CN106257476A - 一种单事件时间信息处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种单事件时间信息处理方法和装置，其中方法包括：将所述多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果；对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。本申请提高了对单事件时间信息的排序效率。
Description
技术领域
本申请涉及医学成像技术，特别涉及一种单事件时间信息处理方法和装置。
背景技术
在医疗领域的影像学诊断技术中，通常可以将放射性物质注射入被扫描对象的体内，并由探测装置探测该物质，根据该物质的接收信息就可以重建出被扫描对象的组织图像，根据图像诊断被扫描对象的病灶。在接收到物质信息后，根据物质信息重建图像的处理过程，影响到图像重建的效率。例如，正电子发射计算机断层扫描(Positron EmissionTomograph，简称：PET)系统是当今医疗领域中的一种先进的分子影像学诊断设备，利用PET诊断时，可以选择一种含正电子核素的脱氧葡萄糖标记作为示踪剂，将其注射到受检人体内，示踪剂进入人体后其中的正电子核素会释放出正电子e+，e+在人体内运动一段距离后，会与周围环境中的负电子e-发生湮灭，产生一对能量相等、传播方向相反的γ光子，这一过程成为正电子湮灭事件。利用PET系统的探测装置，可以探测出该γ光子对，进而分析正电子e+的存在，并获得示踪剂在受检人体内的浓度分布，进而据此判断疾病的病灶。
如上的PET探测的例子中，图像重建所依据的是γ光子的接收信息。如果探测到来自于同一个正电子湮灭事件的γ光子对，则称为探测到一个符合事件，并根据符合事件的信息重建图像。在探测符合事件时，可以对γ光子到达PET探测装置的时间(即单事件时间信息)进行时间符合判定，如果两个γ光子的单事件时间信息的差值在符合时间窗以内，则表明这两个γ光子满足时间符合。在进行时间符合判定之前，通常会将接收到的各个单事件时间信息按照时间先后顺序进行排序，再进行时间比较，目前单事件时间信息排序的方法也有多种，但是这些方法的排序处理过程往往效率比较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种单事件时间信息处理方法和装置，以提高对单事件时间信息的排序效率。
具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，提供一种单事件时间信息处理方法，所述方法用于对一个时间片内的多个单事件时间信息进行排序，所述多个单事件时间信息由各个时间采集模块获取；所述方法包括：
将所述多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果；
对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。
第二方面，提供一种单事件时间信息处理装置，所述装置用于对一个时间片内的多个单事件时间信息进行排序，所述多个单事件时间信息由各个时间采集模块获取；所述装置包括：
第一排序模块，用于将所述多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果；
第二排序模块，用于对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。
本申请提供的单事件时间信息处理方法和装置，通过采用查找表排序模块和比较器组合进行排序的方式，由于查找表的排序处理时间固定，使得可以显著降低整体的排序处理时间，即使一个时间片的单事件时间信息的数量增加，只要使用查找表排序，这部分查找表排序的时间都保持固定，即使后续的比较器排序的时间不固定，这种查找表和比较器组合的方式，相对于全部采用比较器的方式，也提高了排序效率。
附图说明
图1是本申请一示例性实施例示出的一种PET设备的系统结构；
图2是本申请一示例性实施例示出的一种多通道并行处理示意图；
图3是本申请一示例性实施例示出的一种时间信息处理方法的流程图；
图4是本申请一示例性实施例示出的对四组数据进行处理的示意图；
图5是本申请一示例性实施例示出的对时间信息进行流水处理的示意图；
图6是本申请一示例性实施例示出的一种时间信息处理装置的结构图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请实施例提供的处理方法，例如可以应用于对PET系统中获取到的单事件时间信息进行排序。图1示例了一个PET设备的系统结构，该PET设备11可以包括：探测装置12、多个时间标定板13以及一个符合处理板14。其中，探测装置12可以包括多个BLOCK模块15，每个BLOCK模块15中包括多个晶体，位于探测装置12的内部空间的被扫描对象中发生的正电子湮灭事件16将产生两个γ光子，这些γ光子可以被BLOCK模块15中的晶体接收。
如图1所示，PET的探测装置12中包括多个BLOCK模块15，在一个时间片的时间中，这些BLOCK模块15中的每一个BLOCK模块可以最多采集到一个γ光子。如果将晶体接收γ光子的时间称为单事件时间信息，那么BLOCK模块在接收到γ光子后，该光子的单事件时间信息将由连接BLOCK模块的时间标定板13来进行标定。比如，假设某个BLOCK模块15中的某个晶体探测到了一个湮灭事件中产生的γ光子，该BLOCK模块将产生一个电触发信号，该电触发信号将传输至时间标定板13，该时间标定板13可以是FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)等类似结构的硬件电路，通过该时间标定板13可以确定探测到γ光子的单事件时间信息。
如图1所示，每个BLOCK模块15都对应连接一个时间标定板13，但是一个时间标定板13可以连接多个BLOCK模块15，假设该PET设备共有m个时间标定板13，并且每个时间标定板13连接n个BLOCK模块15，m和n都是大于1的自然数，那么总共有“m*n”个BLOCK模块15。如果在一个时间片的时间内，每个BLOCK模块15最多探测到一个γ光子，那么一个时间片的单事件时间信息最多有“m*n”个。此外，由于该BLOCK模块用于采集γ光子的单事件时间信息，所以可以将每个BLOCK模块称为一个时间采集模块。比如，在上面提到的例子中，图1中的PET设备中包括“m*n”个时间采集模块。
各个时间标定板13标定得到的单事件时间信息，都将传输至符合处理板14，由符合处理板14存储或缓存这些单事件时间信息，根据这些单事件时间信息进行符合判断，包括时间符合的判定。比如，符合处理板14可以判断在一个时间片内接收到的这些单事件时间信息中，哪两个单事件时间信息的时间间隔在符合时间窗内，若在符合时间窗内，则这两个单事件时间信息对应的两个γ光子可能是同一个湮灭事件产生。后续再对这两个γ光子进行空间符合判定，最终确定符合事件，即探测到湮灭事件对应的响应线。其中，在进行时间符合判定时，可以先将一个时间片内的多个单事件时间信息按照发生时间先后进行排序，排序后再进行符合时间窗的判断。
如上面提到的，各个时间标定板13可以不断的向符合处理板14传送采集到的单事件时间信息，比如，第一个时间片内的单事件时间信息、第二个时间片内的单事件时间信息、第三个时间片内的单事件时间信息等，并且每一个时间片内的单事件时间信息，最多有“m*n”个(在一个时间片内，有的BLOCK模块可能未探测到γ光子，将不会有单事件时间信息)。本申请实施例提供的单事件时间信息处理方法，可以由符合处理板14执行，用于符合处理板14在接收到上述的单事件时间信息后，对这些单事件时间信息进行排序。
请参见图2所示，本例子中，符合处理板14上可以采用多通道并行处理各个时间片的单事件时间信息，每个通道处理一个时间片内的单事件时间信息。例如，假设一个时间片的时间长度是200ns，而将一个时间片内采集到的单事件时间信息进行排序的时间长度是700ns，那么，如果只采用一个通道处理，当该通道还未处理完当前时间片的时间信息排序时，下一个时间片的时间信息将到来并可能将当前时间片的时间信息覆盖。因此，本例子设计多通道并行处理，并且满足如下条件：第一时间长度大于或等于第二时间长度，所述第一时间长度是所述多通道对应的多个时间片的时间总长度，所述第二时间长度是每个通道处理一个时间片的时间长度。
以图2所示的四通道为例，仍然假设一个时间片的时间长度是200ns，将一个时间片内采集到的单事件时间信息进行排序的时间长度是700ns。图2中，第一个时间片的时间信息在第一通道T1处理，第二个时间片的时间信息在第二通道T2处理，第三个时间片的时间信息在第三通道T3处理，第四个时间片的时间信息在第四通道T4处理。当第五个时间片的时间信息到来时，已经经过了前四个时间片的时间即4*200ns＝800ns，此时第一通道T1已经处理完第一个时间片的时间信息(处理一个时间片的时间长度是700ns<800ns)，处于空闲，可以将第五个时间片的时间信息送往T1处理即可。同理，第六个时间片的时间信息可以送往T2处理，以此类推。这种方式保证了时间片处理的连续性，没有造成时间信息的覆盖和丢失。
在图2所示的四个通道中，每一个通道对一个时间片的多个单事件时间信息的排序，方法可以是相同的。本例子可以结合图3来说明对一个时间片的时间信息的处理方法。如图3所示，可以包括：
在步骤301中，将多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果。
在步骤302中，对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。
在图3所示的方法中，对一个时间片的时间信息进行排序时，本申请实施例采用了查找表排序模块和比较器组合的方式，结合图4来看，一个时间片内的单事件时间信息被分成了至少两组，以四组为例(当然，分成的组数可以更少或者更多)，每一组数据用一个查找表排序模块进行排序。例如，这四组数据分别被查找表排序模块C1至C4进行排序。其中，查找表(look-up-table，简称：LUT)排序模块可以是FPGA中的一个RAM，利用LUT进行排序的特点即排序时间固定，通常可以为四个时钟周期。一组单事件时间信息被查找表排序模块排序后，得到依序排列的一组单事件时间信息，该排序后的单事件时间信息，可以称为查找表排序结果，那么图4中的查找表排序模块C1至C4将对应得到四组查找表排序结果。
上面的查找表排序模块，是分别将各组的单事件时间信息排序，本方法最终要得到的是一个时间片内的所有时间信息的排序，因此，后续还要结合比较器，利用比较器对查找表排序结果再进行排序。例如，图4所示，可以利用比较器对C1和C2输出的排序结果再排序，并利用比较器对C3和C4的排序结果再排序，最终输出一个时间片的多个单事件时间信息的排序结果。
本例子的单事件时间信息处理方法，采用了查找表和比较器组合排序的方式，这种方式在如下两方面有较大的效果：
第一、提高了对单事件时间信息的排序效率：由于查找表的排序处理时间固定，例如，需要四个时钟周期，这一点就可以显著降低整体的排序处理时间，即使一个时间片的单事件时间信息的数量增加，只要使用查找表排序，这部分查找表排序的时间都保持固定，即使后续的比较器排序的时间不固定，这种查找表和比较器组合的方式，相对于全部采用比较器的方式，也提高了排序效率。
第二、使得排序处理的时间可调，更能灵活适应资源或时间要求的变化。例如，假如原来处理一个时间片的时间信息的处理时间为700ns，现在改变了时间要求，要求对于一个时间片的时间信息的处理时间小于700ns，即要提高处理效率，为了实现该目的，可以将一个查找表排序模块处理的时间信息的数量增加，比如，原来一个查找表排序模块对9个单事件时间信息排序，可以调整为对12个单事件时间信息排序，相应的，由于一个时间片的时间信息的数量不变，单个查找表排序模块处理的时间数量增加，将使得总共使用的查找表排序模块的数量减少，比如由8个减少为6个。根据查找表排序模块的特点，即使处理的时间信息数量增加，排序时间仍然固定，但却使得后续比较器的处理时间减少，从而减少了整体的排序处理时间。这种方法即相当于符合处理板接收调整后的查找表数据数量(该数量即查找表排序模块可以处理的时间信息的数量)；根据调整后的查找表数据数量，对再接收的单事件时间信息分组，比如上述例子中，查找表数据数量增加，分组数量将减少。具体实施中，可以根据所选器件内部查找表与存储器的资源使用情况进行分配，比如，如果查找表资源较少，可以设置查找表数据数量低一些，相应延长在存储器和比较器的处理时间；如果查找表资源较多，可以设置查找表数据数量高一些，减少存储器处理时间。
如下通过一个例子，描述本申请的单事件时间信息处理方法的应用：
假设一个时间片内共有72个单事件时间信息(共有72个时间采集模块，未实际采集到时间信息的模块可以用0表示其对应的时间信息)，即72个γ光子的时间信息。本例子将每个查找表排序模块的查找表数据数量设置为9个。在其他例子中，也可以将该72个单事件时间信息，按照6*12、4*18、2*36等形式分组，其中，“6*12”中的6表示一个查找表排序模块处理六个时间信息，12表示共使用12个查找表排序模块，其他同理。但是由于随着单个查找表排序模块的查找表数据数量的增加，查找表资源的资源占用也会增长，为平衡资源使用情况，本例子将送入到查找表排序模块进行排序的时间信息个数设为9个。
请结合图5的示例，为了节省时间信息排队所需要的处理时间，本例子对一个时间片内的单事件时间信息采用流水处理，并不是将一个时间片内的所有时间信息都接收到以后再进行排序处理，而是在接收单事件时间信息的过程中，按照多个单事件时间信息的接收顺序，将每N个单事件时间信息划为一组数据，所述N为预设的查找表数据数量。当得到划分的一组数据时，开始使用一个查找表排序模块进行排序。
例如图5所示，72个时间戳是由1至72顺序接收的，时间戳即单事件时间信息，当接收到第1～9个时间戳时，接收到的时间信息的数量已经满足9个，就开始用查找表排序模块LUT进行排序处理，将这九个时间戳排序成升序排列或降序排列。当接收到第10～18个时间戳时，送入另一个LUT进行排序；再接收到第19～27个时间戳时，送入又一个LUT进行排序，即边接收边排序，实时性比较好。本例子可以将查找表排序模块排序输出的结果称为查找表排序结果。
请接续参见图5，可以将相邻的两组查找表排序结果使用比较器排序，得到一组比较器排序结果；将相邻得到的两组比较器排序结果使用比较器进行排序，得到另一组比较器排序结果。例如，第1～9个时间戳对应的查找表排序结果，送入到存储器进行缓存备用，当第10～18个时间戳对应的查找表排序结果输出后，也送入到该存储器，此时使用比较器对这两组查找表排序结果进行大小比较，得到顺序输出的18个时间戳，可以称为比较器排序结果。同理，第19～27个时间戳对应的查找表排序结果与第28～36个时间戳对应的查找表排序结果进行比较器比较，输出排序后的18个时间戳。上述两个18个时间戳对应的两组比较器排序结果，可以再经过比较器比较，得到36个经过排序的时间戳，即另一组比较器排序结果。如图5的示例以此类推，最终将前36个时间戳对应的比较器排序结果，与后36个时间戳对应的比较器排序结果进行比较，得到经过排序处理后的72个时间戳，即完成了对一个时间片内的72个时间信息的排序。
本例子的单事件时间信息处理方法，通过采用查找表与比较器共用的方式对数据进行排序，不仅使得排序效率得到提高，而且可以灵活调整排序处理的时间，结构简单，易于实现。
本申请实施例的单事件时间信息处理装置，可以从逻辑上划分为多个模块，并且这些模块例如可以应用于包含现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)的信息处理设备，可以由FPGA上的电路结构实现如下的模块功能。参见图6所示，该装置可以用于对一个时间片内的多个单事件时间信息进行排序，所述多个单事件时间信息由各个时间采集模块获取；所述装置包括：第一排序模块61和第二排序模块62。
第一排序模块61，用于将多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果；
第二排序模块62，用于对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。
在一个例子中，第一排序模块61，用于在接收单事件时间信息的过程中，按照多个单事件时间信息的接收顺序，将每N个单事件时间信息划为一组数据，所述N为预设的查找表数据数量；当得到划分的一组数据时，开始使用一个查找表排序模块进行排序。
在一个例子中，第一排序模块61，还用于接收调整后的所述查找表数据数量，并根据所述调整后的查找表数据数量，对再接收的单事件时间信息分组。
在一个例子中，第二排序模块62，用于将相邻的两组查找表排序结果使用比较器排序，得到一组比较器排序结果；将相邻得到的两组比较器排序结果使用比较器进行排序，得到另一组比较器排序结果。
在一个例子中，所述装置应用于并行处理的多通道中的每一通道，每个通道处理一个时间片的单事件时间信息，且满足如下条件：第一时间长度大于或等于第二时间长度，所述第一时间长度是所述多通道对应的多个时间片的时间总长度，所述第二时间长度是每个通道处理一个时间片的时间长度。
本申请实施例的单事件时间信息处理的功能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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种单事件时间信息处理方法，其特征在于，所述方法用于对一个时间片内的多个单事件时间信息进行排序，所述多个单事件时间信息由各个时间采集模块获取；所述方法包括：
将所述多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果；
对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，包括：
在接收单事件时间信息的过程中，按照多个单事件时间信息的接收顺序，将每N个单事件时间信息划为一组数据，所述N为预设的查找表数据数量；
当得到划分的一组数据时，开始使用一个查找表排序模块进行排序。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收调整后的所述查找表数据数量；
根据所述调整后的查找表数据数量，对再接收的单事件时间信息分组。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，包括：
将相邻的两组查找表排序结果使用比较器排序，得到一组比较器排序结果；
将相邻得到的两组比较器排序结果使用比较器进行排序，得到另一组比较器排序结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用多通道并行处理，每个通道处理一个时间片的单事件时间信息，且满足如下条件：第一时间长度大于或等于第二时间长度，所述第一时间长度是所述多通道对应的多个时间片的时间总长度，所述第二时间长度是每个通道处理一个时间片的时间长度。
6.一种单事件时间信息处理装置，其特征在于，所述装置用于对一个时间片内的多个单事件时间信息进行排序，所述多个单事件时间信息由各个时间采集模块获取；所述装置包括：
第一排序模块，用于将所述多个单事件时间信息分成至少两组数据，每组数据使用一个查找表排序模块进行排序，得到对应的至少两组查找表排序结果；
第二排序模块，用于对所述至少两组查找表排序结果，使用比较器进行排序，得到所述多个单事件时间信息的排序结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第一排序模块，用于在接收单事件时间信息的过程中，按照多个单事件时间信息的接收顺序，将每N个单事件时间信息划为一组数据，所述N为预设的查找表数据数量；当得到划分的一组数据时，开始使用一个查找表排序模块进行排序。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述第一排序模块，还用于接收调整后的所述查找表数据数量，并根据所述调整后的查找表数据数量，对再接收的单事件时间信息分组。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述第二排序模块，用于将相邻的两组查找表排序结果使用比较器排序，得到一组比较器排序结果；将相邻得到的两组比较器排序结果使用比较器进行排序，得到另一组比较器排序结果。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置应用于并行处理的多通道中的每一通道，每个通道处理一个时间片的单事件时间信息；，且满足如下条件：第一时间长度大于或等于第二时间长度，所述第一时间长度是所述多通道对应的多个时间片的时间总长度，所述第二时间长度是每个通道处理一个时间片的时间长度。
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