基于TDI CCD齿科全景数字化成像系统研究

摘要

X射线齿科全景数字化成像系统是当今放射医疗科学研究应用的热点。目前，市场上存在直接数字化全景成像仪器，但是主要依靠进口，因此价格昂贵，应用范围小。中、小型医院目前仍普遍使用传统胶片式全景成像仪器。本课题组致力于自主研发一套直接数字化全景成像系统以取代传统胶片式成像系统。由于TDICCD具有可以不牺牲空间分辨率和工作速度的情况下获得高灵敏度并在低照度下获得高质量的图像信息的特点，因此成为齿科全景数字化成像系统开发的关键技术。 本研究基于TDI CCD齿科全景数字化成像系统，完成了具有积分时间可调的TDI CCD驱动实现、TDI CCD输出信号预处理和AD转换等功能，并对FIFO高速缓存、USB传输和计算机图像处理进行了设计。具体工作为：(1)对TDI CCD图像传感器驱动时序要求进行了分析，选用Altera公司的MAX7000AE系列的CPLD作为硬件设计平台，借助于Quartus II开发软件，运用Verilog HDL硬件描述语言编程实现了TDI CCD驱动时序脉冲和积分时间可调的设计，并完成了驱动时序脉冲的硬件电路设计与加工；(2)根据输出信号中噪声的特点，采用去除复位噪声干扰的相关双采样原理进行设计并构建了电路；(3)针对TDI CCD输出信号的特点，选用ADI公司的AD9238作为AD转换器，实现了相应的硬件电路的设计；(4)针对系统的特点，对FIFO高速缓存和USB传输进行了详细的分析和设计。并针对临床的要求，提出多种图像处理方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1口腔X线摄影

1.2口腔数字化成像系统的发展过程

1.3课题的研究目的及意义

1.4系统的总体方案

1.5本论文的主要研究工作

第2章积分时间可调的TDI CCD驱动电路实现

2.1 TDI CCD

2.1.1工作原理

2.1.2驱动时序要求

2.2 TDI CCD驱动时序的实现方法

2.3 TDI CCD驱动脉冲时序的软件实现

2.3.1驱动脉冲时序设计

2.3.2驱动脉冲的时序仿真

2.4积分时间可调功能的实现

2.5积分时间可调的TDI CCD驱动电路的硬件实现

2.5.1 TDI CCD驱动电路设计框图

2.5.2驱动电路模块功能介绍

2.5.3 TDI CCD的驱动脉冲信号与输出视频信号

2.6本章小结

第3章TDI COD输出信号预处理电路实现

3.1 CCD噪声成分

3.2 CCD噪声处理

3.3相关双采样(correlated double sampling，CDS)原理

3.4 CCD输出信号的预处理电路

3.4.1第一级低通滤波放大电路

3.4.2相关双采样电路

3.4.3二阶低通滤波电路

3.4.4电平反向电路

3.5本章小结

第4章AD转换的设计与实现

4.1 ADC的选择标准

4.2 AD9238器件

4.2.1芯片AD9238的内部结构和原理说明

4.2.2芯片AD9238的模拟输入

4.2.3芯片AD9238的时序分析与数字输出

4.3 A/D转换电路设计

4.3.1信号输入

4.3.2时钟输入

4.3.3参考电压

4.3.4电源与地

4.3.5 AD输出二进制数据的传输

4.3.6实验结果

4.4本章小结

第5章后续工作

5.1 FIFO高速缓存

5.2 USB传输

5.3计算机图像后处理

5.4本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学位论文

致谢