CN102590237A - X射线检查系统及该系统中数据和信令的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及辐射检测技术领域，尤其涉及一种X射线检查系统及该系统中数据和信令的传输方法。公开了一种X射线检查系统，包括X射线发生单元、数据采集单元、存储单元、通信单元和成像及显示单元，其中，存储单元用于缓存数据采集单元转换的图像数据；通信单元用于检测存储单元中保存的图像数据，将检测到的图像数据转换成通用数据格式，并发送给成像及显示单元。本发明同时公开了一种X射线检查系统中数据或信令传输的方法。利用本发明，节约了硬件资源，有效降低了X射线检查系统整机的成本，大大方便了设备的检修和调试，能够实现设备的远程控制和远程数据读取，非常适合于作业流程的信息化和现代化改造。

Description

X射线检查系统及该系统中数据和信令的传输方法

本申请是分案申请，其母案的发明名称为“X射线检查系统及该系统中数据和信令的传输方法”，申请日为2006年10月9日，申请号为2007101626991。

技术领域

本发明涉及辐射检测技术领域，尤其涉及一种X射线图像数据采集装置，包括该X射线图像数据采集装置的X射线检查系统及该系统中数据和信令的传输方法。

背景技术

现有的X射线检查系统主要包括X射线发生单元、数据采集单元和成像及显示单元。其中，X射线发生单元，用于产生照射待检物品的X射线束，该X射线束透射待检物品后到达数据采集单元。数据采集单元，用于接收经待检物品透射的X射线束，将接收的X射线束转换成数字化的透射投影数据（以下称为图像数据）缓存到存储单元。成像及显示单元，用于将接收自通信单元的透射投影体数据重建为图像，并显示重建的图像。一般情况下，X射线发生单元可以为X射线管、加速器射线源和同位素源；成像及显示单元包括成像单元和显示单元，成像单元可以为计算机设备、计算机工作站或计算机群；显示单元可以为阴极射线管（CRT）显示器或液晶显示器。

数据采集单元是X射线检查系统中的核心部分之一，至少包括探测器阵列、数据处理电路、数据读出电路和逻辑控制电路。数据采集单元负责接收作为成像及显示单元的上行计算机发送的控制命令，并将采集数据上传至上行计算机。

X射线检查系统中通常有几十个数据采集单元与上行计算机之间需要建立通讯，传输控制命令和采集数据。在现有的技术中，X射线检查系统中的几十个数据单元采用串连方式连接，最后通过一个高速PCI数据采集卡送至上行计算机。这种方法具有以下几个缺点：

1、成本高，高速PCI数据采集卡和连接适配器价格昂贵。

2、占用计算机的一个PCI插槽，连接电缆的长度限制了上行计算机的位置。

3、调试维护不方便，设备调试时，必须使用插了PCI数据采集卡的台式计算机，体积庞大，维护困难。

4、不能实现远程控制和远程数据读取，不适合作业流程的信息化和现代化改造。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，提供一种X射线图像数据采集装置、包含该X射线图像数据采集装置的X射线检查系统及该系统中数据和信令的传输方法。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

（三）有益效果

1、由于本发明在X射线检查系统中的数据采集单元和成像及显示单元之间增加了存储单元和通信单元，可以将数据采集单元接收的图像数据传输给成像及显示单元，将成像及显示单元下发的控制信令传输给数据采集单元，所以本发明不必使用高速PCI数据采集卡和连接适配器，有效地降低了X射线检查系统整机的成本。

2、由于本发明不必使用高速PCI数据采集卡和连接适配器，所以可以节省PCI插槽，节约了硬件资源。

3、X射线检查系统可以通过一根网线跟计算机连接，实现了在底层的数据共享，特别适合进行多台设备组网进行集中监控，大大方便了设备的检修和调试。

4、将设备接上国际互联网，能够实现设备的远程控制和远程数据读取，非常适合于作业流程的信息化和现代化改造。

5、由于本发明通过新增的存储单元和通信单元传输数据采集单元与成像及显示单元之间的图像数据或控制信令，大大提高了图像数据或控制信令在数据采集单元与成像及显示单元之间传输的灵活性。

附图说明

图1为本发明提供的X射线检查系统的结构框图；

图2为根据本发明一个实施例的X射线图像数据采集装置的示意图，其中省略了数据采集单元；

图3为根据本发明的X射线检查系统中数据传输方法的流程图；

图4为根据本发明的X射线检查系统中信令传输方法的流程图；

图5为本发明的X射线检查系统中数据采集单元的工作原理示意图；

图6为本发明的X射线检查系统的工作流程图；

图7示出了根据本发明一个实施例的X射线检查系统中通信单元的数据处理流程图。

具体实施方式

为使本发明提供的技术方案更加清楚和明白，以下结合具体实施例并参照附图，对本发明进行详细说明。

如图1所示，图1为本发明提供的X射线检查系统的结构框图。X射线检查系统包括X射线发生单元101、数据采集单元102、存储单元103、通信单元104和成像及显示单元105。其中，X射线发生单元101、数据采集单元102、存储单元103、通信单元104构成了根据本发明的X射线图像数据采集装置。

X射线发生单元101用于产生照射待检物品的X射线束，该X射线束透射待检物品后到达数据采集单元102。

数据采集单元102用于接收经待检物品透射的X射线束并产生数字图像数据。图5为本发明的X射线检查系统中数据采集单元的工作原理示意图。数据采集单元由专用的X射线探测器外加专用的外围调理电路构成，探测器将X射线转换成微弱电流信号，通过微弱信号放大电路和专用的外围调理电路，生成数字化图像数据。数据采集单元将X射线转换成图像数据后，按照图像数据的时序，通过一个FPGA将图像数据缓存在存储单元103中。上述微弱信号放大电路就是精密的电荷放大器，它是国外厂商提供的一种芯片。所述专用的外围条理电路包括时钟发生电路及各种时序逻辑电路，作用是完成数据采集的时序逻辑，满足系统同步工作的需要。在本发明的一个实施例中，该外围调理电路例如为用于将数据组织成RS485格式的数据的专用集成电路。

存储单元103用于缓存来自数据采集单元的图像数据。存储单元103为一般为随机存取存储器（RAM），存储单元103可以通过IDE40针电缆与数据采集单元连接。

通信单元104包括：数据处理单元，用于将存储单元中保存的图像数据转换成通用数据格式，以及将来自成像及显示单元的控制信令转换成数据采集单元能够处理的格式，其中数据采集单元能够处理的格式由数据采集单元的产品规格确定；数据传输单元，用于将来自数据处理单元的图像数据传输到成像及显示单元，以及将来自成像及显示单元的控制信令传输到数据处理单元。

数据处理单元一般可以为微处理器，例如单片机、DSP或嵌入式系统。

在一个实施例中，所述通用数据格式为符合IEEE 802.3标准的格式。然而所述通用数据格式也可以是符合无线网络通信标准（例如IEEE 802.11标准 或IEEE 802.15标准）的格式。在这种情况下，所述数据传输单元包括网络物理层芯片。并且所述成像及显示单元可以为多个，既可以位于本地也可以位于远地，通过以太网或无线网络与所述数据传输单元进行数据和控制信令的通信。

所述数据处理单元还可以进一步将已转换为上述通用数据格式的图像数据转换成网络数据包。

在工作时，通信单元可以例如通过一根IDE40针电缆与数据采集单元连接。在所述通用数据格式为符合IEEE 802.3标准的格式时，所述数据传输单元通过以太网线与成像及显示单元连接。

在另一个实施例中，所述通用数据格式可以是USB数据格式，在这种情况下所述数据传输单元包括USB接口芯片。

为了便于说明，在下文中以符合IEEE 802.3标准的格式的情况（即，以太网的情况）为例进行描述。

图7示出了根据本发明一个实施例X射线检查系统中的通信单元的数据处理流程图。系统开机后，上行计算机发出启动命令；如果没有接到启动命令，系统将检查网络是否准备就绪；如果网络准备就绪而无法接收启动命令，则系统报错，否则就检查网络；如果系统接到启动命令，FPGA将采集到的图像数据送进RAM，微处理器将图像数据打包，送到以太网，从而将打包的图像数据传送给上行计算机。在另一个实施例中，作为通信单元的数据处理单元的微处理器实时检测随机存取存储器的状态，一旦检测到随机存取存储器缓存有图像数据，则将图像数据转换成通用数据格式，并将经格式转换的图像数据转换成数据包，通过数据传输单元的网络物理层芯片和以太网线传送给成像及显示单元。

成像及显示单元105用于将所接收的图像数据重建为图像并显示该图像，以及发出执行图像数据采集所需的控制信令。成像及显示单元105包括成像单元和显示单元，成像单元可以为计算机设备、计算机工作站或计算机群，显示单元可以为CRT显示器或液晶显示器。

在本发明的X射线检查系统中，可以包括至少一个成像及显示单元，该至少一个成像及显示单元通过通信单元与同一数据采集单元进行图像数据及控制信令的通信，实现了底层数据的共享，特别适合进行多台设备组网进行集中监控，大大方便了设备的检修和调试。

图6为本发明的X射线检查系统的工作流程图。待检物品进入X射线检查系统的检测通道后，触发X光机出束，X射线照射在物体上，数据采集单元接收透射通过物体的X射线。数据采集单元由专用的X射线探测器外加专用的外围电路构成，当受到X射线照射时，探测器将X射线转换成微弱电流信号，通过微弱信号放大电路和专用的外围调理电路，生成图像数据送到网络通讯模块，即，所述通信单元。接下来，所述通信单元将所述数据打包，送到上行计算机。

在本发明中，可以采用通用计算机通信系统配合控制程序完成整个系统中图像数据采集和传输的实现。通用计算机通信系统部分，采用的基本配置为，例如一块符合IEEE802.3标准的传输速率为100Tbase以上的自适应网卡，不小于1GB的计算机内存，2.4GHz主频的中央处理器WindowsXP操作系统。

图2为根据本发明一个实施例的X射线图像数据采集装置的示意图，其中未示出数据采集单元。该X射线图像数据采集装置包括RAM作为存储单元，微处理器作为通信单元的数据处理单元，以及网络物理层芯片作为通信单元的数据传输单元。

数据采集单元将X射线转换成数字化图像数据后，按照图像数据的时序，通过一个现场可编程门列阵（FPGA）将图像数据缓存在RAM中，通信单元的数据处理单元实时检测随机存取存储器的状态，一旦检测到随机存取存储器中缓存有图像数据，则将在存储单元中检测到的图像数据转换成通用数据格式，并通过数据传输单元的网络物理层芯片和以太网线将转换格式后的图像数据发送到外部。进一步地，在数据处理单元将在存储单元中检测到的图像数据转换成通用数据格式后，数据处理单元还可以将转换格式后的图像数据转换成网络数据包，以发送到外部。

关于所述通用数据格式，如上文所述，此处不再进行详细的说明。

通过本发明的X射线图像数据采集装置，可以得到具有通用数据格式的图像数据，因而降低了对成像系统（即，上行计算机）的要求，使其不必配备PCI数据采集卡即可进行成像操作。而且在所述通用数据格式为符合网络通信标准的格式时，上行计算机的位置不必受到限制。

如图3所示，图3为本发明的X射线检查系统中数据传输方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤301：数据采集单元接收X射线发生单元发出的、经待检物品透射的X射线束，并将接收的X射线束转换成图像数据；

在本步骤中，数据采集单元将接收的X射线束转换成图像数据包括：数据采集单元将接收的X射线束转换为电流信号，并对转换的电流信号进行放大、调制和解调处理，生成数字化图像数据。

步骤302：数据采集单元将转换的图像数据缓存到存储单元中；

在本步骤中，数据采集单元按照图像数据的时序，通过一个现场可编程门列阵FPGA将转换的图像数据缓存到存储单元中。

步骤303：通信单元将缓存在存储单元中图像数据发送给成像及显示单元；

在本步骤中，通信单元中的数据处理单元实时检测存储单元的状态，将在存储单元中检测到的图像数据转换成通用数据格式，并发送给数据传输单元；数据传输单元将接收自数据处理单元的图像数据转发给成像及显示单元；

进一步地，数据处理单元将在存储单元中检测到的图像数据转换成通用数据格式后，数据处理单元还可以将经格式转换的图像数据转换成网络数据包；

如果所述通用数据格式为符合IEEE 802.3标准的格式，则数据处理单元将符合IEEE 802.3标准格式的图像数据转换成网络数据包。

在成像及显示单元将控制信令传输给数据采集单元时，通信单元中数据传输单元的物理层芯片接收到成像及显示单元下发的控制信令，将接收的控制信令发送到数据处理单元，数据处理单元将接收的控制信令解析成数据采集单元能够执行的控制命令，然后通过RS485总线将该控制命令发送给数据采集单元。

图4为本发明的X射线检查系统中信令传输方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤401：成像及显示单元向通信单元发送控制信令，通信单元将接收的控制信令转换成数据采集单元能够处理的格式；

在本步骤中，对控制信令的转换是由通信单元的数据处理单元执行的。

步骤402：通信单元将转换格式后的控制信令发送给数据采集单元；在本步骤中，通信单元将转换格式后的控制信令通过RS485总线发送给数据采集单元。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种X射线图像数据采集装置，包括：

X射线发生单元，用于产生照射待检对象的X射线束；

数据采集单元，用于接收经待检对象透射的X射线束，并产生数字化图像数据；

存储单元，用于存储来自数据采集系统的图像数据；

数据处理单元，用于将存储单元中保存的图像数据转换成通用数据格式，以及将来自外部的控制信令转换成数据采集单元能够处理的格式，其中数据采集单元能够处理的格式由数据采集单元的产品规格确定；

数据传输单元，用于将来自数据处理单元的图像数据传输到外部，以及将来自外部的控制信令传输到数据处理单元。

2.根据权利要求1的X射线图像数据采集装置，其中所述数据处理单元为微处理器。

3.根据权利要求2的X射线图像数据采集装置，其中所述微处理器为单片机、DSP及嵌入式系统。

4.根据权利要求1的X射线图像数据采集装置，其中所述通用数据格式是符合IEEE 802.3标准、IEEE 802.11标准 或IEEE 802.15标准的格式，并且所述数据传输单元包括网络物理层芯片。

5.根据权利要求4的X射线图像数据采集装置，其中所述数据处理单元进一步将经格式转换的所述图像数据转换成网络数据包。

6.根据权利要求1的X射线图像数据采集装置，其中所述通用数据格式为USB数据格式，并且所述数据传输单元包括USB接口芯片。

7.一种X射线检查系统中的数据传输方法，所述X射线检查系统包括X射线发生单元、数据采集单元、存储单元、数据处理单元、数据传输单元和成像及显示单元，该方法包括：

A、数据采集单元接收X射线发生单元发出的、经待检物品透射的X射线束，并产生数字图像数据；

B、将来自数据采集单元的图像数据缓存到存储单元中；

C、数据处理单元将所缓存的图像数据转换成所述采集单元能够处理的通用数据格式；

D、数据传输单元将经格式转换的图像数据发送给成像及显示单元；

其中数据采集单元能够处理的通用数据格式由数据采集单元的产品规格确定。

8.根据权利要求7的方法，其中所述通用数据格式是符合IEEE 802.3标准、IEEE 802.11标准 或IEEE 802.15标准的格式。

9.根据权利要求7的方法，其中步骤C包括：进一步将经格式转换的图像数据转换成网络数据包。

10.根据权利要求7的方法，其中所述通用数据格式为USB数据格式。

11.一种X射线检查系统中控制信令传输的方法，所述X射线检查系统包括X射线发生单元、数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和成像及显示单元，该方法包括：

成像及显示单元经由数据传输单元向数据处理单元发送控制信令，数据处理单元将接收的控制信令转换成数据采集单元能够处理的格式，其中数据采集单元能够处理的格式由数据采集单元的产品规格确定。

12.根据权利要求11的X射线检查系统中控制信令传输的方法，其中所述数据处理单元为微处理器。

13.根据权利要求12的X射线检查系统中控制信令传输的方法，其中所述微处理器为单片机、DSP及嵌入式系统。

14.根据权利要求11的X射线检查系统中控制信令传输的方法，其中所述通用数据格式是符合IEEE 802.3标准、IEEE 802.11标准 或IEEE 802.15标准的格式，并且所述数据传输单元包括网络物理层芯片。

15.根据权利要求14的X射线检查系统中控制信令传输的方法，其中所述数据处理单元进一步将经格式转换的所述图像数据转换成网络数据包。

16.根据权利要求11的X射线检查系统中控制信令传输的方法，其中所述通用数据格式为USB数据格式，并且所述数据传输单元包括USB接口芯片。

17.根据权利要求11的X射线检查系统中控制信令传输的方法，其中所述数据传输单元通过以太网线与所述成像及显示单元连接。

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