基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找方法、系统及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找方法、系统及计算机可读存储介质，使用像素分区边界点方式描述查找表，相比现有技术的使用全数据点方式描述的LUT表，可实现更高的精度，同时占用的存储空间更少；将二维的查找表，拆分成2个一维表，分别用于描述一个维度(x或y)，并分别通过一个单独的RAM进行存储，相比现有技术的将xy的输入组合作为地址编码查询RAM的实现方式，可减小RAM的宽度，便于FPGA内时序的优化。便于FPGA内时序的优化。便于FPGA内时序的优化。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找方法、系统及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗影像处理
，尤其涉及一种基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找方法、系统及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography，PET)是利用闪烁晶体(BGO、LYSO等)将放射源释放的伽马射线转换为可见光，然后利用光电转换装置(SiPM或者PMT等)将可见光转换为模拟电信号。前端电路对该模拟电信号处理，并送入FPGA中进行高精度的能量、时间、位置测量和校正，之后将测量结果打包上传给后端数据获取系统(Data acquisition，DAQ)中进行符合判选。最终利用有效信号在符合线上的多个事件的时间差，重建放射源图像。
[0003]在PET探测器的晶体多对一与SiPM耦合中，伽马光子击中事件的位置信息由能量信息推算出来。初步计算形成的位置编码常先绘制成散点图，在图上形成和晶体尺寸M*N(M,N通常相等)对应的离散点的聚落。对这个图做校正处理后，会做像素区域划分。Voronoi diagram(维诺图)，具有在空间剖分上的等分性特征，非常适用于对PET中的位置编码进行分区处理。
[0004]为了描述不同散点归属于哪个位置的像素，通常需要将分区信息形成查找表(Lookup Table,LUT)，并把该LUT表形成易于使用通讯协议描述和传输的方式，传输给探测器主控FPGA做本地LUT表的更新，供后续数据采集时查表使用。
[0005]在探测器数据采集时，使用能量信息计算得到的原始位置编码进行查表，得到该击中事件所在的像素坐标。在现有的处理中，多是采用全数据点的描述，即对各个分区结果区域内所有的点都对应1个LUT表项，该项的值即是位置编码值。如果原始位置编码值是k比特表示，通常使用1个2的k次方的平方大小的表来逐个查原始位置编码。这种方法需要枚举方式描述一个区域内的所有点，占用的内存空间较大，而且为了压缩存储空间需要牺牲一些编码精度，这样对分区边界处的点的区分准确度就有局限。另外，全数据表方式的数据存储，在FPGA中需要很大位宽，对器件资源有一定要求，同时容易对逻辑电路的的时序形成影响。
[0006]现有实现方式多是采用全数据点方式来描述分区LUT表，即对每一个原始位置编码(xi,yi)的输入，都有一个对应项来输入xy编码。如果实现高精度的查找，LUT表必然非常大，因此必须有精度和存储空间的折衷。现有方法的实现，常将xy的输入组合作为地址编码，在FPGA中使用RAM来存储表时，而此种方法需要较大的通讯宽度，不利于资源和时序的优化。

技术实现思路

[0007]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种占用空间少、传输和查询效
率高、便于FPGA内时序优化的PET探测器的图像像素位置查找方法、系统及计算机可读存储介质。
[0008]本专利技术公开了一种基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找方法，包括如下步骤：采集所述PET探测器晶体阵列的多个能量分量的原始数据，对所述原始数据归一化处理后进行分区处理获取m
×
n个分区；将所述m
×
n个分区沿x、y方向建立查找表，包括用于确定x方向位置的x查找表和用于确定y方向位置的y查找表，所述x查找表包含a
×
(n
‑
1)个分割点，所述y查找表包含a
×
(m
‑
1)个分割点；将所述x查找表和所述y查找表分别通过单独的存储器进行储存，储存深度为a；将待查找的位置点P0(ix，iy)代入所述查找表，获取位置编码ix所位于的分区xk和位置编码iy所位于的分区yk，从而得到位置点P0的位置坐标(xk，yk)；其中，ix为x方向上的编码值，iy为y方向上的编码值，0≤i≤a
‑
1，且a为2的整数次方。
[0009]优选地，所述将所述m
×
n个分区沿x、y方向建立查找表，包括用于确定x方向位置的x查找表和用于确定y方向位置的y查找表，所述x查找表包含a
×
(n
‑
1)个分割点，所述x查找表包含a
×
(m
‑
1)个分割点包括：所述m
×
n个分区包括(m
‑
1)
×
(n
‑
1)分区线，其中，x方向上(m
‑
1)条，y方向上(n
‑
1)条；获取ix＝0的序列线与y方向上(n
‑
1)条分区线有(n
‑
1)个分割点，依次获取ix＝1、ix＝2...ix＝a条x方向上的序列线与y方向上(n
‑
1)条分区线的a
×
(n
‑
1)个分割点；获取iy＝0的序列线与x方向上(m
‑
1)条分区线有(m
‑
1)个分割点，依次获取iy＝1、iy＝2...iy＝a条x方向上的序列线与x方向上(m
‑
1)条分区线的a
×
(m
‑
1)个分割点。
[0010]优选地，所述将待查找的位置点P0(ix，iy)代入所述查找表，获取位置编码ix所位于的区间xk和位置编码iy所位于的区间yk，从而得到位置点P0的位置坐标(xk，yk)包括：将待查找的位置编码P0的ix代入所述x查找表，获取ix纵向序列线与(n
‑
1)条横向分区线的(n
‑
1)个分割点；判断当iy位于(n
‑
1)个分割点中的两个所述分割点之间时，则yk为所述位置点P0的y坐标值；将待查找的位置编码P0的iy代入所述y查找表，获取iy横向序列线与(m
‑
1)条纵向分区线的(m
‑
1)个分割点；判断当ix位于(m
‑
1)个分割点中的两个所述分割点之间时，则xk为所述位置点P0的x坐标值。
[0011]优选地，所述获取位置编码ix所位于的区间xk和所述获取位置编码iy所位于的区间yk两个步骤同时进行。
[0012]优选地，所述获取所述PET探测器晶体阵列的原始数据，对所述原始数据进行分区处理获取m
×
n个分区包括：将所述PET探测器晶体的击中事件中的能量数据转换为位置编码；所述击中事件采用非一对一方式耦合；所述PET探测器晶体阵列为m
×
n的阵列；将所述位置编码归一化后绘制成散点图；对所述散点图重心处理后进行维诺分区，得到m
×
n个分区。
[0013]优选地，所述存储器的宽度为(m
‑
1)*log(2)a。
[0014]本专利技术还提供了一种基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找系统，包括所述FPGA模块和查找表生成模块；所述FPGA模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA模块的PET探测器的图像像素位置查找方法，其特征在于，包括如下步骤：采集所述PET探测器晶体阵列的多个能量分量的原始数据，对所述原始数据归一化处理后进行分区处理获取m
×
n个分区；将所述m
×
n个分区沿x、y方向建立查找表，包括用于确定x方向位置的x查找表和用于确定y方向位置的y查找表，所述x查找表包含a
×
(n
‑
1)个分割点，所述y查找表包含a
×
(m
‑
1)个分割点；将所述x查找表和所述y查找表分别通过单独的存储器进行储存，储存深度为a；将待查找的位置点P0(ix，iy)代入所述查找表，获取位置编码ix所位于的分区xk和位置编码iy所位于的分区yk，从而得到位置点P0的位置坐标(xk，yk)；其中，ix为x方向上的编码值，iy为y方向上的编码值，0≤i≤a
‑
1，且a为2的整数次方。2.根据权利要求1所述的图像像素位置查找方法，其特征在于，所述将所述m
×
n个分区沿x、y方向建立查找表，包括用于确定x方向位置的x查找表和用于确定y方向位置的y查找表，所述x查找表包含a
×
(n
‑
1)个分割点，所述x查找表包含a
×
(m
‑
1)个分割点包括：所述m
×
n个分区包括(m
‑
1)
×
(n
‑
1)分区线，其中，x方向上(m
‑
1)条，y方向上(n
‑
1)条；获取ix＝0的序列线与y方向上(n
‑
1)条分区线有(n
‑
1)个分割点，依次获取ix＝1、ix＝2...ix＝a条x方向上的序列线与y方向上(n
‑
1)条分区线的a
×
(n
‑
1)个分割点；获取iy＝0的序列线与x方向上(m
‑
1)条分区线有(m
‑
1)个分割点，依次获取iy＝1、iy＝2...iy＝a条x方向上的序列线与x方向上(m
‑
1)条分区线的a
×
(m
‑
1)个分割点。3.根据权利要求1所述的图像像素位置查找方法，其特征在于，所述将待查找的位置点P0(ix，iy)代入所述查找表，获取位置编码ix所位于的区间xk和位置编码iy所位于的区间yk，从而得到位置点P0的位置坐标(xk，yk)包括：将待查找的位置点P0的ix代入所述x查找表，获取ix纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴，马聪，赵晓坤，王武斌，余李，
申请(专利权)人：明峰医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：