脉冲的采样方法、采样系统、装置及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开一种脉冲的采样方法、采样系统、装置及计算机可读存储介质。所述采样方法包括：获取待处理波形，以及第一阈值电压；比较所述待处理波形与所述第一阈值电压，当所述待处理波形越过并高于所述第一阈值电压时，获取第二阈值电压，所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压；比较所述待处理波形与所述第二阈值电压，确定所述待处理波形是否越过并高于所述第二阈值电压；若是，依次获取一个或以上第三阈值电压并基于所述第三阈值电压执行对所述待处理波形的时间采样。本申请可以有效减少采样占用的计算资源，且可提升采样点，并提升采样系统的性能。样系统的性能。样系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
脉冲的采样方法、采样系统、装置及计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及光子探测领域，特别是涉及一种正电子发射断层成像设备的脉冲的采样方法、采样系统、装置及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]正电子发射断层成像(PET)是一种高端核医学成像装备，广泛用于癌症诊疗、脑科学研究、心脏病学研究、重离子放疗监测等领域，其中大量使用伽马射线探测器作为系统前端。伽马射线探测器对伽马光子能量信息、时间信息、空间信息的分辨能力直接决定了系统的成像质量，而由于PET对时间性能的要求，目前得到应用的PET伽马射线探测器基本以闪烁晶体(典型的有LYSO、BGO、YSO等)+光电器件为基本结构。伽马射线首先与闪烁晶体相互作用将能量转换为可见光光子，可见光光子经过输运后射出闪烁晶体成为光电器件的入射光。光电器件将入射光转换为光电流，再经过后端的电子学和软件算法提取出射线的时间、能量、空间位置等信息。
[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粒子能量沉积信息的方式极具发展潜力。多阈值电压采样(Multi
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Voltage Threshold，以下简称MVT)方法是一种闪烁脉冲的数字化处理方法。
[0004]通过TDC(时间数字转换)技术获得输入波形越过设定阈值的时间信息，从而反演出波形信息。通常需要多个通道(如4通道)的阈值比较以及后续的时间测量，TDC通常利用FPGA内部的进位链来实现，需要消耗一定的FPGA内部的逻辑资源来实现。通常的，单个通道的波形对应4个通道的比较器(LVDSComparator)，需要消耗FPGA芯片8个输入管脚以及8个通道的TDC测量模块，而一个FPGA通常需要处理几十上百个通道的信号，例如，针对一个最常见的12*6的探测器阵列，总共有72路信号输入，则需要的输入管脚数量为576个，单个TDC模块逻辑资源消耗约2～3K。
[0005]一般的，单个FPGA芯片无法满足管脚或是逻辑资源的要求。一种解决方法是选用多个FPGA芯片例如2个FPGA芯片。但是双FPGA芯片的资源使用率达到80％以上。并且由于资源的限制，TDC模块的测量精度也收到了制约。另外过高的资源使用率，使得板卡发热量较大，工作温度过高，TDC测量精度收到影响，同时也加大了系统散热设计难度。而使用更多的FPGA芯片则增加了成本。

技术实现思路

[0006]本申请实施例所要解决的技术问题在于，如何降低脉冲时间采样过程中的资源消耗，提升采样性能。
[0007]为了解决上述问题，本申请公开一种脉冲的采样方法、采样系统、装置及计算机可读存储介质。所述采样方法包括获取待处理波形，以及第一阈值电压；比较所述待处理波形与所述第一阈值电压，当所述待处理波形越过并高于所述第一阈值电压时，获取第二阈值电压，所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压；比较所述待处理波形与所述第二阈值电
压，确定所述待处理波形是否越过并高于所述第二阈值电压；若是，依次获取一个或以上第三阈值电压并基于所述第三阈值电压执行对所述待处理波形的时间采样。
[0008]在一个可行的实现方式中，所述第二阈值电压超过第一阈值电压至少10mV。
[0009]在一个可行的实现方式中，所述依次获取一个或以上第三阈值电压并基于所述第三阈值电压执行对所述待处理波形的时间采样包括一个或以上采样轮次，每一个采样轮次包括：获取第三阈值电压；基于所述第三阈值电压对所述待处理波形执行时间采样，并确定是否成功；若是，执行下一采样轮次；若否，执行下一采样轮次；或者获取调整后的第三阈值电压，并基于所述调整后的第三阈值电压对所述待处理波形执行时间采样，直至所述时间采样成功。其中，基于所述一个或以上采样轮次的执行顺序，排序靠前的采样轮次中的第三阈值电压和/或调整后的第三阈值电压均大于排序靠后的采样轮次中的第三阈值电压和/或调整后的第三阈值电压。
[0010]在一个可行的实现方式中，所述基于所述第三阈值电压对所述待处理波形执行时间采样包括：比较所述待处理波形与所述第三阈值电压，确定所述待处理波形是否越过并低于所述第三阈值电压；若是，获取与所述第三阈值电压对应的第一状态变化信号，并对所述第一状态变化信号进行时间采样，获取第一电压
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时间对；输出第一反馈，所述第一反馈指示所述时间采样成功；若否，输出第二反馈，所述第二反馈指示所述时间采样失败。
[0011]在一个可行的实现方式中，所述比较所述待处理波形与所述第一阈值电压还包括：确定所述待处理波形越过并高于所述第一阈值电压时，与所述第一阈值电压对应的第二状态变化信号；对所述第二状态变化信号进行时间采样，获取第二电压
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时间对。
[0012]在一个可行的实现方式中，所述比较所述待处理波形与所述第二阈值电压还包括：确定所述待处理波形越过并高于所述第二阈值电压时，与所述第二阈电压对应的第三状态变化信号；对所述第三状态变化信号进行时间采样，获取第三电压
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时间对。
[0013]在一个可行的实现方式中，所述采样方法进一步包括：若所述待处理波形未越过并高于所述第二阈值电压，终止后续操作；或者获取第四阈值电压，并重新比较所述待处理波形与所述第四阈值电压以确定所述待处理波形是否越过并高于所述第四阈值电压，其中，所述第四阈值电压小于所述第二阈值电压。
[0014]在一个可行的实现方式中，所述采样方法还包括：传输所述时间采样的采样结果。
[0015]本申请另一方面公开一种脉冲的采样系统。所述采样系统包括获取模块、第一比较模块、第二比较模块以及采样模块。所述获取模块用于获取待处理波形，以及第一阈值电压；所述第一比较模块用于比较所述待处理波形与所述第一阈值电压，当所述待处理波形越过并高于所述第一阈值电压时，获取第二阈值电压，所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压；所述第二比较模块用于比较所述待处理波形与所述第二阈值电压，确定所述待处理波形是否越过并高于所述第二阈值电压；所述采样模块用于依次获取一个或以上第三阈值电压并基于所述第三阈值电压执行对所述待处理波形的时间采样。
[0016]本申请另一方面公开了一种脉冲的采样装置。所述采样装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的采样方法的步骤。
[0017]本申请另一方面公开了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的采样方法的步骤。
[0018]本申请所披露的脉冲的采样方法、采样系统、装置及计算机可读存储介质，可以通过阈值电压的动态切换，有效减少采样占用的计算资源，且可提升采样点，并提升采样系统的性能。
附图说明
[0019]本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲的采样方法，其特征在于，所述方法包括：获取待处理波形，以及第一阈值电压；比较所述待处理波形与所述第一阈值电压，当所述待处理波形越过并高于所述第一阈值电压时，获取第二阈值电压，所述第二阈值电压大于所述第一阈值电压；比较所述待处理波形与所述第二阈值电压，确定所述待处理波形是否越过并高于所述第二阈值电压；若是，依次获取一个或以上第三阈值电压并基于所述第三阈值电压执行对所述待处理波形的时间采样。2.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述第二阈值电压超过第一阈值电压至少10mV。3.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述依次获取一个或以上第三阈值电压并基于所述第三阈值电压执行对所述待处理波形的时间采样包括一个或以上采样轮次，每一个采样轮次包括：获取第三阈值电压；基于所述第三阈值电压对所述待处理波形执行时间采样，并确定是否成功；若是，执行下一采样轮次；若否，执行下一采样轮次；或者获取调整后的第三阈值电压，并基于所述调整后的第三阈值电压对所述待处理波形执行时间采样，直至所述时间采样成功。其中，基于所述一个或以上采样轮次的执行顺序，排序靠前的采样轮次中的第三阈值电压和/或调整后的第三阈值电压均大于排序靠后的采样轮次中的第三阈值电压和/或调整后的第三阈值电压。4.根据权利要求3所述的采样方法，其特征在于，所述基于所述第三阈值电压对所述待处理波形执行时间采样，包括：比较所述待处理波形与所述第三阈值电压，确定所述待处理波形是否越过并低于所述第三阈值电压；若是，获取与所述第三阈值电压对应的第一状态变化信号，并对所述第一状态变化信号进行时间采样，获取第一电压
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时间对；输出第一反馈，所述第一反馈指示所述时间采样成功；若否，输出第二反馈，所述第二反馈指示所述时间采样失败。5.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述比较所述待处理波形与所述第一阈值电压，还包括：确定所述待处理波形越过并高于所述第一阈值电压时，与所述第一阈值电压对应的第二状态变化信号；对所述第二状态变化信号进行时间采样，获取第二电压
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时间对。6.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述比较所述待处理波形与所述第二阈值电压，还包括：
确定所述待处理波形越过并高于所述第二阈值电压时，与所述第二阈电压对应的第三状态变化信号；对所述第三状态变化信号进行时间采样，获取第三电压
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时间对。7.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述采样方法还包括：若所述待处理波形未越过并高于所述第二阈值电压，终止后续操作；或者获取第四阈值电压，并重新比较所述待处理波形与所述第四阈值电压以确定所述待处理波形是否越过并高于所述第四阈值电压，其中，所述第四阈值电压小于所述第二阈值电压。8.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述采样方法还包括：传输所述时间采样的采样结果。9.一种脉冲的采样系统，其特征在于，所述采样系统包括获取模块、第一比较模块、第二比较模块以及采样模块；所述获取模块，用于获取待处理波形，以及第一阈值电压；所述第一比较模块，用于比较所述待处理波形与所述第一阈值电压，当所述待处理波形越过并高于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐修峰，奚道明，华越轩，王侃，吴斌，吕旭东，张国庆，肖鹏，谢庆国，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心人工智能研究院安徽省人工智能实验室，
类型：发明
国别省市：