X射线由于可以无损穿透物质且具有较高识别度,因而被广泛应用于医疗、工业探伤、能源勘测、安防安检等领域的成像检测中。随着各种感光器件的出现,X射线检测系统成本正在不断降低,成像质量也在不断提高,检测结果也从单一的物体形状的识别拓展到对物质属性的研究。双能X射线的物质识别技术就是对于X射线成像应用的重要延伸。本文将介绍一种使用平板探测器作为成像器件的便携式双能X射线物质识别系统。按照系统设计过程分别介绍双能X射线物质识别技术的原理、系统组成、相关图像处理算法、物质识别具体方法以及软件系统的开发。首先介绍双能X射线物质识别技术的兴起和发展脉络,以及国内外的研究现状。之后介绍该技术的基本原理,通过分析X射线与物质的相互作用,推导出不同能量X射线与物质相互作用的衰减规律,计算出与物质有效原子序数相关的R值,由该值可推断出物质类别。然后对比目前常用的双能X射线检测设备,选取了便携脉冲式可变电压X光机作为射线源,选用平板探测器代替线阵列探测器作为成像设备,介绍了真双能系统方案。从平板探测器校准和图像分割两方面对系统成像进行预处理,提出了一种结合边缘检测算子优化的多阈值图像分割算法。通过研究传统的物质识别方法,提出一种欠采样识别方法,该方法首先提取R值并映射成物质分类模板图像,然后对该模板图像进行多阈值分割实现物质分类。在图像分割基础上,设计并对比了基于RGB和HSI模式的两种配色方案。最后开发了结构完整、功能丰富的应用软件,完成了整套系统的设计与实现。