闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质。数字化方法包括：预设至少两个阈值；同步并行比较待处理闪烁脉冲与至少两个阈值，确定待处理闪烁脉冲越过阈值时，分别与至少两个阈值对应的至少两个状态变化信号；对其中至少一个状态变化信号执行延时处理，获取对应的至少两个延时状态变化信号；采用同一采样模块依次对延时状态变化信号进行时间采样，获取对应的闪烁脉冲阈值

【技术实现步骤摘要】
闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及信号采样领域，特别是涉及一种闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在高能射线的一系列应用中，比如正电子发射断层计算机成像(PET)以及辐射探测中，高能射线、比如伽马射线会被闪烁晶体转换为可见光信号，该可见光信号进一步被光电转换器件转换为闪烁脉冲信号，然后通过对闪烁脉冲信号进行采样和处理可以获得一系列应用图像。在该过程中，闪烁脉冲的数字化质量对最终的成像质量具有重要影响。
[0003]近年来，随着数字信号处理技术和方法的发展，将闪烁脉冲直接数字化，利用软件算法替代传统模拟电路提取信息、比如粒子能量沉积信息的方式极具发展潜力。相较于传统的等时间间隔采样方法，多电压阈值采样(Multi
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Voltage Threshold，以下简称MVT)方法是一种更具应用前景的闪烁脉冲的数字化处理方法。
[0004]如图1所示，在MVT采样方法中，通常通过TDC(时间数字转换器)技术获得输入的闪烁脉冲波形越过设定阈值的时间信息，从而根据对应的电压
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时间对信息反演出闪烁脉冲的波形信息。多数情况下，设定多个电压阈值、比如四个电压阈值，每个电压阈值对应一路通道以进行后续的时间测量，其中，闪烁脉冲信号通过每个LVDS(Low
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Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)比较器的其中一个引脚输入LVDS比较器，通过DAC(数字模拟转换器)将预设的电压阈值输入LVDS比较器，每一路通道中的其中一个TDC用于对闪烁脉冲越过对应阈值的时间进行转换，另一个TDC对闪烁脉冲低于该阈值的时间进行转换，从而获取一系列电压
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时间对信息。
[0005]在上述结构中，TDC通常利用FPGA内部的进位链来实现，需要消耗FPGA内部一定的逻辑资源来实现。通常单个FPGA芯片无法满足管脚或是逻辑资源的要求。因此需要开发一种更低资源占用的方法或者装置以进一步提高性能，克服现有技术中对高速处理资源的依赖。

技术实现思路

[0006]本申请实施例所要解决的技术问题在于，如何降低闪烁脉冲的时间数字化采样的资源消耗，提升采样性能。
[0007]为了解决上述问题，本申请公开一种闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质。
[0008]根据本申请的第一个方面，提供了一种闪烁脉冲的数字化方法，所述数字化方法包括：预设至少两个阈值；同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，确定所述待处理闪烁脉冲越过所述阈值时，分别与所述至少两个阈值对应的至少两个状态变化信号；对其中至少一个所述状态变化信号执行延时处理，获取对应的至少两个延时状态变化信号；采用同一采样模块依次对所述延时状态变化信号进行时间采样，获取对应的闪烁脉冲
阈值
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时间对。
[0009]根据本申请的一些实施例，所述至少两个阈值通过数字模拟转换器进行设置实现。
[0010]根据本申请的一些实施例，所述阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述阈值的大小设置为不超过所述待处理闪烁脉冲的最大幅值。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述阈值的数量设置为2
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4个。
[0013]根据本申请的一些实施例，同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，包括：比较模块通过并联设置的多个比较器分别比较所述待处理闪烁脉冲与所述阈值的大小，每个所述比较器相互独立工作。
[0014]根据本申请的一些实施例，所述状态变化信号包括指示所述待处理闪烁脉冲首次越过所述阈值的上升沿以及二次越过所述阈值的下降沿。
[0015]根据本申请的一些实施例，所述对其中至少一个所述状态变化信号执行延时处理，包括：基于预设时间差，调整所述至少一个状态变化信号，以使所述状态变化信号的上升沿和下降沿错开，调整后的状态变化信号为所述延时状态变化信号。
[0016]根据本申请的一些实施例，所述时间差设置为使得调整后的状态变化信号的上升沿和下降沿之间的时间间隔不小于所述采样模块的最小识别单元。
[0017]根据本申请的一些实施例，所述依次对所述延时状态变化信号进行时间采样，包括：基于第一顺序依次对所述延时状态变化信号的上升沿对应的时刻执行第一时间采样；基于第二顺序依次对所述延时状态变化信号的下降沿对应的时刻执行第二时间采样。
[0018]根据本申请的一些实施例，所述第一顺序为根据所述至少两个阈值按从小到大确定的排列顺序；所述第二顺序为根据所述至少两个阈值按从大到小确定的排列顺序。
[0019]根据本申请的一些实施例，在基于第一顺序依次对所述延时状态变化信号的上升沿对应的时刻执行第一时间采样后，所述数字化方法还包括：确定所述第一时间采样是否成功；若是，同步输出反馈信号并开始切换为基于第二顺序依次对所述延时状态变化信号的下降沿对应的时刻执行第二时间采样；若否，重新执行所述第一时间采样。
[0020]根据本申请的一些实施例，所述采样模块通过包括信号通路控制器以及时间数字转换器的电路实现，所述信号通路控制器依序对所述延时状态变化信号进行选择控制，所述时间数字转换器实现所述时间采样。
[0021]根据本申请的一些实施例，所述闪烁脉冲阈值
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时间对包括针对所述延时状态变化信号进行时间采样获取的延时状态变化时间以及所述延时状态变化时间对应的阈值。
[0022]根据本申请的一些实施例，所述数字化方法还包括：对于每一个状态变化信号，基于所述预设时间差调整所述延时状态变化时间至目标状态变化时间；指定所述目标状态变化时间以及所述状态变化信号对应的阈值构成闪烁脉冲阈值
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目标时间对。
[0023]根据本申请的第二个方面，提供了一种闪烁脉冲的数字化方法，所述数字化方法包括：预设至少两个阈值；同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，确定所述待处理闪烁脉冲越过所述阈值时，分别与所述阈值对应的至少两个状态变化信号；采用同一采样模块依次对所述至少两个状态变化信号进行时间采样，获取对应的至少两组闪烁脉冲
阈值
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时间对。
[0024]根据本申请的一些实施例，所述至少两个阈值通过数字模拟转换器进行设置实现。
[0025]根据本申请的一些实施例，所述阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。
[0026]根据本申请的一些实施例，所述阈值的大小设置为不超过所述待处理闪烁脉冲的最大幅值。
[0027]根据本申请的一些实施例，所述阈值的数量设置为2
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4个。
[0028]根据本申请的一些实施例，同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，包括：所述比较模块通过并联设置的多个比较器分别比较所述待处理闪烁脉冲与所述阈值的大小，每个所述比较器相互独立工作。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法包括：预设至少两个阈值；同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，确定所述待处理闪烁脉冲越过所述阈值时，分别与所述至少两个阈值对应的至少两个状态变化信号；对其中至少一个所述状态变化信号执行延时处理，获取对应的至少两个延时状态变化信号；采用同一采样模块依次对所述延时状态变化信号进行时间采样，获取对应的闪烁脉冲阈值
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时间对。2.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述至少两个阈值通过数字模拟转换器进行设置实现。3.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。4.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述阈值的大小设置为不超过所述待处理闪烁脉冲的最大幅值。5.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述阈值的数量设置为2
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4个。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，包括：比较模块通过并联设置的多个比较器分别比较所述待处理闪烁脉冲与所述阈值的大小，每个所述比较器相互独立工作。7.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述状态变化信号包括指示所述待处理闪烁脉冲首次越过所述阈值的上升沿以及二次越过所述阈值的下降沿。8.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述对其中至少一个所述状态变化信号执行延时处理，包括：基于预设时间差，调整所述至少一个状态变化信号，以使所述状态变化信号的上升沿和下降沿错开，调整后的状态变化信号为所述延时状态变化信号。9.根据权利要求8所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述时间差设置为使得调整后的状态变化信号的上升沿和下降沿之间的时间间隔不小于所述采样模块的最小识别单元。10.根据权利要求1或8所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述依次对所述延时状态变化信号进行时间采样，包括：基于第一顺序依次对所述延时状态变化信号的上升沿对应的时刻执行第一时间采样；基于第二顺序依次对所述延时状态变化信号的下降沿对应的时刻执行第二时间采样。11.根据权利要求10所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述第一顺序为根据所述至少两个阈值按从小到大确定的排列顺序；所述第二顺序为根据所述至少两个阈值按从大到小确定的排列顺序。12.根据权利要求11所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，在基于第一顺序依次对所述延时状态变化信号的上升沿对应的时刻执行第一时间采样后，所述数字化方法还包括：
确定所述第一时间采样是否成功；若是，同步输出反馈信号并开始切换为基于第二顺序依次对所述延时状态变化信号的下降沿对应的时刻执行第二时间采样；若否，重新执行所述第一时间采样。13.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述采样模块通过包括信号通路控制器以及时间数字转换器的电路实现，所述信号通路控制器依序对所述延时状态变化信号进行选择控制，所述时间数字转换器实现所述时间采样。14.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述闪烁脉冲阈值
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时间对包括针对所述延时状态变化信号进行时间采样获取的延时状态变化时间以及所述延时状态变化时间对应的阈值。15.根据权利要求1所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：对于每一个状态变化信号，基于所述预设时间差调整所述延时状态变化时间至目标状态变化时间；指定所述目标状态变化时间以及所述状态变化信号对应的阈值构成闪烁脉冲阈值
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目标时间对。16.一种闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法包括：预设至少两个阈值；同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，确定所述待处理闪烁脉冲越过所述阈值时，分别与所述阈值对应的至少两个状态变化信号；采用同一采样模块依次对所述至少两个状态变化信号进行时间采样，获取对应的至少两组闪烁脉冲阈值
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时间对。17.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述至少两个阈值通过数字模拟转换器进行设置实现。18.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。19.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述阈值的大小设置为不超过所述待处理闪烁脉冲的最大幅值。20.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述阈值的数量设置为2
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4个。21.根据权利要求16至20中任意一项所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，同步并行比较待处理闪烁脉冲与所述至少两个阈值，包括：所述比较模块通过并联设置的多个比较器分别比较所述待处理闪烁脉冲与所述阈值的大小，每个所述比较器相互独立工作。22.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述状态变化信号包括指示所述待处理闪烁脉冲首次越过所述阈值的上升沿以及二次越过所述阈值的下降沿。23.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述依次对所述延时状态变化信号进行时间采样，包括：基于第一顺序依次对所述状态变化信号的上升沿对应的时刻执行第一时间采样；
基于第二顺序依次对所述状态变化信号的下降沿对应的时刻执行第二时间采样。24.根据权利要求23所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述第一顺序为根据所述一个或以上阈值按从小到大确定的排列顺序；所述第二顺序为根据所述一个或以上阈值按从大到小确定的排列顺序。25.根据权利要求23所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，在基于第一顺序依次对所述状态变化信号的上升沿对应的时刻执行第一时间采样后，所述数字化方法还包括：确定所述第一时间采样是否成功；若是，同步输出反馈信号并开始切换为基于第二顺序依次对所述状态变化信号的下降沿对应的时刻执行第二时间采样；若否，重新执行所述第一时间采样。26.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述采样模块通过包括信号通路控制器以及时间数字转换器的电路实现，所述信号通路控制器依序对所述状态变化信号进行选择控制，所述时间数字转换器实现所述时间采样。27.根据权利要求16所述的闪烁脉冲的数字化方法，其特征在于，所述闪烁脉冲阈值
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时间对包括针对所述状态变化信号进行时间采样获取的状态变化时间以及所述状态变化时间对应的阈值。28....

【专利技术属性】
技术研发人员：谢庆国，徐修峰，吕旭东，王侃，华越轩，肖鹏，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：