一种具有同步时序和预处理功能的图像采集卡及系统的制作方法

本技术涉及一种具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，同时也涉及包括该图像采集卡的图像采集系统，属于辐射成像。

背景技术：

1、计算机断层扫描(computed tomography，简称ct)设备是一种广泛应用于医疗、安全检查、工业探测等领域的三维成像设备。在ct设备的实际工作中，ct系统需要传输大量的探测器图像数据至计算机进行重建处理，特别是静态ct系统由于探测器面积更大，对传输图像数据量和传输带宽的要求更高。

2、在现有技术中，高速图像数据传输通常使用pcie图像采集卡或pcie网卡完成，这类板卡与计算机端的接口为pcie接口，与探测器端的接口为sfp+或qsfp+光纤接口。但是，pcie图像采集卡或pcie网卡只提供图像数据采集功能，不具备探测器时序同步控制功能和图像预处理功能。而静态ct系统需要图像采集卡在满足数据传输带宽外，还需要产生系统对探测器同步时序，使各探测器按系统设计同步工作，并将相关系统信息发送给探测器打包到图像数据里，同时还需要图像采集卡对探测器图像进行预处理。因此，为了解决上述技术问题，提供一种能够实现探测器同步时序生成和图像预处理功能的图像采集卡，来满足ct系统的实际需求是十分必要的。

3、在专利号为zl 202111650739.3的中国发明专利中，公开了一种图像采集卡、图像采集方法及图像采集系统。该图像采集卡包括至少一个以太网物理层芯片；通信总线；存储器；图像处理芯片，包括至少一个图像处理子系统；其中，每个图像处理子系统通过所述以太网物理层芯片与相机通信，并通过所述通信总线与计算设备通信。该图像采集卡能够代替计算设备进行一些数据处理操作从而节省计算资源。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的首要技术问题在于提供一种具有同步时序和预处理功能的图像采集卡。

2、本实用新型所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该图像采集卡的图像采集系统。

3、为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

4、根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，包括fpga处理器、ddr存储器阵列、fc光纤接口模块和至少一个qsfp+光纤接口模块；其中，

5、所述fpga处理器分别与所述ddr存储器阵列、所述qsfp+光纤接口模块、所述fc光纤接口模块耦合连接；

6、所述fpga处理器用于对图像数据的采集、存储和传输，以及图像预处理、同步时序和工作参数设置进行控制和管理；

7、所述ddr存储器阵列用于存储所述图像数据；

8、所述qsfp+光纤接口模块用于与探测器模组的物理层接口相耦合，以实现数据在所述fpga处理器与所述探测器模组之间的传输；

9、所述fc光纤接口模块用于与ct系统中时序控制模块的物理层接口相耦合，以实现数据在所述fpga处理器与ct系统中所述时序控制模块之间的传输。

10、其中较优地，所述fpga处理器包括mac模块、vdma模块、存储控制器模块、图像预处理模块、数据总线互联模块、pcie dma总线模块、同步时序生成模块和探测器控制模块；其中，

11、所述vdma模块、所述图像预处理模块和所述pcie dma总线模块均通过所述数据总线互联模块与所述存储控制器模块耦合连接；

12、所述同步时序生成模块、所述探测器控制模块、所述mac模块和所述vdma模块依次耦合连接；

13、所述pcie dma总线模块与所述探测器控制模块耦合连接。

14、其中较优地，所述pcie dma总线模块用于与上位机的pcie接口相耦合，以实现所述图像数据或工作参数数据在所述fpga处理器与所述上位机之间的传输；

15、所述图像预处理模块用于对采集的所述图像数据进行指定的预处理操作；

16、所述同步时序生成模块用于接收ct系统提供的同步时序数据，并进行解析后发送至所述探测器控制模块；

17、所述探测器控制模块用于接收所述同步时序生成模块发送的所述同步时序数据或所述pcie dma总线模块发送的所述工作参数数据，并对数据进行重新打包处理后发送至所述mac模块。

18、其中较优地，所述mac模块用于将所述fpga处理器与所述探测器模组的交互数据封装成以太网包后进行发送或接收；

19、所述vdma模块用于对接收的所述图像数据进行格式转换和缓存处理；

20、所述存储控制器模块用于实现对外部ddr存储器的访问控制；

21、所述数据总线互联模块用于内部数据总线的互联管理，以实现对所述存储控制器模块的统一数据总线接口。

22、其中较优地，根据ct系统提供的同步时序，所述图像采集卡依次通过所述fc光纤接口模块，所述fpga处理器中的所述同步时序生成模块、所述探测器控制模块和所述mac模块，以及所述qsfp+光纤接口模块，对探测器模组进行时序同步操作。

23、其中较优地，根据上位机提供的工作参数，所述图像采集卡依次通过所述fpga处理器中的所述pcie dma总线模块、所述同步时序生成模块和所述mac模块，以及所述qsfp+光纤接口模块，对探测器模组进行工作参数设置操作。

24、其中较优地，每个所述探测器模组均与所述qsfp+光纤接口模块的一个sfp+通道耦合连接；所述图像采集卡配置的所述qsfp+光纤接口模块数量根据所述探测器模组数量确定。

25、根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种图像采集系统，包括ct探测器模组、ct时序控制模块、上位机以及上述具有同步时序和预处理功能的图像采集卡。

26、与现有技术相比较，本实用新型提供的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，通过采用fpga处理器、ddr存储器阵列、fc光纤接口模块和至少一个qsfp+光纤接口模块相结合的技术方案，在完成对多路探测器模组的图像数据采集操作的同时，还能够实现对图像数据的预处理操作，对多路探测器模组的时序同步操作以及工作参数设置操作等功能，满足ct系统特别是静态ct系统对数据传输带宽以及同步设置、预处理等相关功能要求。

技术特征：

1.一种具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于包括fpga处理器、ddr存储器阵列、fc光纤接口模块和至少一个qsfp+光纤接口模块；其中，

2.如权利要求1所述的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于：

3.如权利要求2所述的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于：

4.如权利要求2所述的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于：

5.如权利要求2所述的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于：

6.如权利要求2所述的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于：

7.如权利要求1所述的具有同步时序和预处理功能的图像采集卡，其特征在于：

8.一种图像采集系统，包括ct探测器模组、ct时序控制模块和上位机，其特征在于还包括权利要求1～7中任意一项所述具有同步时序和预处理功能的图像采集卡。

技术总结
本技术公开了一种具有同步时序和预处理功能的图像采集卡及系统。该图像采集卡包括FPGA处理器、DDR存储器阵列、FC光纤接口模块和至少一个QSFP+光纤接口模块；其中，FPGA处理器分别与DDR存储器阵列、QSFP+光纤接口模块、FC光纤接口模块耦合连接；FPGA处理器用于对图像数据的采集、存储和传输，以及图像预处理、时序同步和工作参数设置进行控制和管理；QSFP+光纤接口模块用于与探测器模组的物理层接口相耦合；FC光纤接口模块用于与CT系统中时序控制模块的物理层接口相耦合。

技术研发人员：付天坤,崔志立,陈雪松,田亮
受保护的技术使用者：北京纳米维景科技有限公司
技术研发日：20240312
技术公布日：2024/10/24