CN110161552A - 一种探测器的数据处理方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种探测器的数据处理方法、装置及设备，该方法应用于探测器的数据采集单元，数据采集单元中包括与所述探测器的各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，该方法包括：接收来自探测器模块的数据，所述数据为探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据；将数据存入探测器模块对应的缓存中；在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取预设数据量的数据，并进行重组和排序，直到前一个采样周期的数据完成处理。本申请能够在不增加硬件成本的条件下提高数据传输的带宽，且避免了板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响。

Description

一种探测器的数据处理方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及数据处理领域，具体涉及一种探测器的数据处理方法、装置及设备。

背景技术

电子计算机断层扫描(Computed Tomography；CT)设备中的探测器一般包含多个探测器模块(Detector Model；DM)。为了有效成像，需要保证对各个探测器模块进行同步数据采集，以及对属于同一个采样周期的数据进行排序和组合后发送至建像机成像。

随着CT设备技术的不断发展，多能谱CT探测器等应运而生，探测器的数据量也越来越大，给探测器模块的数据采集和传输带来了很大的挑战。

目前，探测器一般采用数据同步采集和同步传输的方式，其中，探测器通常包含一个数据采集单元和多个探测器模块，每个探测器模块包含多个专用采集芯片(ApplicationSpecific Integrated Circuit；ASIC)，整个探测器系统只有一个外部时钟从数据采集单元输入，通过时钟生成单元产生多个同步时钟，分别作为各个探测器模块和数据采集单元的参考时钟。也就是说，探测器的数据采集和传输均同步于该时钟，最终实现探测器的数据同步采集和同步传输。

上述数据的同步采集和同步传输的过程中，对时钟的同步处理可能会受到板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响，另外，单条数据传输通道的带宽有限，目前的数据传输带宽也难以满足数据量增大的探测器(如多能谱CT探测器)数据传输的带宽要求。

发明内容

本申请提供了一种探测器的数据处理方法、装置及设备，能够在不增加硬件成本的条件下提高数据传输的带宽，且避免了板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响。

第一方面，本申请提供了一种探测器的数据处理方法，所述方法应用于探测器的数据采集单元，所述数据采集单元中包括与所述探测器的各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，所述数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，所述方法包括：

所述数据采集单元接收来自所述探测器模块的数据，所述数据为所述探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据；

所述数据采集单元将所述数据存入所述探测器模块对应的缓存中；

所述数据采集单元在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，并将所述数据进行重组和排序，直到所述前一个采样周期的数据完成处理。

一种可选的实施方式中，所述探测器为多能谱CT探测器；

所述数据为被划分为N个能谱的数据，其中，每个能谱的数据被划分为L层数据，每层数据被划分为M个通道的数据，N、L和M均为正整数。

一种可选的实施方式中，所述预设数据量为一个能谱的数据、一层数据或一个通道的数据。

一种可选的实施方式中，所述数据采集单元在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，包括：

所述数据采集单元接收来自所述缓存的读使能信号，所述读使能信号为所述缓存在确定存入的数据达到预设数据量时产生的；

所述数据采集单元在接收到来自各个缓存的所述读使能信号后，分别从各个缓存中读取所述预设数据量的数据。

第二方面，本申请实施例还提供了一种探测器的数据处理装置，所述装置应用于探测器的数据采集单元，所述数据采集单元中包括与所述探测器的各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，所述数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，所述装置包括：

接收模块，用于接收来自所述探测器模块的数据，所述数据为所述探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据；

存入模块，用于将所述数据存入所述探测器模块对应的缓存中；

重排模块，用于在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，并将所述数据进行重组和排序，直到所述前一个采样周期的数据完成处理。

一种可选的实施方式中，所述探测器为多能谱CT探测器；

所述数据为被划分为N个能谱的数据，其中，每个能谱的数据被划分为L层数据，每层数据被划分为M个通道的数据，N、L和M均为正整数。

一种可选的实施方式中，所述预设数据量为一个能谱的数据、一层数据或一个通道的数据。

一种可选的实施方式中，所述重排模块，包括：

接收子模块，用于接收来自所述缓存的读使能信号，所述读使能信号为所述缓存在确定存入的数据达到预设数据量时产生的；

读取子模块，用于在接收到来自各个缓存的所述读使能信号后，分别从各个缓存中读取所述预设数据量的数据。

第三方面，本申请还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中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述任一项所述的探测器的数据处理方法。

第四方面，本申请还提供了一种探测器的数据处理设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述任一项所述的探测器的数据处理方法。

本申请实施例提供的探测器的数据处理方法中，数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，在数据传输的过程中不需要对时钟进行同步，有效避免了板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响。另外，在同样带宽下，数据的异步传输占用的硬件输入输出IO资源相对更少，本申请利用数据异步传输再进行同步处理的方法最终实现了探测器的数据处理。

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为本申请实施例提供的一种探测器的数据处理方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种探测器中的数据流示意图；

图3为本申请实施例提供的一种探测器的数据处理系统的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种数据格式；

图5为本申请实施例提供的一种读使能信号产生的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种探测器的数据处理装置的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种探测器的数据处理设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，探测器的同步数据采集与传输方法不能满足数据量增长的探测器的需求，本申请提出了一种探测器的数据处理方法，通过数据同步采集异步传输的方式实现探测器中的数据处理，为了保证进行重组与排序的数据是各个探测器模块中的各个采集芯片同时采集到的，本申请还需要将异步传输的数据进行同步处理，最终完成对同一采样周期的数据的重组与排序。

与数据同步采集同步传输的数据处理方式相比，本申请实施例中的数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，在数据传输的过程中不需要对时钟进行同步，有效避免了板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响。另外，在同样带宽下，数据的异步传输占用的硬件输入输出IO资源相对更少，本申请利用数据异步传输再进行同步处理的方法最终实现了探测器的数据处理。

方法实施例

参见图1，为本申请实施例提供的一种探测器的数据处理方法的流程图，其中，该探测器的数据处理方法应用于探测器，该探测器包括数据采集单元和探测器模块，数据采集单元中包括与各个探测器模块具有对应关系的缓存，数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，该方法包括：

S101：数据采集单元接收来自探测器模块的数据，所述数据为所述探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据。

本申请实施例中，数据采集单元预先设置脉冲信号，并向各个探测器模块发送该脉冲信号；具体的，该脉冲信号可以用于触发探测器模块中的各个专用采集芯片同步采集数据，采集周期为该脉冲信号的周期；另外，该脉冲信号还可以用于触发各个探测器模块从专用采集芯片中读取上一个采样周期的数据，并发送至数据采集单元。

实际应用中，参考图2，图2为本申请实施例提供的一种探测器中的数据流示意图。其中，预先设置的脉冲信号可以为Trig信号，具体的，探测器中的数据采集单元发送Trig信号后，触发各个探测器模块中的专用采集芯片ASICs同步采集数据Data trig(i)，采样周期为Trig信号的周期；同时，Trig信号触发各个探测器模块DM从ASICs中读取上一个采样周期的数据Data trig(i-1)，按照预定的格式处理数据后，将Data trig(i-1)异步传输至数据采集单元。

S102：数据采集单元将该数据存入该探测器模块对应的缓存中。

本申请实施例中，数据采集单元中包括与各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，也就是说，数据采集单元中的缓存分别与各个探测器模块具有一一对应关系。当数据采集单元接收到来自任一探测器模块的数据后，将该数据存入与该探测器模块对应的缓存中。

S103：数据采集单元在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取预设数据量的数据，并将该数据进行排序和重组，直到前一个采样周期的数据完成处理。

为了提高数据采集单元与探测器模块之间的通信带宽，本申请实施例使用了不受PCB板的延迟影响的异步通信方式，利用异步通信方式每个探测器模块可以只使用一条通道即可实现较高的数据传输带宽，该通道可以高速异步通信通道。

由于在探测器的数据处理领域，必须保证各个探测器的数据采集的同步性，以及将各个探测器中同一时间段的数据进行重组和排序，这是后续成像机准确成像的关键，所以，本申请实施例在各个探测器模块将数据异步传输至数据采集单元后，需要进行同步处理，以保证同一时间段的数据进行重组和排序，最终保证成像的准确性。

为此，在探测器模块向数据采集单元传输数据的过程中，数据采集单元如果检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量，则从各个缓存中读取预设数据量的数据，由于每次从各个缓存中读取到的数据均为预设数据量的数据，保证了每次读取到的数据属于同一时间段，因此，能够使同一时间段的数据进行重组和排序，最终保证成像的准确性。

一种可选的实施方式中，数据采集单元中的每个缓存在存入的数据达到预设数据量时，可以产生一个读使能信号；也就是说，该读使能信号用于表示该缓存中存入的数据达到预设数据量。如果各个缓存均产生读使能信号，则表明各个缓存中均存入了达到预设数据量的数据，此时，数据采集单元可以从各个缓存中读取预设数据量的数据。

参见图3，为本申请实施例提供的一种探测器的数据处理系统的示意图，其中，在上述实施方式的基础上，数据采集单元还可以包括一个同步读控制模块和重排序模块，其中，同步读控制模块用于控制数据采集单元中的各个缓存的同步读，具体用于在数据采集单元中的各个缓存均产生读使能信号后，产生一个同步读信号；该同步读信号用于触发重排序模块从缓存中读取数据并重组和排序。具体的，重排序模块在接收到来自同步读控制模块的同步读信号后，从各个缓存中分别获取预设数据量的数据，并对获取到的数据进行重组和排序。另外，在各个探测器模块DM接收到来自数据采集单元的预设脉冲信号(如Trig)后，各个探测器模块的专用采集芯片ASICs同步采集数据。

其中，预设数据量的数据可以为小于或等于一个采样周期的数据。当预设数据量的数据为小于一个采样周期的数据时，经过多次从缓存中读取数据并排序和重组，才能完成对整个采样周期的数据的处理。本申请实施例中的数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，在数据传输的过程中不需要对时钟进行同步，有效避免了板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响。另外，在同样带宽下，数据的异步传输占用的硬件输入输出IO资源相对更少，本申请利用数据异步传输再进行同步处理的方法最终实现了探测器的数据处理。

实际应用中，本申请实施例能够应用于多能谱CT探测器，多能谱CT探测器一个采样周期产生的数据量通常是普通探测器的十几倍甚至几十倍，利用本申请实施例提供的数据同步采集异步传输的方式，能够在不增加硬件成本的情况下，提升系统带宽。

为了降低对缓存空间大小的要求，从而降低硬件成本，本申请实施例还可以在探测器模块将数据传输至数据采集单元之前，对该数据进行格式处理。具体的，将所述上一个采样周期的数据划分为N个能谱的数据，将每个能谱的数据划分为L层(slice)数据，以及将每层数据划分为M个通道的数据；其中，N、L和M均为正整数。

参见图4，为本申请实施例提供的一种数据格式，其中，依据多能谱CT探测器本身的特性，将每个探测器模块中属于一个采样周期的数据划分为能谱1到能谱N的N个能谱等级数据，属于同一能谱的数据放在一起，依次从1-N连续放置；每个能谱的数据包含L层(slice)数据，属于同一层的数据放置在一起，依次从1-L连续放置；每一层数据包含M个通道的数据，通道1-通道M的数据依次放置。

实际应用中，各个探测器模块从自身的专用采集芯片中读取上一个采样周期的数据后，分别对读取到的数据进行图4中数据格式的处理，得到经过格式处理后的数据，并将其异步传输至数据采集单元。

在数据传输的过程中，每个缓存在自身存入的数据达到预设数据量时，可以产生读使能信号，在各个缓存均产生读使能信号后，数据采集单元从各个缓存中分别获取预设数据量的数据，实现数据的重组和排序。其中，对于被处理成图4中数据格式的数据，预设数据量可以为一个能谱的数据、一层数据或一个通道的数据。由于缓存在存入预设数据量的数据后即被读取，所以，本申请实施例可以将缓存的存储空间设置成与预设数据量同等大小(一般略大于)，与现有技术相比，极大的减小了缓存空间，节约了硬件成本。

一种可选的实现方式中，预设数据量可以为一层数据，数据采集单元中的各个缓存在每接收到一层数据后，产生一个读使能信号(图中为Buffer读使能)，如图5所示，为本申请实施例提供的一种读使能信号产生的示意图，其中，各个缓存在接收到slice1-sliceL时，分别产生一个读使能信号。当数据采集单元中的同步读控制模块检测到各个缓存均产生读使能信号后，则产生一个同步读信号，数据采集单元在检测到同步读信号后，分别从各个缓存中读取一层数据，并完成重组和排序。实际应用中，数据采集单元按照数据传输的时间先后顺序，最终完成对上一个采集周期的数据的重组和排序。

上述实现方式中，数据采集单元中的各个缓存的缓存空间只需稍大于一个层slice的数据量即可，极大地减小了缓存的缓存空间，数据量的降低也方便了数据的重组和排序。

装置实施例

参见图6，为本实施例提供的一种探测器的数据处理装置的结构示意图，该装置应用于探测器的数据采集单元，所述数据采集单元中包括与所述探测器的各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，所述数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，所述装置包括：

接收模块601，用于接收来自所述探测器模块的数据，所述数据为所述探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据；

存入模块602，用于将所述数据存入所述探测器模块对应的缓存中；

重排模块603，用于在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，并将所述数据进行重组和排序，直到所述前一个采样周期的数据完成处理。

一种实现方式中，所述探测器为多能谱CT探测器；

所述数据为被划分为N个能谱的数据，其中，每个能谱的数据被划分为L层数据，每层数据被划分为M个通道的数据，N、L和M均为正整数。

具体的，所述预设数据量为一个能谱的数据、一层数据或一个通道的数据。

具体的，所述重排模块，包括：

接收子模块，用于接收来自所述缓存的读使能信号，所述读使能信号为所述缓存在确定存入的数据达到预设数据量时产生的；

读取子模块，用于在接收到来自各个缓存的所述读使能信号后，分别从各个缓存中读取所述预设数据量的数据。

本申请实施例提供的探测器的数据处理装置中，在数据传输的过程中不需要对时钟进行同步，有效避免了板级延迟、信号抖动、串扰等因素的影响。另外，在同样带宽下，数据的异步传输占用的硬件输入输出IO资源相对更少，本申请利用数据异步传输再进行同步处理的方法最终实现了探测器的数据处理。

另外，各个缓存的缓存空间只需稍大于一个层slice的数据量即可，极大地减小了缓存的缓存空间，数据量的降低也方便了数据的重组和排序。

相应的，本申请实施例还提供一种探测器的数据处理设备，参见图7所示，可以包括：

处理器701、存储器702、输入装置703和输出装置704。探测器的数据处理设备中的处理器701的数量可以一个或多个，图7中以一个处理器为例。在本发明的一些实施例中，处理器701、存储器702、输入装置703和输出装置704可通过总线或其它方式连接，其中，图7中以通过总线连接为例。

存储器702可用于存储软件程序以及模块，处理器701通过运行存储在存储器702的软件程序以及模块，从而执行探测器的数据处理设备的各种功能应用以及数据处理。存储器702可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等。此外，存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。输入装置703可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与探测器的数据处理设备的用户设置以及功能控制有关的信号输入。

具体在本实施例中，处理器401会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器402中，并由处理器401来运行存储在存储器702中的应用程序，从而实现上述探测器的数据处理方法中的各种功能。

另外，本申请实施例还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中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述的探测器的数据处理方法。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请实施例所提供的一种探测器的数据处理方法、装置及设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种探测器的数据处理方法，其特征在于，所述方法应用于探测器的数据采集单元，所述数据采集单元中包括与所述探测器的各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，所述数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，所述方法包括：

所述数据采集单元接收来自所述探测器模块的数据，所述数据为所述探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据；

所述数据采集单元将所述数据存入所述探测器模块对应的缓存中；

所述数据采集单元在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，并将所述数据进行重组和排序，直到所述前一个采样周期的数据完成处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测器为多能谱CT探测器；

所述数据为被划分为N个能谱的数据，其中，每个能谱的数据被划分为L层数据，每层数据被划分为M个通道的数据，N、L和M均为正整数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设数据量为一个能谱的数据、一层数据或一个通道的数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据采集单元在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，包括：

所述数据采集单元接收来自所述缓存的读使能信号，所述读使能信号为所述缓存在确定存入的数据达到预设数据量时产生的；

所述数据采集单元在接收到来自各个缓存的所述读使能信号后，分别从各个缓存中读取所述预设数据量的数据。

5.一种探测器的数据处理装置，其特征在于，所述装置应用于探测器的数据采集单元，所述数据采集单元中包括与所述探测器的各个探测器模块分别具有对应关系的缓存，所述数据采集单元和各个探测器模块分别具有独立时钟，所述装置包括：

接收模块，用于接收来自所述探测器模块的数据，所述数据为所述探测器模块在接收到预设脉冲信号时，从自身的专用采集芯片中读取的上一个采样周期的数据；

存入模块，用于将所述数据存入所述探测器模块对应的缓存中；

重排模块，用于在检测到各个缓存中存入的数据均达到预设数据量时，从各个缓存中读取所述预设数据量的数据，并将所述数据进行重组和排序，直到所述前一个采样周期的数据完成处理。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述探测器为多能谱CT探测器；

所述数据为被划分为N个能谱的数据，其中，每个能谱的数据被划分为L层数据，每层数据被划分为M个通道的数据，N、L和M均为正整数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设数据量为一个能谱的数据、一层数据或一个通道的数据。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述重排模块，包括：

接收子模块，用于接收来自所述缓存的读使能信号，所述读使能信号为所述缓存在确定存入的数据达到预设数据量时产生的；

读取子模块，用于在接收到来自各个缓存的所述读使能信号后，分别从各个缓存中读取所述预设数据量的数据。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1-4任一项所述的探测器的数据处理方法。

10.一种探测器的数据处理设备，其特征在于，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，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4任一项所述的探测器的数据处理方法。