一种用于锥束CT实时成像的数据采集方法、模块及装置与流程

本申请属于工业ct技术领域，尤其涉及一种用于锥束ct实时成像的数据采集方法、模块、装置和存储介质。

背景技术：

计算机断层成像技术（computedtomography,ct）作为一种现代成像技术，已经在工业无损检测、医学成像等领域得到广泛应用。随着技术的发展，锥束ct成像系统作为一种新型的ct成像技术，具备扫描速度快、成像分辨率高的特点。然而，在锥束ct系统中从探测器输出端到成像上位机的原始数据量很大，将其实时发送到成像计算机不仅受到传输带宽的限制，也无法满足成像计算机对大量数据的实时计算。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种用于锥束ct实时成像的数据采集方法、模块、装置和存储介质，以解决现有技术中数据传输受带宽限制且成像实时性较差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种用于锥束ct实时成像的数据采集方法，包括：

在收到触发信号后进入采集窗口，对探测器输出的信号进行采集并存入缓存；其中，所述触发信号是来自机械系统的同步周期信号，且是采集窗口时间的n倍，n为大于等于1的正整数；

在所述采集窗口内，对所述探测器输出的信号进行波峰计数；

将所述探测器的输出波峰计数值按照预设的帧格式发送到成像系统进行实时的成像。

本申请实施例的第二方面提供了一种用于锥束ct实时成像的数据采集装置，包括：

数据采集模块，用于在收到触发信号后进入采集窗口，对探测器输出的信号进行采集并存入缓存；其中，所述触发信号是来自机械系统的同步周期信号，且是采集窗口时间的n倍，n为大于等于1的正整数；

波峰计数模块，用于在所述采集窗口内，对所述探测器输出的信号进行波峰计数；

数据传输模块，用于将所述探测器的输出波峰计数值按照预设的帧格式发送到成像系统进行实时成像。

本申请实施例的第三方面提供了一种用于锥束ct实时成像的数据采集装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述方法的步骤。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在来自机械系统的同步周期信号中设置多个采集窗口，并在每个采集窗口中对探测器输出的模拟信号进行模数转换后再进行波峰计数，将探测器输出信号进行波峰计数后封装成帧再发送给成像系统，不仅很大程度降低了探测器向成像上位机传输的数据量，也减少了成像系统所要处理的数据量，提高了锥束ct成像的实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种用于锥束ct实时成像的数据采集方法的实现流程示意图；

图2是本申请实施例二提供的一种用于锥束ct实时成像的数据采集装置的示意图；

图3是本申请实施例三提供的一种用于锥束ct实时成像的数据采集装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

应理解，本实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，是本申请实施例一提供的一种用于锥束ct实时成像的数据采集方法的实现流程示意图，如图所示该数据采集方法可以包括以下步骤：

步骤s101，在收到触发信号后进入采集窗口，对探测器输出的信号进行采集并存入缓存；其中，所述触发信号是来自机械系统的同步周期信号，且是采集窗口时间的n倍，n为大于等于1的正整数。

在本实施例中，所述的采集窗口是指对探测器输出的模拟信号进行采集的时间窗口，该采集窗口的时间长短可由进行实时成像的上位机进行设置。例如该采集窗口可以是10ms、20ms、50ms等，执行成像计算的上位机可通过成像界面的选项卡进行不同档位的选择。而机械系统的同步周期信号作为数据采集的触发信号，其周期由机械系统决定，且是采集窗口的整数n倍，如可以是10倍、5倍等，而机械系统在每个周期对应一个传动位置，从而可以在机械系统处在每个不同传动位置上时对探测器输出的数据进行精准采集和截取封装。

步骤s102，在所述采集窗口内，对所述探测器输出的信号进行波峰计数。

本实施例中，射线源在工作状态时发出锥束形x射线，同时探测器对接收到的x射线进行探测，并将探测到的x射线通过光电转换电路转换为模拟电信号进行输出，且输出的是窄脉冲形式的模拟信号。

进一步的，所述波峰计数是指在所述采集窗口内，若所述探测器输出的模拟信号幅值大于预设阈值，则对该采集窗口内所分配的寄存器执行累加操作，且每个采集窗口内的累加操作相互独立。如每个采集窗口所分配的寄存器从0开始计数，当检测到第一个高于设置阈值的波峰信号时判定该波峰信号为有效波峰，对该寄存器执行加1的操作，其值变成1；同理，当检测到第二个有效波峰信号时寄存器的值变为2。而不同采集窗口之间的计数相互独立，如第二个采集窗口的计数与第一个采集窗口的计数结果没有关系，可以从0重新计数。另外，所述阈值可根据实际工作的电子学噪声进行调节，从而有效过滤原始数据中的噪声信号，使得波峰信号的检测和判定更加准确。

可选的，当探测器的输出通道为多个时，则对所述探测器输出的信号进行波峰计数后，还包括：选择多个输出通道中的任意多个通道进行合并，且合并后的波峰计数值为所选通道的波峰计数值的和，并作为探测器的输出波峰计数值。例如，探测器有4个通道的输出信号，可以为其编号ch1、ch2、ch3和ch4，可以选择其中任意多个通道进行合并，如ch1和ch2合并，ch1和ch3合并或者ch1、ch2和ch4合并等，这里说的合并是指将需要合并的通道（如ch1和ch2）中相同采集窗口进行波峰计数的值进行累加，如ch1中第一个采集窗口中的波峰计数值p1和ch2中第一采集窗口中的波峰计数值p2相加作为探测器的输出波峰计数值（即p1+p2）。其中，各通道的采集窗口严格同步，如ch1的第一个采集窗口和ch2的第一个采集窗口时间相同。

可选的，在对所述探测器输出的信号进行波峰计数之前，还包括：对探测器输出的信号进行降噪滤波和伪影矫正。这样可以将原来由上位机执行的计算任务交由数据采集和处理模块处理，利用硬件的并行处理优势提高采集数据的处理速度，从而降低向成像上位机传输的数据量。

步骤s103，将所述探测器的输出波峰计数值按照预设的帧格式发送到成像系统进行实时的成像。

本实施例中，将与机械系统同步的周期触发信号作为周期，对一个触发周期内的多个采集窗口中得到的波峰计数值封装成帧，帧格式中包括每个采集窗口的标识信息，以区别每个触发周期中不同的采集窗口中的波峰计数值。成像上位机在收到包含探测器波峰计数值在内的帧数据后按照预定的协议对其进行解析成像。

参见图2，是本申请实施例二提供的一种用于锥束ct实时成像的数据采集装置的实现流程示意图，如图所示该数据采集装置可以包括以下模块：

数据采集模块201，用于在收到触发信号后进入采集窗口，对探测器输出的信号进行采集并存入缓存；其中，所述触发信号是来自机械系统的同步周期信号，且是采集窗口时间的n倍，n为大于等于1的正整数；

波峰计数模块202，用于在所述采集窗口内，对所述探测器输出的信号进行波峰计数；

数据传输模块203，用于将所述探测器的输出波峰计数值按照预设的帧格式发送到成像系统进行实时成像。

在本实施例中，还可以包括阈值比较模块，用于在所述采集窗口内，若所述探测器输出的模拟信号幅值大于预设阈值，则对该采集窗口内所分配的寄存器执行累加操作，且每个采集窗口内的累加操作相互独立。

在本实施例中，还可以包括波峰计数合并模块，用于当探测器的输出通道为多个时，在对所述探测器输出的信号进行波峰计数后，选择多个输出通道中的任意多个通道进行合并，且合并后的波峰计数值为所选通道的波峰计数值的和，并作为探测器的输出波峰计数值。

参见图3，是本申请实施例三提供的一种用于锥束ct实时成像的数据采集装置，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

所述数据采集装置300包括：包括存储器302、处理器301以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序303，所述处理器执行所述计算机程序时实现如图1所述的方法步骤。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（rom，read-onlymemory）、随机存取存储器（ram，randomaccessmemory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。