EMCCD图像处理系统及应用技术研究

论文摘要

EMCCD能够在微光条件下,获得高质量的图像。我们开发出基于EMCCD的图像采集和处理软件,并把它应用到X射线数字成像系统,能够提高成像的速度并获得高清晰图像。该项技术目前在国内还处于发展的初级阶段。在论文中,深入地研究了EMCCD的工作原理和结构,以及对型号为TC285SPD的EMCCD做了详细的分析研究;分析了EMCCD图像采集卡的一些相关特性,在此基础上编制一套与EMCCD相匹配的图像采集与处理软件,研究了图像缩放、边缘检测、去噪等图像算法,并编写了相关程序;详细地介绍了基于EMCCD的X射线数字成像系统的系统构成以及工作原理;另外,为了满足射线检测的要求,在Andor公司数字相机基础上设计开发了图像远距离传输技术,详细设计了具体方案与接口电路,满足了实时性图像和远距离传输的要求。在课题组的帮助下,初步完成了一套基于单晶转换屏与EMCCD探测器的射线成像系统。图像处理软件与射线成像系统还有待于进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源和研究目的及意义
• 1.2 EMCCD 相机的研究现状
• 1.3 X射线数字成像系统的发展研究现状
• 1.4 EMCCD 在射线成像中应用现状
• 1.5 课题主要研究工作和论文章节安排
• 1.5.1 课题的主要研究工作
• 1.5.2 论文的章节安排
• 2 EMCCD 技术及其应用研究
• 2.1 电荷耦合器件的工作原理
• 2.2 EMCCD 技术
• 2.3 TC285SPD 型EMCCD 的研究
• 2.4 EMCCD 性能指标的研究
• 2.5 影响EMCCD 相机成像质量的因素
• 2.5.1 成像质量的相关因素
• 2.5.2 EMCCD 获取图像的质量与EMCCD 曝光时间、增益的关系
• 2.6 本章小结
• 3 EMCCD 图像处理系统软件设计
• 3.1 EMCCD 相机控制模式及程序开发
• 3.2 EMCCD 相机相机控制系统简介
• 3.2.1 EMCCD 相机控制系统的软件主界面
• 3.3 图像处理
• 3.3.1 图像处理概述
• 3.3.2 图像的文件格式
• 3.3.3 图像的变换
• 3.3.4 图像的缩放
• 3.3.5 灰度变换
• 3.3.6 边缘检测
• 3.3.7 图像降噪
• 3.4 本章小结
• 4 EMCCD 应用技术研究
• 4.1 基于EMCCD 相机的X 射线数字成像系统
• 4.2 基于EMCCD 相机的X 射线成像系统组成
• 4.2.1 X 射线源
• 4.2.2 转换屏
• 4.2.3 反射镜
• 4.2.4 EMCCD 相机
• 4.3 本章小结
• 5 EMCCD 所成图像的远
• 5.1 通过光纤传输
• 5.1.1 整体传输系统设计
• 5.1.2 LVDS 信号输入输出结构
• 5.1.3 PECL 信号输入输出结构
• 5.1.4 LVDS 与PECL 之间的终端匹配及连接
• 5.1.5 光电模块
• 5.2 基于KVM 和双绞线传输技术的远距离传输设计
• 5.2.1 设计思路
• 5.2.2 双绞线传输技术
• 5.2.3 双绞线远距离传输设计原理
• 5.2.4 发送器和接收器
• 5.3 远距离传输的实际应用
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果
• 致谢