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1、第2期杨 菁等:基于SSPA透射图像实时成像系统35基于SSPA透射图像实时成像系统杨 菁 袁祥辉(重庆大学光电工程学院 重庆 400044)摘 要 介绍了一种基于可见光自扫描二极管列阵(SSPA)的实时成像系统,分析了系统宙频图像采集的原理、结构及现实意义,并显示了成像结果。关键词 SSPAAöD采集 二维图像重建 中断 实时成像储的工作方式,将SSPA的视频输出逐位转换并存1 引 言储在RAM中,待采集完SSPA一次电子扫描所有射线检测技术经过30多年的发展,已成为无损像元时,AöD卡发出中断申请,停止AöD转换,把检测的重要方法,广泛应用于机械、造船、石油、化数据
2、从RAM中读到微机内存,同时进行机械扫描,工、核能、兵器、航空、航天等部门。进入90年代,准备下一次AöD转换。由于SSPA的积分时间较长射线实时成像检测系统在我国受到重视。国内现在(>10ms),所以在读取完上一次AöD转换数据后,使用的射线检测仪,一部分是直接从国外进口,一完全来得及下一次AöD转换,直到扫描完整个目标部分是由国外进口射线探测器等核心器件自己生产物。调用VGABIOS功能,将所获得的图像信息显检测仪,但都受到国外的限制。重庆大学光电器件示在PC机的CRT上。研究室已初步研制成功X射线探测用线阵自扫描光电二极管列阵—SSPA(selfscannedph
3、otodiodearray)器件,可彻底改变上述情况。为了对研制X射线检测仪整机做好准备,本文用重庆大学生产的可见光线阵SSPA器件,将透射图像转变为视频信号,经图1 系统结构框图8位AöD卡采集后,在计算机上进行实时显示。3 数据采集系统2 系统结构和工作原理自扫描光电二极管列阵(SSPA)是一种MOS系统结构如图1所示,包括光源、光学系统、扫图像传感器,它不仅可用于可见光和近红外的检测,描机构、SSPA固体图像传感器、驱动器、驱动放大也可用于X射线探测,是X射线探测仪器中的关键电路、AöD数据采集卡、PC机以及目标物等。由于传感器。它的功能是将入射到传感器光敏面上按
4、空采用的SSPA线阵传感器本身具有的自扫描功能形间分布的光强信号,转换为按时序串行输出的电信成一维扫描,但是要获取图像信息,必须在与电子号—视频信号。由于视频信号是严格的时序信号,所扫描垂直的方向上做机械扫描。本系统中,把光学以它的信号采集也必须遵循严格的时序关系。系统和图像传感器固定,将目标物相对于SSPA光基于上述考虑,信号采集卡采用本实验室自己敏面作相对运动而产生另一维扫描。开发的8位AöD数据采集卡(频率可达1MHz)。采首先通过PC机向AöD采集卡发出控制命令,集卡由多通道开关、峰值保持、高速AöD转换、帧从AöD卡上发出SSPA的驱动信号,同时初始化存储器(
5、RAM)、内地址发生器、时序及控制电路等AöD卡机关设置,启动AöD转换。AöD卡采用帧存部分组成。这种高速AöD接口的框图如图2所示。36现 代 电 子 技 术2001年的运行速度大大提高。采集程序采用硬件中断方式执行读操作,在SSPA器所有位的视频信号转换完成后将其转换结果读入PC机内存,大大节约了时间。这在多次使用SSPA扫描结果,对系统速度有较高要求时显得尤为重要,程序框图如图3所示。图2 调整AöD接口框图图中的峰值保持电路能否精确地跟踪SSPA的视频输出,是设计此电路的关键之一。峰值保持电路的基本原理就是利用二极管单向导电特性,使其保持电容单向充电,记忆其峰
6、值,在一般情况下,二极管的管压降会影响峰值保持的精度,为避免这一误差,采用线性整流电路。为了灵活地分配端口地址,采用了GAL来作地址译码,分配给它的地址为3EOH-3EAH。时序发生器和逻辑控制电路是AöD卡中十分重要的部分,由它产生SSPA器件工作所需的时钟及启动信号以及供AöD转换使用的控制信号和峰值保持电路的复位信号等。当然为了实图3 数据采集程序框图现一次电子扫描采集完所有像元的视频信号,采用由AöD采集数据重建图像,实际上就是将Aö了数据帧存储方式。D转换数据写入显示存储器的过程,在所有的VGA4 数据采集及图象重建程序图形模式下,显存与像素点之间的关系都是线
7、性的,即显存中的每个像素数据按光栅扫描的顺序依次对数据采集程序由C语言编写,C语言介于高级应于屏幕上每个像素点。程序中所用的主要图形函语言和低级语言之间,可以对机器进行硬件操作,如数有以下几个:进行端口IöO操作、位操作、地址操作等,还可采用适当方式将C语言与汇编指令混合编程,可使程序 ①init()ö3调用BIOS功能设置图形显示模式3ö如:AH=0;ö3AH=0设置显示模式AL=0x13h;ö33203200256色显示模式3ögeninterrupt(0x10);②selectpage(intpage)ö3用于设置当前显示页3öB
