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在安检领域,主流的X射线安检设备采用双能探测透视成像。由于存在投影混叠效应,难以准确确定有机物性质的违禁器(如炸药、毒品等)的存在。为克服投影混叠效应,研制并装备新型安检设备成为解决这一问题的重要技术路线。由于CT可以准确测定微小体积的平均物质密度,因而将CT技术应用于安检设备可以获得被检物体中任意物品的分辨单位的物质密度信息,从根本上克服投影混叠效应,从而提升了检测爆炸物的能力。
各大航空港及车站港口的安检必须要实时处理,采用FPGA实现实时CT系统的图像重建就具有重要的意义。在对CT原理的理解与各种图像重建方法比较过程中,得出采用滤波反投影算法(CBP)最适合硬件实现。通过分析CBP算法内在特点,在软件模拟中运用多点对称思想对算法进行加速,使其效率得到提高。
针对硬件电路的特点,对CBP算法进行硬件加速。将反投影所用的参数事先计算并存储,供使用时读取,使断层重建效率得到提高。在此利用极坐标的旋转对称性,实现了更少参数的存储,节省了存储器的空间。扇束卷积反投影重建的硬件设计分卷积模块及反投影模块,两者都采用流水线的技术对算法进行硬件加速,采用硬件描述语言实现,并利用Modelsim+Debussy软件进行联合仿真,结果表明该设计功能的正确性。FPGA验证采用Altera的DE2平台,系统频率达到50MHz,符合目标系统要求的实时性。