点只是图像现阶段在数字转化过程中与普通照像相比所固有的差别。但这些对于实际应用中图像、胶片质量尤其是对于一般的图像诊断应用则基本上没有影响。而只是在图像经多级放大后才有可能产生诸如小的马赛克影响;而此项放大功能也是普通照像所不具备的;且多级放大也不能作为诊断依据在临床诊断应用之中不经常使用。因此, 像素分辨率对于图像质量的影响可以忽略不计。

3 粒子噪声

粒子噪声主要表现在图像的颗粒度。CR、DR胶片图像的噪声偶尔或长期出现增大的现象[2], 表现为全片的沙粒状小颗粒, 或表现为局部低密度区片状或颗粒状噪声。造成这种现象有多方面的原因。一是照像因素:数码胶片与普通胶片在成像原理上本质不同。原则上CR、DR成像都不受照像条件的严格限制, 照像条件可以任意给定, 有的医院甚至所有照像部位都应用一个条件, 这种做法是不对的。图像的载体CR为IP板, DR为平板探测器, 在数字探测、转化过程中探测到的X线仍然遵循统计涨落的原则, 若照射X线量过小的话根据泊松分布定理, 虽然可以将密度补偿但会有可能造成胶片整体出现沙粒状、或片状颗粒噪声, 尤其是相对体层较厚的低密度区更为明显。要解决此类问题, 需适当提高照像条件, 使CR激光探测或DR光电转换可以得到足够的X线量即可消除此类噪声, 使图像质量得以保证。二是若某块IP板或是平板探测器每隔一段时间不用, 因某些外界环境因素当再次使用时胶片整体会呈现不规则的密集的沙粒状噪声, 因此当间隔一段时间再使用时需要做初始化扫描或重新擦除即可消除。三是一般品牌的CR、DR在其提供的图像强化后处理功能中都会包含“FREQUNCE”强化功能, 但是如果它的参数值设定不当, 就会造成非组织间的密度误算, 反尔会加强原有噪声, 引起图像质量的下降。消除这种现象的发生, 需要科室技术人员与设备厂家人员根据科室原有的设备情况和照像习惯之间做适应性调整, 使之间配合达到最佳状态。

4 使用过程

使用过程中的影响因素有三:一是会遇到一些条纹状或局部不规则伪影 (除去X线机滤线栅和照像过程中人为因素外) , 主要是由于激光扫描参数的漂移, 机械运动的精密性, 信号转换过程中电、磁干扰引起的。二是影像接收板在长期使用时表面的损伤、清洁程度也会造成图像的灰雾度增大、颗粒噪声的增强、伪影的出现。这就需要在平时工作中注意保养与维护, 定期清洁。同时工作的认真负责与厂家服务、支持也是提高图像胶片质量的重要保证。三是摄影条件使用的大小也是影响图像质量的因素之一。视野、焦点大小、滤线器的使用、距离过量或严重不足的X线量造成的图像质量下降都可以通过补偿技术来修正, 但图像质量也同样无法达到最佳状态。X线及照像技术的设置可由人为质控规范化[3]。设备影像接收板一般接收最佳X线量范围在5～10MR, 还应根据X线管球热容量大小及原有照像习惯具体情况总结出较适合的照射方式。

总之, 影像科室数字化、网络化、一体化是今后发展的方向。接受新事物、认识新科技、掌握新知识, 全面促进医院、科室、个人的发展。提高胶片质量、设备管理、诊断水平, 吸取经验、把握现在、着眼未来是进步的基石。

摘要：医学影像的发展趋向于信息化、数字化、集成化。CR、DR等数字化影像设备已广泛应用, 结合临床及教学工作实际情况实践经验, 对数字化胶片成像缺点形成原因进行了分析和研究, 总结了基础采集、密度分辨率、胶片图像质量等方面的原因, 并提出了相应的解决方法或应注意的、改进的问题。已达到全面提高影像质量的目的。

关键词：数字化胶片,成像,缺点,分析

参考文献

[1]曹厚德.医学影像技术的主要进展与前瞻[J].中国医疗器械杂志, 2003, 27 (4) :234-237.

[2]牛克伟, 蔡曰新, 蔡勋, 等.浅析影响DR照片质量因素及防范措施[J].医疗卫生装备, 2005, 26 (8) :54.

数字成像检测 篇6

与谷歌地球类似,采用三维成像映射,福特的摄影测量读取装置(photogrammetricpatternreader,以下简称PPR)使用一对数码摄像头将后桥齿轮的照片合成一系列的三维图像,然后将得到的图像与电脑上的工件理想模型进行比对,最后将比对后不符合模型标准的工件丢弃,保证工件的高质量与统一性。

该技术有助于工程师和质量监督人员更精确地分辨出工件质量,平时依靠肉眼无法辨别的误差可以靠PPR技术的比对得出结论。福特工程师指出今后公司会在检测商用车辆的工件质量中大量应用PPR技术,目前该技术率先应用于检测后车桥齿轮传动系统。

PPR系统利用并排摄像头和红外灯将一系列的二维图片切片成一个单一的三维图片进行分析。

目前福特美国密歇根州斯特林车桥厂正在试用这项技术。

工作原理

后桥中使用的交错轴齿轮具有非常复杂的几何结构和曲率特性,因此仅靠单张照片根本无法看到齿轮轴的两侧。PPR系统利用两个摄像头能够为后桥齿轮的每个齿牙拍摄9,000张1024×1像素的2D照片,并将2D照片合成为一整张3D照片。

数字成像检测 篇7

近年来, 快速发展的CMOS图像传感器因具有高集成、功耗低、工艺简单和开发周期短等优点, 已被广泛应用在工业、监控、航空和航天等众多领域[1,2]。目前我国航天领域中摄像设备的分辨率普遍不高, 画面质量有待提高, 严重制约着我国空间可视监控技术的进一步发展[3], 因此研究以CMOS图像传感器作为光电转换器件的数字高清遥感成像技术, 在航天领域具有较高的实际应用价值。

1 硬件平台及基本工作原理

本文主要采用了CMOS图像传感器、可编程逻辑门阵列FPGA、第二代双倍速率同步动态随机存储器 (Double Date Rate Synchronous Dynamic Random Access, DDR2) 、视频串行器等, 搭建了一个可实现图像实时采集、预处理及传输功能的高清成像系统, 如图1所示。本文采用的传感器是APTINA公司的MT9M034, 它集成了模拟图像采样和模数转换及在片自动曝光等功能, 并支持720p60的高清视频, 具有重量轻、体积小、功耗低、动态范围宽等优点, 适合航天的应用场景。

FPGA作为系统主处理器, 主要完成对传感器的初始化和接口控制, 并对传感器输出的图像数据进行采集和预处理, 以提高图像质量并供显示, 这些处理主要包括时序调整、图像类型转换、图像预处理、数据存储、高清数字分量串行接口 (High Definition Serial Digital Interface, HD-SDI) 视频合成等。本文FPGA选用的是Xilinx公司的XC6SLX75t, 它内部具有丰富的逻辑、存储资源及用户接口。

为了将图像传输至监视器上呈现出来, 本系统选用了National Semiconductor公司的芯片LHM0340作为数字视频串行器, 它对接收到的亮度和色差信号的并行数据进行并串转换, 输出HD-SDI数据流并送往监视器。

2 FPGA设计

根据模块化的设计思路, 将FPGA的功能分为主控制接口、传感器接口、图像预处理等6个子模块来实现, 如图2所示。

2.1 时钟管理模块

时钟管理模块接收外部晶振输入的74.25 MHz时钟, 再利用FPGA的时钟管理资源和全局时钟资源产生74.25 MHz和148.5 MHz的全局时钟。其中, 除DDR2控制模块和数字视频合成模块使用了两个全局时钟外, 其他模块均使用74.25 MHz全局时钟。

2.2 主控制接口模块

如图2所示, 该模块连接其他各模块并控制它们的运作, 产生其他各模块的复位信号并通过对寄存器读写的方式产生系统控制信号;另外, 主控接口模块还支持通过异步串口连接上位机进行通信和控制。

2.3 传感器接口模块

传感器接口模块的主要功能是对CMOS传感器进行复位及内部寄存器的配置、采集传感器输出的Bayer模式图像数据并输出符合格式要求的图像数据。该模块与传感器通过I2C接口进行通信, 由于传感器的分辨率是1 280×960, 为符合数字高清的标准, 需对其稍作调整, 转换为1 280×720的分辨率。

2.4 图像预处理模块

由于航天应用场景中存在多种光照环境, 且遥感画面动态范围较大, 为了使获得的图像在各种光照环境下都能呈现最佳的效果, 图像预处理模块采用了多种算法对传感器输出的图像信号进行处理, 这些处理包括坏点校正、去马赛克、自动白平衡、色彩校正、伽马校正、色度空间转换、宽动态处理以及色度/亮度/饱和度/对比度调整。在FPGA设计时, 将该模块分割为8个算法子模块和一个控制子模块, 如图3所示。

各模块的输入参数均通过主控模块配置。其中, 宽动态处理、色彩校正和色度空间转换均采用了Xilinx公司的IP核予以实现, 色度/亮度/饱和度/对比度调整则采用Lattice公司的IP核, 对其他几个模块介绍如下。

2.4.1 坏点校正模块

本模块接收到的Bayer阵列型图像数据, 其特点如图4所示, 对任一像素而言, 若其为坏点, 则可利用同一行中其左右相邻同分量的两个像素值来纠正。

为得到3个相邻的同类型分量像素, 需得到5个连续的像素。因此将模块的输入图像数据作4级延迟, 与当前输入的数据一起组成5个像素。对于这5个像素的中心像素, 计算出其左右相邻两个同分量像素的平均值, 再分别乘上1.25、1.5和2的系数构成3种阈值以供不同场景使用。

根据主控制接口模块的指示, 从3种阈值中选择一种作为当前阈值, 对中心像素进行判断, 若超出该阈值则判为坏点, 用已计算出的其相邻同分量的平均值代替该像素的值, 否则保持不变。利用FPGA来设计这一算法, 可实现流水线式的坏点检测与校正功能。

2.4.2 自动白平衡

自动白平衡算法有很多, 其中应用极为广泛的是基于灰度世界理论:对于任一幅图像, 当它有足够的色彩变化时, 则它的RGB分量的均值会趋于相等。

相对于其他算法而言, 该算法简单可靠且便于硬件实现, 本文采用的即是这种基于灰度世界假设的算法[4], 如图5所示。

图像分割判断模块首先把图像分块, 对每一块计算其像素的标准差 (即颜色变化的情况) , 判断是否是大色块, 是否是过亮块、过暗块。对于标准差越大的图像块, 说明其颜色越丰富, 越符合灰度世界理论的假设, 权重越大;而标准差越小的块则权重越小。

计算模块根据图像分割模块提供的信息, 进行全局的块选取, 并按照灰度世界的假设进行计算, 得到矫正过的图像数据。

2.4.3 去马赛克

去马赛克算法的目的是将Bayer格式的图像信号通过插值处理去马赛克, 转化成完整的RGB信号。本模块选用的是改进的线性插值法[5]。

本模块设有4个行缓存, 用于接收输入的图像数据。将当前输入的图像数据以及从4个行缓存中读出的数据分别进行5级延迟, 则可得到5×5的Bayer数据块。按照数据块中心像素为R/G/B何种分量以及与其领域各像素相对关系的不同, 可总结出4种情况, 分别如图6所示, 中心像素点的坐标为 (3, 3) 。对待插值像素 (中心像素) 的5×5邻域内数据块在不同情况下通过不同的公式进行插值运算即可得出中心像素点R、G、B三分量的值。

2.4.4 伽马校正

大多数的显示设备的输入电压与显示的彩色图像强度成非线性的关系, 为了使显示图像和真实图像相符, 得到更加自然、真实、悦目的画面, 有必要对因为显示器特性造成的非线性误差进行伽马校正。

本模块通过预先设定伽马校正数据表, 通过上位机经过异步串口写入FPGA, 存入只读存储器中, 再进行查表获取伽马校正后的数据。

2.5 DDR2控制模块

DDR2控制模块通过管理DDR2存储芯片将图像预处理模块输出的YCb Cr格式数据进行缓存并输出。其功能通过3个子模块来实现, 如图7所示。子模块1将接收到的16 bit并行数据进行缓存;子模块2为Xilinx公司的DDR2控制器IP核, 它将子模块1中的缓存数据以32位写入DDR2, 同样以32位读出发送至子模块3再次进行缓存, 最终恢复成16 bit并行数据输出。

2.6 数字视频合成模块

数字视频合成模块按照HD-SDI格式将数据合成为并行数据, 并送入串行器进行并串转换。该模块的功能通过3个子模块来实现, 分别是打包子模块、编码子模块、串行器接口子模块。

打包子模块接收DDR2控制模块输出的图像数据, 通过对Y分量和C分量分别低位填零扩展至20 bit并行, 再根据2.2节所述主控制接口模块的指示, 在图像数据中插入HD-SDI格式所需的时间基准信号及消隐, 打包输出至编码子模块。

编码子模块为Xilinx公司的IP核, 它通过检测输入的视频数据流, 提取时间基准并进行CRC校验, 再进行HD-SDI编码, 以20 bit并行输出至串行器接口子模块。

串行器接口子模块将输入的20 bit并行数据用148.5 MHz时钟进行高速采样, 再利用FPGA的ODDR2资源双沿发送将数据提速, 拆分成5 bit并行数据, 最后用OBUFDS资源将其转换为差分信号发送至串行器。

3 系统验证

本文通过ISE14.1开发环境进行了FPGA代码设计和仿真验证。图8是HD-SDI合成模块的仿真结果, 图9是本文成像系统在监视器上的显示结果对比, 其中 (a) 是未启动白平衡算法和伽马校正的原始图像, (b) 是经过白平衡算法和伽马校正等预处理后的图像, 从两者对比可以看出, 未经过预处理的图像颜色失真, 而经本文预处理后的图像画面逼真, 质量更高。

4 结论

本文设计了一种基于FPGA的数字高清CMOS遥感成像系统, 以FPGA为主处理器, 经过对传感器控制、图像采集与图像预处理, 得到了高质量的遥感图像。通过软件仿真和硬件测试, 验证了该设计方案的正确性和有效性。

摘要：为得到高质量的数字高清遥感图像, 设计了一种基于FPGA的CMOS遥感成像系统。首先阐述了以FPGA为主处理器的硬件平台结构, 然后从模块化的角度详细介绍了如何用FPGA器件实现硬件系统的数字功能并得到高质量的遥感图像, 这些内容主要包括主控制接口、传感器接口、图像预处理、DDR2控制、数字视频合成等模块。通过软件仿真和硬件测试, 验证了设计方案的正确性和有效性。

关键词：CMOS图像传感器,FPGA,图像预处理

参考文献

[1]范铁道.基于FPGA的数字高清CCD摄像机技术研究[D].西安:中国科学院研究生院 (西安光学精密机械研究所) , 2009.

[2]赵鹏, 沈庭芝, 单宝堂.基于CMOS图像传感器的微型无人机遥感系统设计[J].光子学报, 2008, 37 (8) :1657-1661.

[3]刘海英.基于CMOS图像传感器的数字高清成像技术研究[D].西安:中国科学院研究生院 (西安光学精密机械研究所) , 2008.

[4]谷元保, 付守卓.一种基于灰度世界模型自动白平衡方法[J].计算机仿真, 2005, 22 (9) :185-188.