面向PC的实时读出系统二维图象处理及其集成交互软件

通用个人计算机及其显示系统的发展,使得以通用微机开发特定仪器设备专用的小型图象处理系统成为可能,本文提出一个基于通用PC机TVGA/SVGA显示系统的二维图象处理集成交互式软件系统,该系统以PC机为基础,结合CCD摄象机、视频图象采集与帧存储器以及控制接口一起构成变象管相机实时读出系统,用于执行读出系统控制、图象采集输入、图象处理和分析、结果输出和图象及其相关特征文件管理等功能;在结构和处理方法上,该软件系统的设计充分利用了TVGA的硬件特点和图象处理与分析领域的最新成果;包括黑白和伪彩色互换显示,自适应顺序统计量滤波、最小二乘阈值自调节图象分割技术及ARC图象数据压缩存取等;系统采用多层弹出式菜单和窗口技术,向用户提供了简明方便的交互式用户接口,具有丰富的通用图象处理分析功能,除支持变像管相机读出所需的各种专门处理与分析外,还可作为通用的二维图象分析系统,具有广泛的适用性。     

一个通用的智能化的一维CCD图象读出系统

本文介绍一个通用的,智能化,CCD图象读出系统,它具有一些同类系统所不具备的特点,例如用外接通用示波器作为显示设备并用软件产生光标,从而省去了这类系统中的电视监视器或内设的专用示波器及其控制电路,但却具有同样的功能,如光标所在点的坐标读出,对曲线的某特定点或特定部分的特别处理(如位移、扩张和平滑等,此外,该系统不仅具有同类系统常有的累加、平均和完整的算术运算功能,而且还具有某些较高级的数学运算能力,例如多种平滑计算和对输入图象作为时间序列进行指数加权平均等 该系统用于高速摄影时,可对条纹图象,瞬时光谱等进行读出和处理 文中叙述了这些领域中的应用结果。     

基于读出条读出的二维位置灵敏气体电子倍增器的研制

为研发能够满足北京同步辐射(BSRF)实验要求的二维探测器,研制了基于读出条读出的二维位置灵敏X射线气体电子倍增器(GEM).实验过程中通过改进读出条的周期,并基于中科院高能所实验物理中心电子学组研制的多路电荷放大器系统与VME存储-ADC系统,对软X射线源的位置分辨率进行了精密测量且得到了优异的二维位置分辨:X方向约为84μm,Y方向约为75μm.研究了三级GEM压差之和对位置分辨的影响,并测试了探测器的位置准确度与线性.对基于阳极读出的GEM用于模拟读出测试系统得到了一定的理论认识,侧重研究了GEM探测器基于模拟读出的系统特性,给出了相关的分析与讨论.     

多窗口读出系统软设计件

本文讨论了微处理机的软件开发过程和三种常用的软件设计方法,提出了一个适用于变象管扫描相机多窗口读出系统的层次化、模块化软件结构方案。同时,着重介绍了读出系统软件设计方法,该软件系统由6000多条MC68000汇编语言组成,在Tektronix8550微机开发系统提供的实时仿真环境下调试通过。     

新型波导多层光存储信息读出光学系统设计

信息读出光学系统是波导多层存储方法的重要组成部分,从几何光学角度,提出了两种信息读出光学系统的理论设计,并对两种系统的特点进行了实验研究,结果表明两种光学系统都是可行的,而且对波导多层光存储的进一步研究及实用化都有一定的参考价值。     

二维多丝室探测器读出方法的优化

中国散裂中子源将建设一台基于~3He气体的二维多丝室,作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究,为优化选择二维多丝室探测器的丝结构,本文研究了三种不同的丝结构,并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量,得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明:对同种丝结构的二维多丝室探测器,重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法;基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160μm,基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400μm.优化设计的丝结构为:基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm,基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求.     

MICROMEGAS一维位置编码读出初步测试

介绍了微型网状结构的气体探测器一维位置编码读出的基本原理和实现方法。设计了一块灵敏面积为10 cm×10 cm的一维位置编码PCB读出电极。测试表明: 感应读出是可行的, 电荷按1∶2分配最为理想; 利用55Fe放射源X射线通过200 μm狭缝对准读出电极PCB板的正面中任意一条, 位置编码读出能很好地再现源所在狭缝的位置。针对其局限性, 提出了一维位置分组编码读出技术, 以解决相邻多条同时点火的情况。使用该读出技术, 使一维读出电子学路数节省量达到75%以上。The basic principles and implementation of one dimensional position encoding read out for MICROMEGAS have been introduced in this paper. A 10 cm×10 cm prototype of one dimensional position encoding read out electrode based on printed circuit board was designed. Preliminary test indicates that the induction read out is feasible and the ideal charge distribution is 1∶2. X rays emitted from 55Fe source were collimated to one of strips on the read out electrode through a slit of 200 μm, position decoding well reproduced the position of the 55Fe source. For its limitations, we have proposed a one dimensional grouped position encoding read out technique to address a neighboring strips simultaneously fired situation. The amount of read out electronics is very easy to approach a obduction of 75% with position encoding read out technology.     

Back-n波形数字化模块的数据实时读出方法

Back-n是中国散裂中子源（CSNS）的反角中子束线,适用于精密核数据的测量。该装置的谱仪读出电子学采用共性化设计方法,利用高速波形数字化技术精密采集探测器输出信号波形。为完成对两通道、1 GSps,12 bit采样数据的读出和板载外设的控制,可以使用一种基于FPGA的高速数据实时读出方法。该方法不仅实现了数据接收、缓存上传等通用需求,还通过软件配置满足了实时触发处理等针对特定物理实验的特性需求。此外,FPGA的灵活使通过固件更新支持新实验或添加新功能成为可能。测试结果表明,该方法能够适应Back-n波形数字化模块高速数据读出的需求,峰值处理能力可达24 Gbps,符合物理实验需求。目前,基于实时读出方法实现的波形数字化模块已完成中子源谱仪实验现场的安装,工作稳定。Back-n is a back-streaming beam line at China Spallation Neutron Source, which is suitable for measure nuclear data precisely. The readout electronics of the spectrometers at this facility adopts general-propose design method, using high-speed waveform digitizing technology to record the detector output signal accurately. To read out two channels, 1 GSps, 12 bit sample data and control on-board devices, the real-time readout method of high-speed data based on FPGA technology can be considered. The method not only realizes the general requirements of the data upload, but also processes real-time triggers according to experiments via configuration. In addition, due to the flexibility of FPGAs, new experiments or new features can be supported through firmware updates. The test results show that the method is suitable for the high-speed data readout of field digitizing module at Back-n and peak capacity reaches up to 24 Gbps, which meets the requirements of the physical experiment. The field digitizing modules based on this method were installed at Back-n and work normally.     

2维位置灵敏中子探测器读出

介绍了基于厚型气体电子倍增探测器(THGEM)的位置灵敏热中子探测器中,采用专用集成电路的阵列电荷灵敏前置放大和可编程器件的读出电子学设计。专用集成电路采用VA64TA2,64通道输入电荷灵敏放大成型,触发输出。控制电路使用了现场可编程器件。两者结合,显著减少了读出电路在探测器内所占据的空间。介绍了VA64TA2裸片的封装,给出了电路的原理和时序,进行了线性和电子学噪声试验,结果表明电路具有16 fC的线性动态范围,电子学噪声仅为75个电子电荷。     

基于阻性阳极读出方法的气体电子倍增器二维成像性能

新型微结构气体探测器,如气体电子倍增器(gas electron multiplier,GEM)等,具有非常好的位置分辨率潜力(σ100μm),但是需要匹配大规模高密度的读出电子学,给探测器的建设、造价、功耗、空间利用等带来极大压力.阻性阳极读出方法可以在保持较高位置分辨率的前提下,大幅节省电子学.基于厚膜电阻工艺,一种新的阻性单元阵列结构被成功开发和应用于三级级联GEM探测器的读出阳极.该阻性阳极包括6×6个6 mm×6 mm的基本阻性单元,仅需匹配49路读出电子学.~(55)Fe放射源(5.9 keV)和X光机(8 keV)实验的结果显示探测器的位置分辨率(σ)可好于80μm,位置非线性好于1.5%.同时,探测器还获得了很好的实物成像效果.探测器的优良性能表明这种阻性阳极读出方法适用于大面积二维成像气体探测器的读出,并可用于其他探测器的读出.     

实时图像处理系统性能及处理效果的软件仿真

本文以一种典型的相关识别图像处理系统为模型，提供了一套在系统方案论证过程中，对系统效能进行精确仿真的数字图像处理计算机软件。该软件采用高级语言编译和ＯＯＰ程序设计方法，可实现模拟系统硬件对输入的数字化图像进行滤波，二值化，锐化，相关等大量的处理，并通过与计算机显示卡的接口，利用显示器随时监视处理后的图像效果。     

用于条纹相机的计算机图象读出系统

针对条纹相机的使用要求研制了一套计算机图象读出系统,其特点是采用了积分时间可变的单次外同步CCD,保证了对瞬时结果的准确读出,从而可进行绝对测量;软件上采用WINDOWS编程,界面规范清晰易操作,数据处理充分考虑了条纹相机的使用特点,开放性的数据结构使得处理功能的扩展十分容易。     

含铝推进剂燃烧场全息粒子图象处理系统的研究

本文主要围绕微粒场全息术的记录,再现和图象分析这三个过程,对含铝复合推进剂燃烧场的粒子分布进行了深入研究.根据全息图象再现场的三维特点,我们采用4F光学全息记录系统并结合层析分幅和特殊的图象处理技术,建立了一套独特的粒子场采集和自动图象分析体系.在实践中取得了较满意的实验结果.     

《大学物理实验数据处理系统》软件的设计

本主要介绍了《大学物理实验数据处理系统》软件的设计思想,此软件采用Visual Foxpro6．0编制,操作方便,具有较好的人机交互性。     

狭缝摄影胶片图象运动参量测量和处理

狭缝摄影胶片图象运动参量测量和处理采用了胶片扫描仪对狭缝摄影胶片图象进行数字化,利用软件进行图象处理.文章介绍了对胶片扫描仪进行检验和标定方法;对由于狭缝摄影机的胶片速度和目标的实际影象速度不一致产生的畸变进行了分析和修正,实现了数据的精确测量和处理.     

CCD图象采集处理系统性能评价

本文对CCD图象采集处理系统性能进行了讨论,并探讨了相应的测试方法.     

一种新型可见光条纹相机标定系统

本文提出了一个以亚皮秒脉冲光源——半导体激光二极管为核心而研究的一台扫描相机标定系统,该系统能对相机的时间分辨率、扫描速度、扫描线性、触发晃动以及相机的最小探测能量等参数进行标定。     

画曲线软件在数据处理中的应用

本文介绍画曲线功能较强的Grapher软件的特点和用法，指出此软件较适用于物理实验中的处理数据和科学计算。     

两维空间光调制器及其在实时图象处理中的应用

本文系统的报道了我们研制成功的几种两维空间光调制器,包括液晶光阀(LCLV),Si-LCLV,CRT-LCLV,和光折空间光调制器(PR-SLM)。最后给出利用它们在实时图象处理中的应用成果。