CN110971796A - 一种基于SiPM的超快相机及其成像方法 - Google Patents

一种基于SiPM的超快相机及其成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SiPM的超快相机及其成像方法，属于探测器及光子成像领域，包括晶体探测器模块，其中，晶体探测器模块包括迟滞比较电路，用于将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号，单事件处理模块，用于根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号，同时对标准的电信号(符合的闪烁脉冲)数据集进行采集，并进行时间甄别和位置甄别生成符合线并打包成数据帧发出，CCD型光子计数成像系统模块，用于控制曝光开始并接收转换的数字信号和符合线并重建处理图像，显示在可视屏幕上，通过将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号，减少了产生非最佳成像的可能性以及减少了核成像期间的设置时间。

Description

一种基于SiPM的超快相机及其成像方法
技术领域
本发明涉及探测器及光子成像领域，尤其涉及一种基于SiPM的超快相机及其成像方法。
背景技术
当前，伽马相机成像技术及系统在生命科学或生物医学领域的众多方面(如基因学、遗传学等)研究中发挥着重要作用，尤其在精准医疗和靶向诊疗中，它是认识、诊断、治疗疾病以及新药物研发的重要手段或途径，不仅推动了分子生物学和分子医学的发展，而且促进了分子成像技术的进步。借助针孔γ射线成像的分子探针，以此获得活体基因和代谢具体情况的图像，这对药物或细胞的特定分子的运动情况进行观察和记忆具有重要的研究意义。
现有技术中常见的单光子设备为Gamma相机(Gamma Camera)，其为二维成像设备，结构上多为单平板探测器结构，在此基础上进行多角度扫描，并进行三维重建处理可以获取组织的三维断层图像，此类设备为单光子发射断层成像技术(Single Photon EmissionComputed Tomography，SPECT)，其所研制的放射性药物针孔伽马成像系统主要通过放射性药物释放出的γ射线与小动物发生作用后，携带小动物信息的γ射线，穿过厚针孔与闪烁体发生作用后被转换为可见光，微弱光线再由MCP(Micro Channel Plate)像增强器增强，然后通过CCD(Charge-coupled Device)相机采集得到伽马图像。
SiPM(硅光电倍增管)广泛应用于高能物理及核医学(PET)等领域，最近几年来在核医学领域发展迅速，被广泛认为是可以未来极微弱光探测器的发展方向。SiPM(SiliconPhotomultipliers)硅光电倍增管由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成，由于其自身带有很高的增益，因此在信号读出电路不需要额外增加很高的增益，这也是它在电路设计上变得非常简单。此外由于对磁场不敏感、光电转换效率高、工作电压低、模块体积小等优点，是最有潜力的新型伽玛射线成像探测器，有望取代常规的位置灵敏光电倍增管，用于开发新一代高性能SPECT和PET。
超快相机是指能够对时间尺度在纳米、皮秒甚至飞秒量级的瞬态过程进行记录的装置，超快相机的一个重要技术指标是时间分辨率，即能够记录并区分开的两个过程之间的最小时间间隔。
目前技术过程中由于受MCP像增强器和CCD摄像机等器件空间分辨率的局限和噪声的影响，所获得的伽马图像严重退化，难以真实反映出放射性药物在小动物体内的真实空间分布，用于验证、维护和校准照相机的日常护理过程耗费的人工较大，且存在着相机曝光时间长、灵敏度低的问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种基于SiPM的超快相机及其成像方法，通过将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号，减少了产生非最佳成像的可能性以及减少了核成像期间的设置时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种基于SiPM的超快相机，包括晶体探测器模块，用于探测伽马光子束的变化，并进行激发和光电转换输出相应电平信号(闪烁脉冲)，其中，晶体探测器模块包括迟滞比较电路，输出相应阈值的电平信号给单事件处理模块，单事件处理模块，用于根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号发出给CCD型光子计数成像系统模块，CCD型光子计数成像系统模块，用于控制曝光开始并重建处理图像，显示在可视屏幕上，通过将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号，减少了产生非最佳成像的可能性以及减少了核成像期间的设置时间。
本发明优选地技术方案在于，晶体探测器模块还包括阈值设置电路，阈值设置电路用于根据需要设置第一阈值和第二阈值，将预设阈值输出给迟滞比较电路，迟滞比较电路在正向信号的幅值大于第一阈值时，输出高电平信号给单事件处理模块；迟滞比较电路在正向信号的幅值小于第二阈值时，输出低电平信号给单事件处理模块，可以减少成像时间。
本发明优选地技术方案在于，晶体探测器模块包括SiPM供电电路、闪烁晶体模块以及SiPM光电转换模块，SiPM供电电路包括SiPM驱动电路，用于给SiPM光电转换模块提供工作电压，闪烁晶体模块，用于接收伽马光子射线，并输出闪烁光子给CCD光子计数成像系统模块，SiPM光电转换模块，用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理，使其能够传输到后级的单事件处理模块。
本发明优选地技术方案在于，SiPM供电电路还包括温度传感器，用于将检测到的温度信息转化为数字信号输出给SiPM驱动电路，温度传感器的作用是可以用来调节SiPM的工作效益，温度会影响性能，可以控制温度保证SiPM的工作效益。
本发明优选地技术方案在于，SiPM光电转换模块包括光敏探测器、信号调理电路、迟滞比较电路以及差分放大器，光敏探测器用于探测伽马光子束的变化进行光电转换，并输出相应电信号(闪烁脉冲)给信号调理电路，信号调理电路用于将信号进行调理输出的标准电信号输出给迟滞比较电路，迟滞比较电路用于输出相应阈值的电信号给差分放大器，差分放大器用于将SiPM电信号放大(模拟信号)，传输到单事件处理模块上。
本发明优选地技术方案在于，单事件处理模块包括ADC电路、时间提取电路以及FPGA电路，ADC电路，用于先对接收到的模拟信号其进行滤波和成形，实现波形数字化输出给FPGA电路，时间提取电路，用于进行时间提取，输出一个脉冲信号给FPGA电路，FPGA电路，用于进行时间甄别、能量甄别以及位置甄别得到时间信息、位置信息和符合线打包，同时根据高电平时间检测电平信号，校准时间信息并输出曝光开始或者结束的信号给CCD光子计数成像系统模块。
本发明优选地技术方案在于，CCD光子计数成像系统模块包括光子计数成像增强器、CCD摄像机、图像采集重建系统以及图像后处理及显示模块，光子计数成像增强器，用于将接收到的光子信号进行放大和增强，输出增强后的光子脉冲给CCD摄像机，CCD摄像机，用于根据曝光开始/结束信号接收光子感应光线，并将影像转变成数字信号，可以实时采集伽马图像，输出图像给图像采集重建系统，图像采集重建系统，用于对CCD摄像机的图像进行采集并处理，将转化为数字量存储的图像输出给图像后处理及显示模块。
本发明优选地技术方案在于，光子计数成像增强器要求计数速率F≤102/cm2·s，实际上光电倍增管的光阴极和各倍增管极还有热电子发射，即在没有入射光时，还有暗计数也称背景计数。虽然可以用降低管子的工作温度、选用小面积光阴极以及选择最佳甄别电平等措施使暗计数率Rd降到最小，但对于极微弱的光信号而言，仍是一个不可忽视的噪声来源，为了保证工作效益，所以要控制暗计数速率。
本发明优选地技术方案在于，光子计数成像增强器输出的光子脉冲高度呈高斯式分布，以利于后续成像处理。
一种基于SiPM的超快相机的成像方法，包括至少以下步骤：
步骤S1：启动SiPM驱动电路，其温度传感器监测SiPM的温度，并为SiPM光电转换模块提供相应工作电压。
步骤S2：使正电子湮灭产生一对伽马光子射线，闪烁晶体模块吸收伽马光子被阻挡产生的沉积能量并形成闪烁光子；
步骤S3：SiPM光电转换模块用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理；同时，光子计数成像增强器将接收到的光子信号进行放大和增强。
步骤S4：单事件处理模块对标准的电信号(符合的闪烁脉冲)数据集进行采集，并进行时间甄别和位置甄别生成符合线并打包成数据帧发出给图像采集重建系统；同时根据下降沿电平信号，输出曝光停止信号给CCD摄像机。
步骤S5：单事件处理模块的FPGA电路根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号给光子计数成像增强器。
步骤S6：CCD计数成像增强器根据曝光开始信号接收光子感应光线，若接收到开始信号，则将影像转变成数字信号，实时采集伽马图像，并进行步骤S7；若接收到结束信号，则暂停接收光子信号，进行步骤S3。
步骤S7：图像采集重建系统对CCD摄像机的图像进行采集并处理，同时接收时间信息和位置信息和符合线，通过迭代(如ART，ML-EM算法)的方法重建湮灭事件发生的在空间中的位置分布，并以断层的方式显示出来；同时输出一个反馈信号(上升沿)给FPGA电路，将CCD摄像机所输出的图像转化为数字量存储，并输送给图像后处理及显示模块。
步骤S8：图像后处理及显示模块接收到成像信息并进行降噪处理，再对多帧图像进行叠加，得到完整的图像并数据储存以及可视化显示，通过软件甄别得到生物体的代谢图与标记化合物在生物体内的空间分布图。
本发明的有益效果为：
通过将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号，减少了产生非最佳成像的可能性以及减少了核成像期间的设置时间，减少了产生非最佳成像的操作错误或其它困难的可能性，减少了实施患者成像过程所需的人员以及简化了质量控制过程、成像期间设置过程和与核成像设备相关的其它操作，且本发明的基于数字SiPM的超快相机使用SiPM作为传感器，SiPM具有体积小，便于研制成探测器阵列的形式，可在低偏压下工作，具有良好的抗磁场干扰和耐机械冲击性能；具有高增益、高光子探测效率、快速响应、以及优良的时间分辨率和宽光谱响应范围等优点。
附图说明
图1是本发明基于数字SiPM的超快相机的结构框图；
图2是本发明基于数字SiPM的超快相机系统结构示意图；
图3是本发明基于数字SiPM的超快相机成像方法的步骤示意图；
图4是本发明中光子计数型像增强器输出的脉冲高度分布图。
图中：
100、晶体探测器模块；110、SiPM供电电路；111、温度传感器；112、SiPM驱动电路；120、闪烁晶体模块；130、SiPM光电转换模块；131、光敏探测器；132、信号调理电路；133、阈值设置电路；134、迟滞比较电路；135、差分放大器；200、单事件处理模块；210、ADC电路；220、时间提取电路；230、FPGA电路；300、CCD光子计数成像系统模块；310、光子计数成像增强器；320、CCD摄像机；330、图像采集重建系统；340、图像后处理及显示模块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明提供的基于数字SiPM的超快相机的结构框图，包括
包括晶体探测器模块100、单事件处理模块200以及CCD型光子计数成像系统模块300；
晶体探测器模块100包括迟滞比较电路134；
晶体探测器模块100用于探测伽马光子束的变化，并进行激发和光电转换输出相应电平信号(闪烁脉冲)给所述单事件处理模块200，其中，迟滞比较电路134用于将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，再输出相应阈值的电平信号给单事件处理模块200，单事件处理模块200，用于根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号给CCD型光子计数成像系统模块300，CCD型光子计数成像系统模块300，用于控制曝光开始并重建处理图像，显示在可视屏幕上，其中，晶体探测器模块100输出标准的电平信号(闪烁脉冲)给单事件处理模块200，单事件处理模块200输出曝光开始信号，同时对标准的电信号(符合的闪烁脉冲)数据集进行采集，并进行时间甄别和位置甄别生成符合线并打包成数据帧发出给CCD型光子计数成像系统模块300，通过将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号，减少了产生非最佳成像的可能性以及减少了核成像期间的设置时间。
进一步地，晶体探测器模块100还包括阈值设置电路133，阈值设置电路133用于根据需要设置第一阈值和第二阈值，将预设阈值输出给迟滞比较电路134，迟滞比较电路134在正向信号的幅值大于第一阈值时，输出高电平信号给单事件处理模块200，迟滞比较电路134在正向信号的幅值小于第二阈值时，输出低电平信号给单事件处理模块200，可以减少成像时间。
进一步地，晶体探测器模块100包括SiPM供电电路110、闪烁晶体模块120以及SiPM光电转换模块130；
SiPM供电电路110包括SiPM驱动电路112，分别连接于所述晶体探测器模块和所述温度传感器，为所述晶体探测器模块提供工作所需的偏置电压，并能根据所述周围环境温度的变化自动调节所述偏置电压，用于给所述SiPM光电转换模块130提供工作电压；
闪烁晶体模块120，用于接收正电子湮灭产生的每一对伽马光子射线，晶体吸收伽马光子被阻挡产生的沉积能量并被激发到高能级，并以一定的发光衰减时间退激同时各向同性地形成闪烁光子，其中，闪烁晶体模块120接收伽马光子射线，并输出闪烁光子给光敏探测器件131和光子计数成像增强器310；
SiPM光电转换模块130，用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理，使其能够传输到后级的单事件处理模块200。
进一步地，SiPM供电电路110还包括温度传感器111，用于将检测到的温度信息转化为数字信号输出给SiPM驱动电路112。
进一步地，SiPM光电转换模块130模块，用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理。结构上包括光敏探测器131、信号调理电路132、阈值设置电路133、迟滞比较电路134以及差分放大器135；
信号传输上，由光敏探测器131输出初始的电平信号给信号调理电路132，随后信号调理电路132将信号进行调理输出的标准电信号和阈值设置电路输出阈值一同输入给迟滞比较电路134，最后迟滞比较电路134输出相应阈值的电信号给差分放大器135，其中，光敏探测器件131，用于探测伽马光子束的变化进行光电转换，并输出相应电信号(闪烁脉冲)给信号调理电路132；信号调理电路132，用于将光电转换而来的初始电信号进行消抖、保护、滤波转换为标准电信号给迟滞比较电路134；同时，阈值设置电路133用于将所述正向信号的幅值与预设阈值进行比较，提供并根据需要设置所述第一阈值和所述第二阈值，将预设阈值输出给迟滞比较电路134；迟滞比较电路134，用于将所述正向信号的幅值与预设阈值进行比较，输出相应阈值的电平信号给差分放大器135；差分放大器135，用于将SiPM电信号放大(模拟信号)，使其能够传输到后级的单事件处理模块200。
进一步地，单事件处理模块200包括ADC电路210、时间提取电路220以及FPGA电路230；
ADC电路210，用于先对接收到的模拟信号其进行滤波和成形，实现波形数字化输出给FPGA电路230；
时间提取电路220，用于进行时间提取，输出一个脉冲信号给FPGA电路230。
FPGA电路230，连接于迟滞比较电路，用于检测电平信号，判断在预设时长内高电平信号所占时间是否达到第一设定值，若达到则判定曝光开始，输出曝光开始信号；在输出曝光开始信号后，继续判断在预设时长内高电平信号所占时间是否达到第二设定值，若达到则判定曝光结束，输出曝光结束信号；其中，第一预设值大于第二预设值，用于进行时间甄别、能量甄别以及位置甄别得到时间信息、位置信息和符合线打包，同时根据高电平时间检测电平信号，校准时间信息并输出曝光开始或者结束的信号给CCD光子计数成像系统模块300。
进一步地，CCD光子计数成像系统模块300包括光子计数成像增强器310、CCD摄像机320、图像采集重建系统330以及图像后处理及显示模块340；
光子计数成像增强器310，像增强器由光阴极、二级MCP和荧光屏组成,要求有较高的辐射增益、较低的暗噪声以及良好的荧光屏弛豫时间，用于将接收到的光子信号进行放大和增强，输出增强后的光子脉冲给CCD摄像机320；
CCD摄像机320，连接于所述像增强器，要求帧频高，读出噪声低，用于根据曝光开始/结束信号接收光子感应光线，并将影像转变成数字信号，可以实时采集伽马图像，输出图像给图像采集重建系统330；
图像采集重建系统330，连接于所述CCD摄像机，能自动、快速地把高帧频CCD摄像机320输出的面阵图像转换成数字量存储，并输入到图像后处理及显示模块中进行数据处理，将转化为数字量存储的图像输出给所述图像后处理及显示模块340。
进一步地，光子计数成像增强器310要求计数速率F≤102/cm2·s，实际上光电倍增管的光阴极和各倍增管极还有热电子发射，即在没有入射光时，还有暗计数也称背景计数。虽然可以用降低管子的工作温度、选用小面积光阴极以及选择最佳甄别电平等措施使暗计数率Rd降到最小，但对于极微弱的光信号而言，仍是一个不可忽视的噪声来源，为了保证工作效益，所以要控制暗计数速率。
进一步地，光子计数成像增强器310输出的光子脉冲高度呈高斯式分布，以利于后续成像处理。
一种基于SiPM的超快相机的成像方法，包括至少以下步骤：
步骤S1：启动SiPM驱动电路112，其温度传感器111监测SiPM的温度，并为SiPM光电转换模块130提供相应工作电压。
步骤S2：使正电子湮灭产生一对伽马光子射线，闪烁晶体模块120吸收伽马光子被阻挡产生的沉积能量并形成闪烁光子；
步骤S3：SiPM光电转换模块130用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理；同时，光子计数成像增强器310将接收到的光子信号进行放大和增强。
步骤S4：单事件处理模块200对标准的电信号(符合的闪烁脉冲)数据集进行采集，并进行时间甄别和位置甄别生成符合线并打包成数据帧发出给图像采集重建系统330；同时根据下降沿电平信号，输出曝光停止信号给CCD摄像机320。
步骤S5：单事件处理模块200的FPGA电路230根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号给光子计数成像增强器310。
步骤S6：CCD光子计数成像增强器310根据曝光开始信号接收光子感应光线，若接收到开始信号，则将影像转变成数字信号，实时采集伽马图像，并进行步骤S7；若接收到结束信号，则暂停接收光子信号，进行步骤S3。
步骤S7：图像采集重建系统330对CCD摄像机320的图像进行采集并处理，同时接收时间信息和位置信息和符合线，通过迭代(如ART，ML-EM算法)的方法重建湮灭事件发生的在空间中的位置分布，并以断层的方式显示出来；同时输出一个反馈信号(上升沿)给FPGA电路，将CCD摄像机所输出的图像转化为数字量存储，并输送给图像后处理及显示模块340。
步骤S8：图像后处理及显示模块340接收到成像信息并进行降噪处理，再对多帧图像进行叠加，得到完整的图像并数据储存以及可视化显示，通过软件甄别得到生物体的代谢图与标记化合物在生物体内的空间分布图。
具体工作原理为，测试开始前首先应测量圆柱形塑料盒(直径80mm，高5mm)的体积，将准备好的放射性核素(99m Tc)稀释到需要的体积(圆柱形塑料盒的体积)，并将其吸到注射器内，使用剂量校准器精确测量注射器内的放射性活度A Sr，然后应将注射器内放射源注射入塑料盒内，保证注满整个容器，应立即使用剂量校准器，测量注射器内剩余的放射性活度ARes，并将读数与原始读数相减，便获得了在模体准备时模体内的活度，Acals＝ASr-ARes，并记录测量放射性活度时(测量ASr时间和测量ARes)的具体时间，此时间应该与双核素系统计算机时间保持一致。本次实验测量注射前的放射性活度为1.04m Ci，注射后注射器内剩余的活度为64μCi。实验获取的数据为两维矩阵(96*80)，根据探测器晶体的物理位置和采集的方式，从所有组测试数据中选取轴向每个探测器单元所对应的一组数据(方法类似于PET灵敏度中采用的方法)，对所有探测器晶体对应的数据在垂直于运动方向汇总以形成不大于30mm宽的线扩展函数。在CFOV范围内的探测器晶体所对应的数据的线扩展函数，以象素为单位测量FWHM，即为该组数据的空间分辨率。
CCD芯片的前端部分驱动电路位于成像系统探测器内，CCD像素处理获取电路，图像采集/暂存/预处理等软硬件电路，位于前置电路盒内，探测器与前置电路盒之间采用多芯扁平线连接，前置电路盒与计算机之间采用RJ45网络进行通信。计算机需要向前置电路盒获取图像数据时，通过RJ45网络发送获取图像命令，γ射线通过针孔进入探测器，CCD获得图像电荷的积累，在给定时间内前置电路盒内的FPGA和ADC像素转换电路通过CCD图像获取逻辑暂存图像信息；在图像数据通过RJ45网络接口发送给计算机之前，FPGA还需要完成以下几个步骤：
S1、删除伪信号；
S2、删除内部避光信号；
S3、根据目标需求的CCD图像的分辨率要求进行区域信号平滑滤波。
伽马射线经闪烁体、光子计数成像增强器310增强后图像通过CCD摄像机的镜头透射到CCD上。当CCD曝光完成后，由于光电二极管被光线激发而产生电荷。随后，CCD控制芯片对光电二级管产生的电荷进行有规律的控制和收集，经电流传输电路后，统一输出到放大器。电信号经过放大和滤波后被送到D/A转换电路，它将电信号转换为数字信号，该信号就包含了图像的数据信息。最后，转换后的数字信号需要输入到数字信号处理器(DigitalSignal Processing，DSP)中进行色彩校正、白平衡处理和编码为相机所支持的图像格式、分辨率等数据格式后，CCD摄像机320才完成图像的采集工作。随后由图像采集重建系统连接于所述CCD摄像机320，能自动、快速地把高帧频CCD摄像机320输出的面阵图像转换成数字量存储，并输入到图像后处理及显示模块340中进行数据处理，最后图像后处理及显示模块对多帧图像进行叠加，得到完整的图像并显示。
综上所述，使用SiPM作为传感器，SiPM具有单光子检测能力，相比现有的其他传感器，具有更强的光子探测能力，可以更快速的检测到光子的变化，最大程度上实现T1和T0时刻的同步，减少剂量损失，从根本上大幅度减少甚至消除过渡带，同时，SiPM的饱和恢复时间短至ns级，在无光时能够迅速输出相应的信号，从而可以更快速、更精确地检测到曝光结束信号。通过SiPM传感器控制曝光时间，极大得提高了时间分辨率，解决了现有相机灵敏度低，量子效率不足等缺陷，同时，借助现有的CCD型光子计数成像系统，能够方便快捷地实现成像目的，降低了其余系统的复杂度，本实施方式的基于数字SiPM的超快相机，通过晶体探测器模块和单事件处理模块的作用，最终能向光子计数成像模块输出相应的曝光控制信号，即曝光开始或曝光结束信号,进而光子计数成像系统进行成像，以达成相机的功能。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于SiPM的超快相机，其特征在于：
包括晶体探测器模块(100)、单事件处理模块(200)以及CCD型光子计数成像系统模块(300)；
所述晶体探测器模块(100)包括迟滞比较电路(134)；
所述晶体探测器模块(100)用于探测伽马光子束的变化，并进行激发和光电转换输出相应电平信号(闪烁脉冲)给所述单事件处理模块(200)，其中，所述迟滞比较电路(134)用于将正向信号的幅值与预设阈值进行比较，再输出相应阈值的电平信号给所述单事件处理模块(200)；
所述单事件处理模块(200)，用于根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号给所述CCD型光子计数成像系统模块(300)；
所述CCD型光子计数成像系统模块(300)，用于控制曝光开始并重建处理图像，显示在可视屏幕上。
2.根据权利要求1所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述晶体探测器模块(100)还包括阈值设置电路(133)；
所述阈值设置电路(133)用于根据需要设置第一阈值和第二阈值，将预设阈值输出给所述迟滞比较电路(134)；
所述迟滞比较电路(134)在正向信号的幅值大于第一阈值时，输出高电平信号给所述单事件处理模块(200)；
所述迟滞比较电路(134)在正向信号的幅值小于第二阈值时，输出低电平信号给所述单事件处理模块(200)。
3.根据权利要求1所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述晶体探测器模块(100)还包括SiPM供电电路(110)、闪烁晶体模块(120)以及SiPM光电转换模块(130)；
所述SiPM供电电路(110)包括SiPM驱动电路(112)，用于给所述SiPM光电转换模块(130)提供工作电压；
所述闪烁晶体模块(120)，用于接收伽马光子射线，并输出闪烁光子给所述CCD型光子计数成像系统模块(300)；
所述SiPM光电转换模块(130)，用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理，使其能够传输到后级的单事件处理模块(200)。
4.根据权利要求3所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述SiPM供电电路(110)还包括温度传感器(111)，用于将检测到的温度信息转化为数字信号输出给所述SiPM驱动电路(112)。
5.根据权利要求3所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述SiPM光电转换模块(130)包括光敏探测器(131)、信号调理电路(132)、迟滞比较电路(134)以及差分放大器(135)；
所述光敏探测器(131)用于探测伽马光子束的变化进行光电转换，并输出相应电信号(闪烁脉冲)给所述信号调理电路(132)；
所述信号调理电路(132)用于将所述信号进行调理输出的标准电信号输出给所述迟滞比较电路(134)；
所述迟滞比较电路(134)用于输出相应阈值的电信号给所述差分放大器(135)；
所述差分放大器(135)用于将SiPM电信号放大(模拟信号)，传输到所述单事件处理模块(200)上。
6.根据权利要求1所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述单事件处理模块(200)包括ADC电路(210)、时间提取电路(220)以及FPGA电路(230)；
所述ADC电路(210)，用于先对接收到的模拟信号其进行滤波和成形，实现波形数字化输出给所述FPGA电路(230)；
所述时间提取电路(220)，用于进行时间提取，输出一个脉冲信号给所述FPGA电路(230)。
所述FPGA电路(230)，根据高电平时间检测电平信号，校准时间信息并输出曝光开始或者结束的信号，同时用于进行时间甄别、能量甄别以及位置甄别得到时间信息、位置信息和符合线打包给所述CCD型光子计数成像系统模块(300)。
7.根据权利要求1所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述CCD型光子计数成像系统模块(300)包括光子计数成像增强器(310)、CCD摄像机(320)、图像采集重建系统(330)以及图像后处理及显示模块(340)；
光子计数成像增强器(310)，用于将接收到的光子信号进行放大和增强，输出增强后的光子脉冲给所述CCD摄像机(320)；
所述CCD摄像机(320)，用于根据曝光开始/结束信号接收光子感应光线，并将影像转变成数字信号，可以实时采集伽马图像，输出图像给所述图像采集重建系统(330)；
所述图像采集重建系统(330)，用于对所述CCD摄像机(320)的图像进行采集并处理，将转化为数字量存储的图像输出给所述图像后处理及显示模块(340)。
8.根据权利要求7所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述光子计数成像增强器(310)要求计数速率F≤102/cm2·s。
9.根据权利要求7所述的基于SiPM的超快相机，其特征在于：
所述光子计数成像增强器(310)输出的光子脉冲高度呈高斯式分布。
10.一种用于权利要求1-9任一项所述的基于SiPM的超快相机的成像方法，其特征在于：
至少包括以下步骤：
步骤S1：启动所述SiPM驱动电路(112)，其所述温度传感器(111)监测SiPM的温度，并为所述SiPM光电转换模块(130)提供相应工作电压。
步骤S2：使正电子湮灭产生一对伽马光子射线，所述闪烁晶体模块(120)吸收伽马光子被阻挡产生的沉积能量并形成闪烁光子；
步骤S3：所述SiPM光电转换模块(130)用于探测闪烁光子的变化来完成光电转换过程形成电信号(闪烁脉冲)，随后将电平信号阈值修正并放大处理；同时，所述光子计数成像增强器(310)将接收到的光子信号进行放大和增强。
步骤S4：所述单事件处理模块(200)对标准的电信号(符合的闪烁脉冲)数据集进行采集，并进行时间甄别和位置甄别生成符合线并打包成数据帧发出给所述图像采集重建系统(330)；同时根据下降沿电平信号，输出曝光停止信号给所述CCD摄像机(320)。
步骤S5：所述单事件处理模块(200)的所述FPGA电路(230)根据高电平时间检测电平信号，输出曝光开始信号给所述光子计数成像增强器(310)。
步骤S6：所述CCD计数成像增强器根据曝光开始信号接收光子感应光线，若接收到开始信号，则将影像转变成数字信号，实时采集伽马图像，并进行步骤S7；若接收到结束信号，则暂停接收光子信号，进行步骤S3。
步骤S7：所述图像采集重建系统(330)对所述CCD摄像机(320)的图像进行采集并处理，同时接收时间信息和位置信息和符合线，通过迭代(如ART，ML-EM算法)的方法重建湮灭事件发生的在空间中的位置分布，并以断层的方式显示出来；同时输出一个反馈信号(上升沿)给所述FPGA电路(230)，将所述CCD摄像机(320)所输出的图像转化为数字量存储，并输送给所述图像后处理及显示模块。
步骤S8：所述图像后处理及显示模块接收到成像信息并进行降噪处理，再对多帧图像进行叠加，得到完整的图像并数据储存以及可视化显示，通过软件甄别得到生物体的代谢图与标记化合物在生物体内的空间分布图。
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