基于FPGA的极紫外光谱图像处理系统

• Published in: 核技术 Vol. 47; no. 3; pp. 55 - 64
• Main Authors: 孙波, 刘冲, 张洪明, 吕波, 尹相辉, 林子超, 沈永才, 计华健, 符佳, 王福地, 胡奎, 范玉, 毛立宇, 曾超
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学技术大学研究生院 科学岛分院 合肥 230031%合肥师范学院 物理与材料工程学院 合肥 230601%中国科学院合肥物质科学研究院 等离子体物理研究所 合肥 230031 01.03.2024; 安徽大学 物质科学与信息技术研究院 合肥 230601; 南华大学 电气工程学院 衡阳 421001; 中国科学院合肥物质科学研究院 等离子体物理研究所 合肥 230031%南华大学 电气工程学院 衡阳 421001%中国科学院合肥物质科学研究院 等离子体物理研究所 合肥 230031%中国科学院合肥物质科学研究院 等离子体物理研究所 合肥 230031
• Subjects: 极紫外光; 图像降噪; Image processing; 图像处理; 可编程门阵列; Extreme ultraviolet; Field programmable gate array; Image denoising
• ISSN: 0253-3219
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.030401

O434.2; 东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)全超导托卡马克装置上极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光谱诊断系统采用电荷耦合器件(Charge Coupling Device,CCD)探测器集光谱图像数据,硬X射线对CCD产生的干扰造成光谱数据中存在大量的单像素噪声,这为准确分析聚变等离子体杂质辐射带来极大的困难.针对这一问题,设计了一套基于可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的EUV光谱图像处理系统,来快速去除硬X射线产生的噪声干扰.该系统基于限幅滤波算法,并引入标准差和离均差替代固定限幅阈值和样本偏差;通过融合限幅滤波算法和数据判别法,外加设置算法工作区间来分阶段对光谱图像数据进行相应处理.同时设计了仿真测试模块,使用EUV光谱图像转化的视频数据模仿采集流程进行系统的功能测试.最后,为了检验该系统对有效光谱数据的保护能力,将图像数据转换成更加直观的谱线图进行对比分析.实验测试结果表明:该系统能够有效去除光谱图像中的噪声点,并较好地保持了光谱数据的完整性,从而提升了光谱数据的可观测性.