CN111012369A - 成像导管同步信号控制方法、系统以及控制器和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成像导管同步信号控制方法、系统以及控制器和介质，所述方法包括：获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。本发明无需改动成像导管控制器的结构，仅通过逻辑控制即可控制成像导管同步信号，提高了成像导管同步信号的控制精度和成像数据处理的精度，从而提高了成像精度。
Description
技术领域
本申请涉及成像导管控制技术领域，尤其涉及一种成像导管同步信号控制方法、系统以及控制器和介质。
背景技术
光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography，简称OCT)血管内超声(intravenous ultrasound，简称IVUS)是近年来发展较快的成像技术，特别是在生物组织活体检测和成像方面具有很好的应用前景。目前已尝试在心内科、眼科、牙科和皮肤科等临床诊断中应用。OCT系统和IVUS系统可获得微米量级空间分辨率的超高清影像，其中，成像导管的同步信号在数据处理中起着至关重要的作用，直接影响到最终的成像效果。
OCT系统和IVUS系统的成像导管与滑环同轴相连，伺服电机通过同步带与滑环连接，成像导管安装在滑环上，伺服电机带动滑环转动从而带动成像导管传动。现有技术中，通过在旋转滑环的转轴上加装光电传感器，基于加装光电传感器输出成像导管同步信号。但是，加装光电传感器会使得成像导管控制器结构更为复杂，且会让系统多引入一个故障点，即光电传感器的故障率。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种成像导管同步信号控制方法、系统以及控制器和介质，其无需改动成像导管控制器的结构，仅通过逻辑控制即可控制成像导管同步信号，提高了成像导管同步信号的控制精度和成像数据处理的精度，从而提高了成像精度。
根据本申请的一方面，提供了一种成像导管同步信号控制方法，包括：
获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；
基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；
从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。
在上述成像导管同步信号控制方法中，采用m表示成像导管当前转动圈数,i表示伺服电机与成像导管的传动比，n表示伺服电机每转输出的脉冲数,成像导管的转速为ω，所述基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数，包括：
将m*i*n取整后得到整数Nm，伺服电机编码器脉冲数为Nm的时刻即为第m圈对应的延迟时刻，对应的延迟浮点数为：
在上述成像导管同步信号控制方法中，还包括：
采用芯片固件的机器指令周期来补全所述延迟浮点数，用T0表示芯片固件的机器指令周期，则从所述延迟时刻开始，延迟Q个指令周期时，输出成像导管同步信号，
在上述成像导管同步信号控制方法中，还包括：
当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从1开始计数。
根据本申请的另一方面，提供了一种成像导管同步信号控制系统，包括：
参数获取模块，配置为获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；
延迟参数确定模块，配置为基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；
第一同步信号输出模块，配置为从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。
在上述成像导管同步信号控制系统中，采用m表示成像导管当前转动圈数,i表示伺服电机与成像导管的传动比，n表示伺服电机每转输出的脉冲数,成像导管的转速为ω，所述延迟参数确定模块具体配置为：
将m*i*n取整后得到整数Nm，伺服电机编码器脉冲数为Nm的时刻即为第m圈对应的延迟时刻，对应的延迟浮点数为：
在上述成像导管同步信号控制系统中，还包括第二同步信号输出模块：
配置为采用芯片固件的机器指令周期来补全所述延迟浮点数，用T0表示芯片固件的机器指令周期，则从所述延迟时刻开始，延迟Q个指令周期时，输出成像导管同步信号，
在上述成像导管同步信号控制系统中，所述延迟参数确定模块还配置为：
当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从开始计数。
根据本申请又一方面，提供了一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本申请再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明提供的一种成像导管同步信号控制方法、系统以及控制器和介质可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
本发明无需改动成像导管控制器的结构，仅通过逻辑控制即可控制成像导管同步信号，提高了成像导管同步信号的控制精度和成像数据处理的精度，从而提高了成像精度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1为本申请实施例提供的成像导管同步信号控制方法流程图；
图2为本申请实施例提供的导管同步信号触发时刻的逻辑示意图；
图3为本申请一实施例的成像导管同步信号控制系统示意图。
【符号说明】
1：参数获取模块 2：延迟参数确定模块
3：第一同步信号输出模块
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
OCT系统和IVUS系统的成像导管与滑环同轴相连，伺服电机通过同步带与滑环连接，成像导管安装在滑环上，伺服电机带动滑环转动从而带动成像导管传动，成像导管每转动一周，需要接收到导管同步信号将对应的扫描数据输出，进行成像。因此，成像导管同步信号直接影响最终的成像效果。本发明实施例依据伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机编码器脉冲数以及逻辑运算，模拟出对应的滑环同步信号，从而得到成像导管的同步脉冲信号。具体地，本发明实施例提供了一种成像导管同步信号控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；
步骤S2、基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；
步骤S3、从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。
本发明实施例所述方法无需改动成像导管控制器的结构，仅通过逻辑控制即可控制成像导管同步信号，提高了成像导管同步信号的控制精度和成像数据处理的精度，从而提高了成像精度。
作为一种示例，采用m表示成像导管当前转动圈数,i表示伺服电机与成像导管的传动比，n表示伺服电机每转输出的脉冲数,成像导管的转速为ω(单位：转每秒)，成像导管每转动一周，伺服电机对应输出的脉冲数为i*n。由于嵌入式平台系统中断只能识别出单个脉冲，故需要实现浮点数延迟输出成像导管同步脉冲信号。
所述基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数，包括：
将m*i*n取整后得到整数Nm，伺服电机编码器脉冲数为Nm的时刻即为第m圈对应的延迟时刻，对应的延迟浮点数为：
即：
成像导管转动第1圈：将1*i*n取整后得到整数N1，在伺服电机编码器脉冲数为N1时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
成像导管转动第2圈：将2*i*n取整后得到整数N2，在伺服电机编码器脉冲数为N2时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
成像导管转动第3圈：将3*i*n取整后得到整数N3，在伺服电机编码器脉冲数为N3时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
…
成像导管转动第m圈：将m*i*n取整后得到整数Nm，在伺服电机编码器脉冲数为Nm时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
…
需要说明的是，机械传动中，伺服电机的驱动能力和滑环负载大小将直接影响到传动比的选取范围，实际应用中须考虑到传动结构的尺寸大小，故传动比的选取范围有限，在限定范围内选取传动比i的原则是，保证经过有限圈m有m*i*n-Nm为零，当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从1开始计数，即上述流程变成从第一圈开始，每经过m圈后再次重复第1圈到第m圈的逻辑。导管同步信号触发时刻的逻辑如图2所示，例如可以采用嵌入式平台的循环控制语句实现此有限循环逻辑，最终实现成像导管的同步信号准确输出。其中，图2上方表示标准数值，为嵌入式平台以输入中断检测到的滑环即将旋转一周时伺服电机编码器脉冲数量，下方的标注数值为基于编码器脉冲触发时刻及机器延迟。
作为示例，成像导管控制器主控可采用嵌入式芯片，电路板提供一个输出引脚。芯片输入中断检测伺服电机编码器脉冲信号，当中断次数累加到即将输出成像导管同步脉冲的数量时，可采用芯片固件的机器指令周期来补全浮点数延迟，随即向输出引脚发送滑环的同步信号，从而实现导管同步信号的输出，可以理解的是，由于成像导管安装在滑环上，因此可通过发送滑环的同步信号实现导管同步信号的输出。
根据本发明所述方法得到的每一圈成像导管同步信号所需补全的延迟浮点数值为表1所列：
表1
作为一种示例，可利用嵌入式平台固件的指令周期T0来实现延迟浮点，用T0表示芯片固件的机器指令周期，则从所述延迟时刻开始，延迟Q个指令周期时，输出成像导管同步信号，
需要说明的是，指令周期T0越小，需要实现的延迟浮点数精度越高，成像导管同步信号的精确度越高。因此，在保证系统准确运行的前提下，将嵌入式平台的系统时钟倍频，最小化指令周期T0。
由表1可以得出：成像导管旋转过程中，成像导管同步信号发送前,从延迟时刻开始，各旋转圈对应的指令周期数量如表2所示：
表2
根据表2，对实际延迟指令周期数量进行计算，基于计算结果顺序输出滑环的同步信号，即可得到成像导管旋转过程中的同步信号。
作为示例，在光学干涉断层成像系统、IVUS成像系统等需要旋转成像导管的应用场景中，基于本发明实施例提出的导管同步信号控制方法，通过更换更高频率晶振，缩短机器指令周期，提升浮点数的精度，从而可以提高成像导管的同步信号模拟精度，最终实现提升系统成像数据处理的准确度。
本发明实施例还提供了一种成像导管同步信号控制系统，如图3所示，包括参数获取模块1、延迟参数确定模块2和第一同步信号输出模块3，其中，参数获取模块1，配置为获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；延迟参数确定模块2，配置为基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；第一同步信号输出模块3，配置为从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。
本发明实施例所述装置无需改动成像导管控制器的结构，仅通过逻辑控制即可控制成像导管同步信号，提高了成像导管同步信号的控制精度和成像数据处理的精度，从而提高了成像精度。
作为一种示例，采用m表示成像导管当前转动圈数,i表示伺服电机与成像导管的传动比，n表示伺服电机每转输出的脉冲数,成像导管的转速为ω(单位：转每秒)，成像导管每转动一周，伺服电机对应输出的脉冲数为i*n。由于嵌入式平台系统中断只能识别出单个脉冲，故需要实现浮点数延迟输出成像导管同步脉冲信号。
所述延迟参数确定模块2具体配置为：
将m*i*n取整后得到整数Nm，伺服电机编码器脉冲数为Nm的时刻即为第m圈对应的延迟时刻，对应的延迟浮点数为：
即：
成像导管转动第1圈：将1*i*n取整后得到整数N1，第一同步信号输出模块3在伺服电机编码器脉冲数为N1时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
成像导管转动第2圈：将2*i*n取整后得到整数N2，第一同步信号输出模块3在伺服电机编码器脉冲数为N2时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
成像导管转动第3圈：将3*i*n取整后得到整数N3，第一同步信号输出模块3在伺服电机编码器脉冲数为N3时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
…
成像导管转动第m圈：将m*i*n取整后得到整数Nm，第一同步信号输出模块3在伺服电机编码器脉冲数为Nm时，延迟
后，输出成像导管同步信号；
…
在上述成像导管同步信号控制系统中，所述延迟参数确定模块2还配置为：当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从1开始计数。即上述流程变成从第一圈开始，每经过m圈后再次重复第1圈到第m圈的逻辑。
在上述成像导管同步信号控制系统中，所述延迟参数确定模块2还配置为：
当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从1开始计数。
成像导管控制器主控可采用嵌入式芯片，电路板提供一个输出引脚。芯片输入中断检测伺服电机编码器脉冲信号，当中断次数累加到即将输出成像导管同步脉冲的数量时，可采用芯片固件的机器指令周期来补全浮点数延迟，随即向输出引脚发送滑环的同步信号，从而实现导管同步信号的输出，可以理解的是，由于成像导管安装在滑环上，因此可通过发送滑环的同步信号实现导管同步信号的输出。
延迟参数确定模块2得到的每一圈成像导管同步信号所需补全的延迟浮点数值为表1所列：
表1
作为一种示例，还包括第二同步信号输出模块：配置为采用芯片固件的机器指令周期来补全所述延迟浮点数，用T0表示芯片固件的机器指令周期，则从所述延迟时刻开始，延迟Q个指令周期时，输出成像导管同步信号，
需要说明的是，指令周期T0越小，需要实现的延迟浮点数精度越高，成像导管同步信号的精确度越高。因此，在保证系统准确运行的前提下，将嵌入式平台的系统时钟倍频，最小化指令周期T0。
由表1可以得出：成像导管旋转过程中，成像导管同步信号发送前,从延迟时刻开始，各旋转圈对应的指令周期数量如表2所示：
表2
根据表2，对实际延迟指令周期数量进行计算，基于计算结果顺序输出滑环的同步信号，即可得到成像导管旋转过程中的同步信号。
作为示例，在光学干涉断层成像系统、IVUS成像系统等需要旋转成像导管的应用场景中，基于本发明实施例提出的导管同步信号系统，通过更换更高频率晶振，缩短机器指令周期，提升浮点数的精度，从而可以提高成像导管的同步信号模拟精度，最终实现提升系统成像数据处理的准确度。
本发明实施例还提供了一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述成像导管同步信号控制方法的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述成像导管同步信号控制方法的步骤。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
Claims (10)
1.一种成像导管同步信号控制方法，其特征在于，包括：
获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；
基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；
从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。
2.根据权利要求1所述的成像导管同步信号控制方法，其特征在于，
采用m表示成像导管当前转动圈数,i表示伺服电机与成像导管的传动比，n表示伺服电机每转输出的脉冲数,成像导管的转速为ω，所述基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数，包括：
将m*i*n取整后得到整数Nm，伺服电机编码器脉冲数为Nm的时刻即为第m圈对应的延迟时刻，对应的延迟浮点数为：
3.根据权利要求2所述的成像导管同步信号控制方法，其特征在于，
还包括：
采用芯片固件的机器指令周期来补全所述延迟浮点数，用T0表示芯片固件的机器指令周期，则从所述延迟时刻开始，延迟Q个指令周期时，输出成像导管同步信号，
4.根据权利要求2或3所述的成像导管同步信号控制方法，其特征在于，
还包括：
当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从1开始计数。
5.一种成像导管同步信号控制系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，配置为获取成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速；
延迟参数确定模块，配置为基于所述成像导管当前转动圈数、伺服电机与成像导管的传动比、伺服电机每转输出的脉冲数以及成像导管转速确定当前转动圈数对应的延迟时刻和延迟浮点数；
第一同步信号输出模块，配置为从所述延迟时刻开始延迟对应的延迟浮点数时输出成像导管同步信号。
6.根据权利要求5所述的成像导管同步信号控制系统，其特征在于，
采用m表示成像导管当前转动圈数,i表示伺服电机与成像导管的传动比，n表示伺服电机每转输出的脉冲数,成像导管的转速为ω，所述延迟参数确定模块具体配置为：
将m*i*n取整后得到整数Nm，伺服电机编码器脉冲数为Nm的时刻即为第m圈对应的延迟时刻，对应的延迟浮点数为：
7.根据权利要求6所述的成像导管同步信号控制系统，其特征在于，
还包括第二同步信号输出模块：
配置为采用芯片固件的机器指令周期来补全所述延迟浮点数，用T0表示芯片固件的机器指令周期，则从所述延迟时刻开始，延迟Q个指令周期时，输出成像导管同步信号，
8.根据权利要求6或7所述的成像导管同步信号控制系统，其特征在于，
所述延迟参数确定模块还配置为：
当m*i*n-Nm等于0时，成像导管下一转动圈数重新从开始计数。
9.一种控制器，其包括存储器与处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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