CN110232032B - 一种数据采集系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据采集系统和方法，该系统包括：事件获取装置和事件处理装置；事件获取装置，用于按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，将第一标识传输至事件处理装置；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置；第一标识的位数小于有效事件数据的位数；事件处理装置，用于从事件获取装置输入的数据中识别有效事件数据，以便利用识别出的有效事件数据进行符合事件判断。本发明减少了事件获取装置和事件处理装置之间的数据传输量，节约系统成本，提高系统性能。

Description

一种数据采集系统和方法

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种数据采集系统和方法。

背景技术

在正电子发射计算机断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)设备的工作过程中，需要对γ光子(以下简称为光子)的产生时间进行识别，以便进行符合事件的判断。光子击中闪烁晶体(以下简称为晶体)所发出的可见光，再利用探测器对该可见光进行检测，将探测器检测到可见光的时间标定为光子到达时间，形成携带该光子到达时间的有效事件数据，再通过对有效事件数据中携带的光子到达时间进行比对，完成整个系统的符合判断功能。

为了实现对光子到达时间的标定，现有PET设备通常包括多个采集模块，每个采集模块对应一个或多个晶体阵列，对对应晶体阵列上的光子到达时间进行标定，生成有效事件数据发送至数据汇总模块进行汇总，再传输至符合处理模块比对光子到达时间，具体结构如图1和图2所示。

对此，发明人在研究中发现，现有的PET设备中采集模块向数据汇总模块传输的数据量庞大，而庞大的数据传输量则需要更好的数据总线来完成，对硬件性能的要求高，导致系统成本较高。并且，庞大的数据传输量也占用了较多的系统资源，同时也造成了系统处理能力的下降，影响系统性能。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种数据采集系统和方法，能够解决或部分解决现有技术中PET设备中数据传输量过于庞大影响系统性能的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种数据采集系统，包括：事件获取装置和事件处理装置；

所述事件获取装置，用于按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，将第一标识传输至所述事件处理装置；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据传输至所述事件处理装置；所述第一标识的位数小于所述有效事件数据的位数；

所述事件处理装置，用于从所述事件获取装置输入的数据中识别所述有效事件数据，以便利用识别出的所述有效事件数据进行符合事件判断。

可选的，所述有效事件数据携带晶体阵列探测到光子在对应采集周期内的时间。

可选的，所述有效事件数据携带晶体阵列探测到光子在对应采集周期内的相对时间信息；

其中，所述相对时间信息为探测到光子的时间在采集周期内对应的基本单位时间信息；一个采集周期包括多个时长相等的基本单位时间。

可选的，所述事件获取装置，包括：写入单元、缓存单元和读出单元；

所述写入单元的输入端连接对应的晶体阵列，所述写入单元的输出端连接所述缓存单元的第一端；

所述写入单元，用于按照所述采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据写入所述缓存单元；

所述读出单元的输入端连接所述缓存单元的第二端，所述读出单元的输出端连接所述事件处理装置；

所述读出单元，用于按照所述采集周期，读取所述缓存单元中存储的数据；当在一个采集周期内未从所述缓存单元中读出有效事件数据时，输出所述第一标识至所述事件处理装置；当在一个采集周期内从所述缓存单元中读出有效事件数据时，将读出的有效时间数据输出至所述事件处理装置，并将所述缓存单元中存储所述读出的有效时间数据的区域清零。

可选的，所述缓存单元包括M个存储器；M为大于1的整数；

所述写入单元的输出端连接各个所述存储器的第一端；

所述写入单元，具体用于当在第i个采集周期获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据写入第j个所述存储器；j＝i-αM，α为非负整数，1≤j≤M；

所述读出单元的输入端连接各个所述存储器的第二端；

所述读出单元，具体用于在第i+1个采集周期内，读取第j个所述存储器中存储的数据。

可选的，所述存储器为双端口随机存取存储器。

可选的，所述读出单元，具体用于从所述缓存单元中读取N位数据，并判断所述N位数据是否为有效事件数据；当所述N位数据不是有效事件数据时，输出所述第一标识至所述事件处理装置；当所述N位数据是有效事件数据时，在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至所述事件处理装置，并将所述缓存单元中存储所述读出的有效时间数据的区域清零；

所述事件处理装置，具体用于读取输入数据的前P位；基于读取的P位数据，识别所述输入数据中的有效事件数据；

其中，N为所述有效事件数据的位数；所述第一标识和所述第二标识的位数均大于或等于P，且所述第一标识的前P位和所述第二标识的前P位不同。

本申请实施例第二方面提供了一种数据采集方法，应用于本申请实施例第一方面提供的数据采集系统；所述方法包括：

事件获取装置按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；

当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，所述事件获取装置将第一标识传输至事件处理装置；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，所述事件获取装置将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置；所述第一标识的位数小于所述有效事件数据的位数；

所述事件处理装置从所述事件获取装置输入的数据中识别所述有效事件数据，以便利用识别出的所述有效事件数据进行符合事件判断。

可选的，所述获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据，具体包括：

所述事件获取装置判断对应的晶体阵列上是否探测到光子；

当在目标采集周期内对应晶体阵列上探测到光子时，所述事件获取装置依据探测到光子的时间在所述目标采集周期内对应的基本单位时间信息，得到相对时间信息；

其中，所述目标采集周期为任意一个采集周期，所述目标采集周期包括多个时长相等的基本单位时间，所述有效事件数据携带所述相对时间信息。

可选的，所述事件获取装置，包括：写入单元、缓存单元和读出单元；所述写入单元的输入端连接对应的晶体阵列，所述写入单元的输出端连接所述缓存单元的第一端；所述读出单元的输入端连接所述缓存单元的第二端，所述读出单元的输出端连接所述事件处理装置；所述方法具体包括：

所述写入单元按照所述采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；

当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，所述写入单元将获取到的有效事件数据写入所述缓存单元；

所述读出单元按照所述采集周期，读取所述缓存单元中存储的数据；

当在一个采集周期内未从所述缓存单元中读出有效事件数据时，所述读出单元输出所述第一标识至所述事件处理装置；

当在一个采集周期内从所述缓存单元中读出有效事件数据时，所述读出单元将读出的有效时间数据输出至所述事件处理装置，并将所述缓存单元中存储所述读出的有效时间数据的区域清零。

可选的，所述缓存单元包括M个存储器；M为大于1的整数；所述当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，所述写入单元将获取到的有效事件数据写入所述缓存单元，具体包括：

当在第i个采集周期获取到有效事件数据时，所述写入单元将获取到的有效事件数据写入第j个所述存储器；j＝i-αM，α为非负整数，1≤j≤M；

所述读出单元按照所述采集周期，读取所述缓存单元中存储的数据，具体包括：

在第i+1个采集周期内，读取第j个所述存储器中存储的数据。

可选的，所述读出单元将读出的有效时间数据输出至所述事件处理装置，具体包括：

所述读出单元在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至所述事件处理装置。

可选的，所述事件处理装置从所述输入的数据中识别所述有效事件数据，具体包括：

所述事件处理装置读取所述输入的数据的前P位；

所述事件处理装置基于读取的P位数据，判断所述输入数据是否包括有效事件数据；

若是，则所述事件处理装置根据所述P位数据，从所述输入的数据中获取有效事件数据；

其中，所述第一标识和所述第二标识的位数均大于或等于P，且所述第一标识的前P位和所述第二标识的前P位不同。

与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：

在本申请实施例中，事件获取装置按照采集周期获取PET设备上对应晶体阵列上形成的有效事件数据。当在一个采集周期内未采集到有效事件数据时，事件获取装置将位数小于有效事件数据的第一标识传输至事件处理装置；当在有一个采集周期内采集到有效事件数据时，事件获取装置将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置。事件处理装置从事件获取装置输入的数据中识别出有效事件数据，以便利用识别出的有效事件数据进行符合事件判断。本申请实施例中，在每个采集周期均有数据输出事件处理装置，可以保证在进行符合事件判断时时间轴的准确性。当在一个采集周期内未采集到有效事件时，事件获取装置输出位数较少的第一标识至事件处理装置，减少了事件获取装置和事件处理装置之间的数据传输量，节约系统成本，提高系统性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为PET设备的一种结构示意图；

图2为PET设备的另一种结构示意图；

图3为正电子在人体中发生湮灭辐射后的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种数据采集系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种数据采集系统的结构示意图；

图6为本申请具体实施例提供的一种数据获取装置的结构示意图；

图7a和图7b为本申请具体实施例提供的一种数据获取装置读写原理的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种数据采集方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种数据采集方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

为了便于理解，下面首先介绍本申请实施例中涉及的多个技术术语。

正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)设备，是利用注入体内的放射性核素在衰变过程中产生的正电子湮灭辐射和符合探测原理进行医学影像处理的计算机断层扫描设备，能够从分子水平变化来反映细胞代谢及其功能改变。

PET设备成像时，首先需要在病人体内注射放射性的生物示踪药物，生物示踪药物会以人体或动物体内化合物的“身份”参与体内器官、组织、细胞的生命活动。生物示踪药物在衰变过程中会产生正电子(β⁺)，正电子的质量与电子相等，正电子的电量与电子的电量相同、符号相反。正电子在人体内移动大约1毫米后将会与人体内的负电子(β^-)结合发生湮灭辐射，产生两个能量相同(511keV)方向相反的γ光子(简称为光子)，如图3所示。PET设备利用相对放置的两个探测器来测量光子到达的时间，由闪烁晶体将γ光子转为荧光，利用光电倍增管(PMT)将光信号转化为电信号，再利用前端电子电路对光电倍增管输出的电脉冲信号进行滤波和放大后，利用采集模块将从中得到γ光子的能量信息和到达时间信息形成有效事件数据。

晶体阵列，即PET设备上为探测光子设置的多个闪烁晶体排列形成的阵列。在PET设备上一般有多个呈环形排列的晶体阵列。通常，一个采集模块对应采集多个(如8个)晶体阵列上的光子到达时间。

有效事件数据，即采集模块在探测器探测到光子时，根据探测器输出的电信号以及光子到达时间所形成的数据，一般携带有光子的到达时间、光子的能量信息等内容，以便进行符合判断和能量甄别，位宽较长。

符合事件判断，也可称为符合判断，由于两个光子在人体内的路径不同，到达探测器的时间也有一定差别，如果两个光子的到达时间在规定的时间窗内，即可确定探测器系统探测到两个飞行方向互成180度的光子，称之为符合事件。对有效事件数据进行汇总确定符合事件的过程即符合判断，通过对符合事件进行处理及计算，最终形成诊断需要的PET图像。

从PET设备的工作原理及过程中可以推断，“符合判断”是PET技术的核心。符合判断的正确性直接决定着PET装置整体性能的好坏及其诊断的精准性，这就需要系统准确记录每一个事件发生的时间。

现有技术中，PET设备在记录事件发生的时间时，通常将时间轴划分为多个时间段，以事件发生时间在时间段内的时间记录事件的发生时间。这就要求采集模块无论是否探测到事件，在每个时间段内均为每个对应的晶体阵列产生一个用于进行符合判断的数据，有效事件数据或无效事件数据，传输至数据汇总模块和符合处理模块，以保证在符合判断的正确性。每个采集模块在一个时间段内，产生一个数据(即有效事件数据或无效事件数据)，以一个时间段等于250纳秒、每个采集模块对应8个晶体阵列为例，1秒内每个采集模块产生并传输32个数据，如果每个数据为32位，则每个采集模块每秒的数据传输量为2048比特，而PET设备中又包括多个采集模块，无疑数据的传输量是非常庞大的。庞大的数据传输量需要更好的数据总线来完成，对硬件性能的要求高，导致系统成本较高。并且，庞大的数据传输量也占用了较多的系统资源(如缓存资源)，同时也造成了系统处理能力的下降，影响系统性能。

为此，本申请实施例提供了一种数据采集系统和方法，当一个时间段(即采集周期)内探测器未探测到光子时，事件获取装置将位数较少的第一标识传输至事件处理装置；当在一个时间段内探测器探测到光子时，事件获取装置将形成的有效事件数据传输至事件处理装置，不仅能够保证符合判断的正确性，避免时间轴的乱序，还减少了数据的传输量，节约了系统成本，提高了PET设备的性能。

基于上述思想，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

系统实施例：

参见图4，该图为本申请实施例提供的一种数据采集系统的结构示意图。

本申请实施例提供的数据采集系统，应用于PET设备，用于采集PET设备上产生的有效事件数据，以便进行符合判断。该系统，包括：事件获取装置410和事件处理装置420；

事件获取装置410，用于按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，将第一标识传输至事件处理装置420；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置420。

在本申请实施例中，有效事件数据携带有光子到达时间和探测到的光子的能量信息，位数较大，而第一标识的位数小于有效事件数据的位数。在实际应用中，可以由事件获取装置410形成有效事件数据，也可以由事件获取装置410的前端电路形成有效事件数据，这里不进行限定。因为在未采集到有效事件数据时，事件获取装置410将位数较少的第一标识传输至事件处理装置420，所以减少了事件获取装置410和事件处理装置420之间的数据传输量，节约系统成本，提高系统性能。并且，由于在每个采集周期内，均有数据传输给事件处理装置420也能够保证在符合判断时时间轴的准确性，保证了符合判断的准确度。本申请实施例对第一标识的具体形式不进行限定，只要第一标识与有效事件数据存在差异，二者能够相互区分即可。作为一个示例，第一标识可以是一位“0”。

在实际应用中，事件获取装置410可以对应一个或多个晶体阵列，在每个采集周期内，获取对应的每个晶体阵列上形成的有效事件数据。在实际应用中，事件获取装置410可以利用现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)实现。

还需要说明的是，事件获取装置410按照采集周期获取有效事件数据，一方面，可以保证在符合判断时时间轴上的正确性；另一方面，在一些可能的设计中，有效事件数据可以仅携带探测到光子在对应采集周期内的时间，而不是以实际的系统时间进行记录，这样在有效事件数据中设置较少的位宽就可以准确记录光子到达时间，能够有效的减少有效事件数据的位数，进一步减小事件获取装置410和事件处理装置420之间的数据传输量。例如，采集周期为500纳秒(ns)，则仅需要在有效事件数据中设置准确记录0-500ns的位数即可实现对光子到达时间的记录，而不需要更长的位宽来准确记录光子到达时间在系统中的实际时间，减小了有效事件数据的位数，降低了数据的传输量。

在上述可能的设计中，仅记录探测到光子的时间在对应采集周期内的时间可以减小有效事件数据的位数，但仍然需要在有效事件数据中设置一定的位宽来保证对一定时长(即一个采集周期)的准确记录，占用的位宽仍然较大。因此，在本申请实施例一些可能的实现方式中，为了进一步减小有效事件数据的位数、降低数据的传输量，有效事件数据还可以仅携带晶体阵列探测到光子在对应采集周期内的相对时间信息。其中，该相对时间信息为探测到光子的时间在采集周期内对应的基本单位时间信息；一个采集周期包括多个时长相等的基本单位时间。

可以理解的是，在有效事件数据内可以仅记录晶体阵列在一个采集周期内的第几个基本单位时间(即相对时间信息)内探测到光子，有效事件数据中仅需设置一定的位宽来记录基本单元时间的信息(即相对时间信息)，而不需要记录实际的时间，可以进一步减小记录光子到达时间所需的位宽，减小有效事件数据的位数、降低数据的传输量。在实际应用中，可以根据实际精度需要对基本单位时间进行具体设定，例如，基本单位时间可以为100皮秒(ps)。则，有效事件数据携带有在一个采集周期的第几个100ps内探测到光子作为对光子达到时间的记录。

事件处理装置420，用于从事件获取装置410输入的数据中识别有效事件数据，以便利用识别出的有效事件数据进行符合事件判断。

可以理解的是，因为第一标识与有效事件数据二者可以相互区分，所以事件处理装置420可以从事件获取装置410输入的数据中识别出有效事件数据，然后根据有效事件数据携带的光子达到时间及其对应的采集周期，即可实现对有效事件数据的排序和符合事件的判断。在实际应用中，事件处理装置420也可以利用FPGA实现，这里不进行限定。下面将结合具体的例子对事件处理装置420进行详细说明，这里先不赘述。

在本申请实施例中，事件获取装置按照采集周期获取PET设备上对应晶体阵列上形成的有效事件数据。当在一个采集周期内未采集到有效事件数据时，事件获取装置将位数小于有效时间数据的第一标识传输至事件处理装置；当在有一个采集周期内采集到有效事件数据时，事件获取装置将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置。事件处理装置从事件获取装置输入的数据中识别出有效事件数据，以便利用识别出的有效事件数据进行符合事件判断。本申请实施例中，在每个采集周期均有数据输出事件处理装置，可以保证在进行符合事件判断时时间轴的准确性。当在一个采集周期内未采集到有效事件时，事件获取装置输出位数较少的第一标识至事件处理装置，减少了事件获取装置和事件处理装置之间的数据传输量，节约系统成本，提高系统性能。

上述内容对如何减小事件获取装置410和事件处理装置420之间的数据传输量、减小系统的使用资源、提高系统性能进行了详细说明，在本申请一些可能的实现方式中，还可以减小事件获取装置410内部读写操作，进一步减少系统的使用资源、提高系统性能，下面详细说明。

参见图5，该图为本申请实施例提供的另一种数据采集系统的结构示意图。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，事件获取装置410，具体可以包括：写入单元411、缓存单元412和读出单元413；

写入单元411的输入端连接对应的晶体阵列，写入单元411的输出端连接缓存单元412的第一端；

写入单元411，用于按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据写入缓存单元412。

在本申请实施例中，写入单元411只有在一个采集周期内获取到有效事件数据时，才将获取到的有效事件数据写入缓存单元412，而在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，并不执行写入缓存单元412的操作，减少了系统的数据写入操作，从而提高了系统的性能。

还需要说明的是，当事件获取装置410对应多个晶体阵列时，写入单元411可以将不同晶体阵列上形成的有效事件数据写入缓存单元412的不同地址上，以保证图像重建的正确性。

读出单元413的输入端连接缓存单元412的第二端，读出单元413的输出端连接事件处理装置420；

读出单元413，用于按照采集周期，读取缓存单元412中存储的数据；当在一个采集周期内未从缓存单元412中读出有效事件数据时，输出第一标识至事件处理装置420；当在一个采集周期内从缓存单元412中读出有效事件数据时，将读出的有效时间数据输出至事件处理装置420，并将缓存单元412中存储读出的有效时间数据的区域清零。

可以理解的是，当读出单元413没有读出数据时，即表示在对应采集周期内对应晶体阵列上没有形成有效事件数据，输出第一标识至事件处理装置420。读出单元413在每个采集周期内无论是否从缓存单元412中读出有效事件数据，均有数据传输至事件处理装置420，可以避免时间轴混乱，保证符合判断的正确。而读出单元413将缓存单元412中存储读出的有效时间数据的区域清零，可以避免有效事件数据的重复读出，导致符合判断出错，影响PET设备的准确性。

在实际应用中，缓存单元412可以是任意一种双端口存储器，以使写入单元411和读出单元413分别连接其两个端口，进行写入和读出操作。作为一个示例，缓存单元412可以是双端口随机存取存储器或先进先出(firs-in-first-out，FIFO)寄存器等。写入单元411和读出单元413可以由FPGA上的处理器实现。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，为了保证时间轴的准确性、避免有效事件数据的时序混乱，写入单元411和读出单元413可以依据乒乓操作的方式进行有效事件数据的传输。在实际应用中，缓存单元412包括的M个存储器412a可以为双端口随机存取存储器。

具体的，缓存单元412可以包括M个存储器412a，M为大于1的整数，写入单元411的输出端连接各个存储器412a的第一端，读出单元413的输入端连接各个存储器412a的第二端。

写入单元411，具体用于当在第i个采集周期获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据写入第j个存储器412a；

读出单元413，具体用于在第i+1个采集周期412a内，读取第j个存储器412a中存储的数据；

其中，j＝i-αM，α为非负整数，1≤j≤M。

在本申请实施例中，写入单元411在相邻两个采集周期获取到的有效事件数据写入不同的存储器412a中，读出单元413在下一个采集周期读取写入单元411在前一个采集周期写入存储器412a中的有效事件。比如，缓存单元412包括奇存储器和偶存储器(即M＝2)，当写入单元411在t0周期内获取到有效事件数据时，将该有效事件数据写入偶存储器；当写入单元411在t1周期内获取到有效事件数据时，将该有效事件数据写入奇存储器；当写入单元411在t2周期内获取到有效事件数据时，将该有效事件数据写入偶存储器；以此类推。然后，在t1周期内，读出单元413读出偶存储器中的数据，并在读出有效事件数据时将偶存储器清零；在t2周期内，读出单元413读出奇存储器中的数据，并在读出有效事件数据时将奇存储器清零；在t3周期内，读出单元413读出偶存储器中的数据，并在读出有效事件数据时将偶存储器清零；以此类推。

图6以M＝2为例示出了具体结构，图7a以M＝2为例示出了写入子单元411的写原理，图7b以M＝2为例示出了读出子单元413的读原理。可以理解的是，M的取值可以根据实际需要设定，具体工作原理与上述说明类似，这里不再一一赘述。

下面对读出单元具体如何判断是否读出有效事件数据以及事件处理装置如何识别出有效事件数据进行举例说明。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，读出单元413，具体可以用于从缓存单元412中读取N位数据，并判断N位数据是否为有效事件数据；当N位数据不是有效事件数据时，输出第一标识至事件处理装置420；当N位数据是有效事件数据时，在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至事件处理装置420，并将缓存单元412中存储读出的有效时间数据的区域清零。

在本申请实施例中，N为有效事件数据的位数。因为读出单元412在读出有效事件数据后将缓存单元清零，所以若写入单元411未写入数据(即缓存单元412中不存在有效事件数据)时，读出单元413读出N位0。而当缓存单元412中存在有效事件数据时，读出单元413读出N位数据即可直接将有效事件数据读出，简化流程。并且，为了便于事件处理装置420的有效事件数据读出，读出单元413在识别出有效事件数据前添加第二标识后输出至事件处理装置420，以使事件处理装置420可以利用第一标识和第二标识的不同识别出输入的有效事件数据。

需要说明的是，为了识别出有效事件数据，第一标识和第二标识中至少存在一位不相同的数据。在本申请实施例中，第一标识和第二标识的位数均大于或等于P，且第一标识的前P位和第二标识的前P位不同，可以是第一标识的前P位和第二标识的前P位全不相同，也可以是第一标识的前P位和第二标识的前P位不全相同，这里不进行限定。

在一些可能的场景中，事件获取装置410对应有多个晶体阵列，写入单元411可以将不同晶体阵列上形成的有效事件数据写入缓存单元412的不同地址上，则读出单元413在读出数据时，逐一从缓存单元412的每个地址上读取N数据，并判断读出的数据是否为有效事件数据。当一个采集周期内输出的数据数量不定时，读出单元413在读取了每个地址上的数据后，可以将第三标识输出至事件处理装置420作为本次采集周期数据输出的结束标志，以便事件处理装置420进行有效事件数据的处理和符合判断。需要说明的时，第三标识需要与第一标识及第二标识存在不同，具体可以根据实际情况设定，这里不进行限定。

事件处理装置420，具体用于读取输入数据的前P位；基于读取的P位数据，识别输入数据中的有效事件数据。

可以理解的是，事件处理装置420根据读取的P位数据，即可区分出第一标识和有效事件数据，完成对输入数据中有效事件数据的识别。

在一些可能的设计中，当一个采集周期内输出的数据数量确定时，第一标识可以为“0”，第二标识可以为“1”。当写入单元411未获取到有效事件数据时，读出单元413从缓存单元412中读出N位0，输出“0”(即第一标识)至事件处理装置420；当写入单元411获取到有效事件数据并写入缓存单元412时，读出单元413从缓存单元412中获取的N位数据非零，即得到有效事件数据，读出单元413将读出的数据前增加“1”(即第二标识)后输出至事件处理装置420。然后，事件处理装置420从输入的数据中读取1位数据，若读出的数据为“0”，则丢弃；若读出的数据为“1”，则读取“1”后的N位数据得到有效事件数据。

在另一些可能的设计中，当一个采集周期内输出的数据数量不定时，第一标识可以为“0”、第二标识可以为“10”、第三标识可以为“110”。当写入单元411未获取到有效事件数据时，读出单元413从缓存单元412中读出N位0，输出“0”(即第一标识)至事件处理装置420；当写入单元411获取到有效事件数据并写入缓存单元412时，读出单元413从缓存单元412中获取的N位数据非零，即得到有效事件数据，读出单元413将读出的数据前增加“10”(即第二标识)后输出至事件处理装置420。当读出单元413完成对缓存单元412上每个对应晶体阵列对应地址中数据的读取后，输出“110”(即第三标识)作为一个采集周期的结束标志至事件处理装置420。然后，事件处理装置420从输入的数据中先读取1位数据，若读出的数据为“0”，则丢弃；若读出的数据为“1”，则继续读出1位数据。当继续读出的1位数据为“0”时，读出“0”后N位数据得到有效事件数据；当继续读出的1位数据为“1”时，继续读出1位数据并将读出的数据(即“110”)丢弃，结束对本轮采集周期内有效事件数据的读取，以对本轮采集周期内读出的有效事件数据进行排序和符合判断。

方法实施例：

基于上述实施例提供的数据采集系统，本申请实施例还提供了一种数据采集方法，应用于上述实施例提供的数据采集系统事件获取装置。可以理解的是，数据采集系统所包括的事件获取装置和事件处理装置均可以利用FPGA实现。

参见图8，该图为本申请实施例提供的一种数据采集方法的流程示意图。

本实施例提供的数据采集方法，包括：

S801：事件获取装置按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据。

S802：当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，事件获取装置将第一标识传输至事件处理装置。

S803：当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，事件获取装置将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置。

在本实施例中，事件获取装置在一个采集周期内未获取到有效事件数据时将第一标识传输至事件处理装置，当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置，使得事件处理装置可以从事件获取装置输入的数据中识别有效事件数据，并利用识别出的有效事件数据进行符合事件判断。

在实际应用中，可以由事件获取装置形成有效事件数据，也可以由事件获取装置的前端电路形成有效事件数据，这里不进行限定。有效事件数据携带有光子到达时间和探测到的光子的能量信息，位数较大，而第一标识的位数小于有效事件数据的位数。在未采集到有效事件数据时，事件获取装置将位数较少的第一标识传输至事件处理装置，所以减少了事件获取装置和事件处理装置之间的数据传输量，节约系统成本，提高系统性能。并且，由于在每个采集周期内，均有数据传输给事件处理装置，也能够保证在符合判断时时间轴的准确性，保证了符合判断的准确度。

S804：事件处理装置从事件获取装置输入的数据中识别有效事件数据，以便利用识别出的有效事件数据进行符合事件判断。

需要说明的是，本实施例中第一标识与有效事件数据存在差异，二者能够相互区分。因为第一标识与有效事件数据二者可以相互区分，所以事件处理装置可以从事件获取装置输入的数据中识别出有效事件数据，然后根据有效事件数据携带的光子达到时间及其对应的采集周期，即可实现对有效事件数据的排序和符合事件的判断。

在本实施例一些可能的实现方式中，为了进一步减小有效事件数据的位数、降低数据的传输量，有效事件数据可以仅携带晶体阵列探测到光子在对应采集周期内的相对时间信息。则，步骤S801具体可以包括：

S8011：事件获取装置判断对应的晶体阵列上是否探测到光子。

S8012：当在目标采集周期内对应晶体阵列上探测到光子时，事件获取装置依据探测到光子的时间在目标采集周期内对应的基本单位时间信息，得到相对时间信息。

在本实施例中，目标采集周期为任意一个采集周期，目标采集周期包括多个时长相等的基本单位时间，有效事件数据携带该相对时间信息。可以理解的是，有效事件数据内仅记录晶体阵列在一个采集周期内的第几个基本单位时间(即相对时间信息)内探测到光子时，在有效事件数据中仅需设置一定的位宽来记录基本单元时间的信息(即相对时间信息)，而不需要记录实际的时间，可以进一步减小记录光子到达时间所需的位宽，减小有效事件数据的位数、降低数据的传输量。

在实际应用中，可以根据实际精度需要对基本单位时间进行具体设定，例如，基本单位时间可以为100皮秒(ps)。则，有效事件数据携带有在一个采集周期的第几个100ps内探测到光子作为对光子达到时间的记录。

在本实施例一些可能的实现方式中，事件获取装置，具体可以包括：写入单元、缓存单元和读出单元；写入单元的输入端连接对应的晶体阵列，写入单元的输出端连接缓存单元的第一端；读出单元的输入端连接缓存单元的第二端，读出单元的输出端连接事件处理装置。

需要说明的是，写入单元和读出单元均可以利用任意一种处理器设备实现，如写入单元和读出单元可以是FPGA上的两个处理器等。缓存单元是与写入单元和读出单元连接的存储器，写入单元可以向缓存单元中写入数据，读出单元可以从缓存单元中读出数据。在实际应用中，缓存单元可以是任意一种双端口存储器，以使写入单元和读出单元分别连接其两个端口，进行写入和读出操作。作为一个示例，缓存单元可以是双端口随机存取存储器或先进先出(firs-in-first-out，FIFO)寄存器等。

则，如图9所示，该方法具体可以包括：

S901：写入单元按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据。

S902：当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，写入单元将获取到的有效事件数据写入缓存单元。

S903：读出单元按照采集周期，读取缓存单元中存储的数据。

S904：当在一个采集周期内未从缓存单元中读出有效事件数据时，读出单元输出第一标识至事件处理装置。

S905：当在一个采集周期内从缓存单元中读出有效事件数据时，读出单元将读出的有效事件数据输出至事件处理装置，并将缓存单元中存储读出的有效事件数据的区域清零。

在本实施例中，写入单元只有在一个采集周期内获取到有效事件数据时，才将获取到的有效事件数据写入缓存单元，而在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，并不执行写入缓存单元的操作，减少了系统的数据写入操作，从而提高了系统的性能。在实际应用中，写入单元和读出单元执行步骤可以同时进行，这里对二者执行步骤的时间顺序不进行限定。

在本实施例一些可能的实现方式中，为了保证时间轴的准确性、避免有效事件数据的时序混乱，写入单元和读出单元可以依据乒乓操作的方式进行有效事件数据的传输。在实际应用中，缓存单元包括的M个存储器可以为双端口随机存取存储器。则，步骤S902具体可以包括：

当在第i个采集周期获取到有效事件数据时，写入单元将获取到的有效事件数据写入第j个存储器；j＝i-αM，α为非负整数，1≤j≤M；

步骤S903，具体可以包括：

读出单元在第i+1个采集周期内，读取第j个存储器中存储的数据。

在本实施例中，写入单元在相邻两个采集周期获取到的有效事件数据写入不同的存储器中，读出单元在下一个采集周期读取写入单元在前一个采集周期写入存储器中的有效事件。比如，缓存单元包括奇存储器和偶存储器(即M＝2)，当写入单元在t0周期内获取到有效事件数据时，将该有效事件数据写入偶存储器；当写入单元在t1周期内获取到有效事件数据时，将该有效事件数据写入奇存储器；当写入单元在t2周期内获取到有效事件数据时，将该有效事件数据写入偶存储器；以此类推。然后，在t1周期内，读出单元读出偶存储器中的数据，并在读出有效事件数据时将偶存储器清零；在t2周期内，读出单元读出奇存储器中的数据，并在读出有效事件数据时将奇存储器清零；在t3周期内，读出单元读出偶存储器中的数据，并在读出有效事件数据时将偶存储器清零；以此类推。

在本实施例一些可能的实现方式中，为了便于事件处理装置的有效事件数据读出，步骤S905具体可以包括：

读出单元在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至事件处理装置。

可以理解的是，读出单元在识别出有效事件数据前添加第二标识后输出至事件处理装置，以使事件处理装置可以利用第一标识和第二标识的不同识别出输入的有效事件数据。需要说明的是，为了识别出有效事件数据，第一标识和第二标识中至少存在一位不相同的数据。

这里需要说明的是，事件获取装置即上述系统实施例提供的事件获取装置410，具体说明可以参照上述相关内容，这里不再详细说明。

在本实施例一些可能的实现方式中，事件获取装置当缓存单元事件获取装置在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至事件处理装置，步骤S804具体可以包括：

S8041：事件获取装置读取输入的数据的前P位。

S8042：事件获取装置基于读取的P位数据，判断输入数据是否包括有效事件数据；若是，则执行步骤S8043。

S8043：事件获取装置根据P位数据，从输入的数据中获取有效事件数据。

可以理解的是，为了识别出有效事件数据，第一标识和第二标识中至少存在一位不相同的数据。在本实施例中，第一标识和第二标识的位数均大于或等于P，且第一标识的前P位和第二标识的前P位不同，可以是第一标识的前P位和第二标识的前P位全不相同，也可以是第一标识的前P位和第二标识的前P位不全相同，这里不进行限定。事件处理装置根据读取的P位数据，即可区分出第一标识和有效事件数据，完成对输入数据中有效事件数据的识别。

这里需要说明的是，事件处理装置即上述系统实施例提供的事件处理装置420，具体说明可以参照上述相关内容，这里不再详细说明。

在本实施例中，事件获取装置按照采集周期获取PET设备上对应晶体阵列上形成的有效事件数据。当在一个采集周期内未采集到有效事件数据时，事件获取装置将位数小于有效时间数据的第一标识传输至事件处理装置；当在有一个采集周期内采集到有效事件数据时，事件获取装置将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置，以便事件处理装置从事件获取装置输入的数据中识别出有效事件数据进行符合事件判断。本申请实施例中，在每个采集周期均有数据输出事件处理装置，可以保证在进行符合事件判断时时间轴的准确性。当在一个采集周期内未采集到有效事件时，事件获取装置输出位数较少的第一标识至事件处理装置，减少了事件获取装置和事件处理装置之间的数据传输量，节约系统成本，提高系统性能。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

还需要说明的是，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。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种数据采集系统，其特征在于，包括：事件获取装置和事件处理装置；

所述事件获取装置，用于按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，将第一标识传输至所述事件处理装置；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据传输至所述事件处理装置；所述第一标识的位数小于所述有效事件数据的位数；

所述事件处理装置，用于从所述事件获取装置输入的数据中识别所述有效事件数据，以便利用识别出的所述有效事件数据进行符合事件判断；

所述事件获取装置，包括：写入单元、缓存单元和读出单元；

所述缓存单元包括M个存储器；M为大于1的整数；

所述写入单元的输出端连接各个所述存储器的第一端；

所述写入单元，具体用于当在第i个采集周期获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据写入第j个所述存储器；j＝i-αM，α为非负整数，1≤j≤M；

所述读出单元的输入端连接各个所述存储器的第二端；

所述读出单元，具体用于在第i+1个采集周期内，读取第j个所述存储器中存储的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述有效事件数据携带晶体阵列探测到光子在对应采集周期内的时间。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述有效事件数据携带晶体阵列探测到光子在对应采集周期内的相对时间信息；

其中，所述相对时间信息为探测到光子的时间在采集周期内对应的基本单位时间信息；一个采集周期包括多个时长相等的基本单位时间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，

所述写入单元的输入端连接对应的晶体阵列，所述写入单元的输出端连接所述缓存单元的第一端；

所述写入单元，用于按照所述采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，将获取到的有效事件数据写入所述缓存单元；

所述读出单元的输入端连接所述缓存单元的第二端，所述读出单元的输出端连接所述事件处理装置；

所述读出单元，用于按照所述采集周期，读取所述缓存单元中存储的数据；当在一个采集周期内未从所述缓存单元中读出有效事件数据时，输出所述第一标识至所述事件处理装置；当在一个采集周期内从所述缓存单元中读出有效事件数据时，将读出的有效事件数据输出至所述事件处理装置，并将所述缓存单元中存储所述读出的有效事件数据的区域清零。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述存储器为双端口随机存取存储器。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述读出单元，具体用于从所述缓存单元中读取N位数据，并判断所述N位数据是否为有效事件数据；当所述N位数据不是有效事件数据时，输出所述第一标识至所述事件处理装置；当所述N位数据是有效事件数据时，在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至所述事件处理装置，并将所述缓存单元中存储所述读出的有效事件数据的区域清零；

所述事件处理装置，具体用于读取输入数据的前P位；基于读取的P位数据，识别所述输入数据中的有效事件数据；

其中，N为所述有效事件数据的位数；所述第一标识和所述第二标识的位数均大于或等于P，且所述第一标识的前P位和所述第二标识的前P位不同。

7.一种数据采集方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的数据采集系统；所述方法包括：

事件获取装置按照采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；

当在一个采集周期内未获取到有效事件数据时，所述事件获取装置将第一标识传输至事件处理装置；当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，所述事件获取装置将获取到的有效事件数据传输至事件处理装置；所述第一标识的位数小于所述有效事件数据的位数；

所述事件处理装置从所述事件获取装置输入的数据中识别所述有效事件数据，以便利用识别出的所述有效事件数据进行符合事件判断；

所述事件获取装置，包括：写入单元、缓存单元和读出单元；

所述缓存单元包括M个存储器；M为大于1的整数；所述方法还包括：

当在第i个采集周期获取到有效事件数据时，所述写入单元将获取到的有效事件数据写入第j个所述存储器；j＝i-αM，α为非负整数，1≤j≤M；

在第i+1个采集周期内，读取第j个所述存储器中存储的数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据，具体包括：

所述事件获取装置判断对应的晶体阵列上是否探测到光子；

当在目标采集周期内对应晶体阵列上探测到光子时，所述事件获取装置依据探测到光子的时间在所述目标采集周期内对应的基本单位时间信息，得到相对时间信息；

其中，所述目标采集周期为任意一个采集周期，所述目标采集周期包括多个时长相等的基本单位时间，所述有效事件数据携带所述相对时间信息。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述写入单元的输入端连接对应的晶体阵列，所述写入单元的输出端连接所述缓存单元的第一端；所述读出单元的输入端连接所述缓存单元的第二端，所述读出单元的输出端连接所述事件处理装置；所述方法具体包括：

所述写入单元按照所述采集周期，获取对应晶体阵列上形成的有效事件数据；

当在一个采集周期内获取到有效事件数据时，所述写入单元将获取到的有效事件数据写入所述缓存单元；

所述读出单元按照所述采集周期，读取所述缓存单元中存储的数据；

当在一个采集周期内未从所述缓存单元中读出有效事件数据时，所述读出单元输出所述第一标识至所述事件处理装置；

当在一个采集周期内从所述缓存单元中读出有效事件数据时，所述读出单元将读出的有效事件数据输出至所述事件处理装置，并将所述缓存单元中存储所述读出的有效事件数据的区域清零。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述读出单元将读出的有效事件数据输出至所述事件处理装置，具体包括：

所述读出单元在读出的有效事件数据前添加第二标识后输出至所述事件处理装置。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述事件处理装置从所述输入的数据中识别所述有效事件数据，具体包括：

所述事件处理装置读取所述输入的数据的前P位；

所述事件处理装置基于读取的P位数据，判断所述输入数据是否包括有效事件数据；

若是，则所述事件处理装置根据所述P位数据，从所述输入的数据中获取有效事件数据；

其中，所述第一标识和所述第二标识的位数均大于或等于P，且所述第一标识的前P位和所述第二标识的前P位不同。

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