CN111374684B - 时间同步系统及其控制方法以及放射线摄像系统 - Google Patents

时间同步系统及其控制方法以及放射线摄像系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种时间同步系统及其控制方法以及放射线摄像系统。时间同步系统包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端。时间客户端包括:通信单元,被配置为通过向/从时间服务器发送/接收消息来获得时间服务器的时间信息;以及计时控制单元,被配置为使内部计时器的时间信息与时间服务器的时间信息同步。计时控制单元通过将消息的发送间隔调整为不规则间隔来控制消息的发送。

Description

时间同步系统及其控制方法以及放射线摄像系统
技术领域
本发明涉及一种时间同步系统及其控制方法,以及放射线摄像系统。
背景技术
商业上可获得以下放射线摄像装置和放射线摄像系统:其中,通过从放射线生成装置发射并透射过被摄体的放射线所获得的放射线图像被转换成数字图像,并且该数字图像经过图像处理以获得鲜明的放射线图像数据。
在这样的放射线摄像装置中,通常将二维固态图像传感器用作放射线检测器。放射线检测器将发出的放射线转换成电荷,在电容器中累积电荷,并重复累积电荷的读出和重置操作。在不具有电子快门的图像传感器中,当在电荷读取和重置操作时在图像传感器上进行放射线照射时,与放射线摄像无关的电荷被叠加在放射线图像上,从而使放射线图像的质量劣化。
因此,需要放射线摄像系统在放射线摄像装置中的放射线检测器的操作定时与放射线生成装置的照射定时之间建立同步。
日本特开JP2010-081960号公报公开了一种放射线摄像系统,该放射线摄像系统包括具有第一计时器的放射线源控制装置和具有通过时间信息的通信与第一计时器同步的第二计时器的放射线摄像装置。
在日本特开JP2010-081960号公报中公开的构成以如下系统构成为前提:其中放射线摄像系统包括作为时间客户端的放射线摄像装置和作为时间服务器的放射线源控制装置各一个。因此,在配置为使用多个放射线摄像装置(时间客户端)同时灵活地切换它们或通过同时且同步地操作放射线摄像装置来获得长图像的系统构成中,可能无法建立时间同步。
考虑到上述问题,本发明提供一种能够更为准确地执行时间同步的时间同步技术。
发明内容
根据本发明的一方面,提供一种时间同步系统,包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,时间客户端包括:通信单元,被配置为通过向/从时间服务器发送/接收消息来获得时间服务器的时间信息;以及计时控制单元,被配置为使内部计时器的时间信息与时间服务器的时间信息同步,其中,计时控制单元通过将消息的发送间隔调整为不规则间隔来控制消息的发送。
根据本发明的另一方面,提供一种时间同步系统,包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,时间服务器包括:通信单元,被配置为在向/从多个时间客户端发送/接收消息时,发送内部计时器的时间信息;以及计时控制单元,被配置为:在预定时间内到达多个消息时,经由通信单元输出针对后来到达的时间客户端的消息而生成的冲突估计信息,以及时间客户端,包括计时控制单元,计时控制单元被配置为使内部计时器的时间信息与通过发送消息获得的时间服务器的时间信息同步,以及,其中,时间客户端的计时控制单元在收到冲突估计信息后,将消息的发送间隔调整为不规则间隔,并控制消息的发送。
根据本发明的又一方面,提供一种放射线摄像系统,包括用作时间客户端的多个放射线摄像装置和用作时间服务器并被配置为控制放射线生成装置的照射控制装置,放射线摄像装置包括:通信单元,被配置为通过向/从时间服务器发送/接收消息来获得照射控制装置的时间信息;以及计时控制单元,被配置为使内部计时器的时间信息与照射控制装置的时间信息同步,其中,计时控制单元通过将消息的发送间隔调整为不规则间隔来控制消息的发送。
根据本发明的又一方面,提供一种放射线摄像系统,包括用作时间客户端的多个放射线摄像装置和用作时间服务器并被配置为控制放射线生成装置的照射控制装置,照射控制装置包括:通信单元,被配置为通过向/从多个放射线摄像装置发送/接收消息来发送内部计时器的时间信息;以及计时控制单元,被配置为:当在预定时间内到达多个消息时,经由通信单元输出针对后来到达的放射线摄像装置的消息而生成的冲突估计信息,以及放射线摄像装置,包括计时控制单元,计时控制单元被配置为使内部计时器的时间信息与通过发送消息获得的照射控制装置的时间信息同步,以及其中,放射线摄像装置的计时控制单元在收到冲突估计信息后,将消息的发送间隔调整为不规则间隔,并控制消息的发送。
根据本发明的又一方面,提供一种控制时间同步系统的方法,时间同步系统包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,所述方法包括:在时间客户端中:通信步骤,通过向/从时间服务器发送/接收消息来获得时间服务器的时间信息;以及计时控制步骤,使内部计时器的时间信息与时间服务器的时间信息同步,其中,在计时控制步骤中,通过将消息的发送间隔调整为不规则间隔来控制消息的发送。
根据本发明的又一方面,提供一种控制时间同步系统的方法,时间同步系统包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,所述方法包括:在时间服务器中,通信步骤,在向/从多个时间客户端发送/接收消息时,发送内部计时器的时间信息;以及计时控制步骤,在预定时间内到达多个消息时,经由通信单元输出针对后来到达的时间客户端的消息而生成的冲突估计信息,以及所述方法包括:在时间客户端中,计时控制步骤,用于使内部计时器的时间信息与时间服务器的时间信息同步,其中,在时间客户端的计时控制步骤中,在收到冲突估计信息后,将消息的发送间隔调整为不规则间隔,并控制消息的发送。
本发明可以提供一种能够更为准确地执行时间同步的时间同步技术。
根据以下(参照附图)对示例性实施例的详细描述,本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的放射线摄像系统的构成示例的框图。
图2是用于说明根据实施例的装置间的时间信息同步过程的视图。
图3是示出在时间查询消息互相冲突时各个设备中的通信过程的视图。
图4是示出各装置如何发送调整为不规则间隔的时间查询消息的视图。
图5是用于说明冲突时排除查询结果的处理的视图。
图6是示出根据第二实施例在时间查询消息冲突时各个设备中的通信过程的视图。
图7是用于说明在检测到冲突时调整时间查询消息的发送间隔的处理的视图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。注意,在各个实施例中示出的尺寸和结构的细节不限于说明书和附图。注意,放射线包括α射线,β射线,γ射线和各种粒子束。
(第一实施方式)
图1示出了根据本发明的第一实施例的放射线摄像系统100的构成的示例。放射线摄像系统100包括多个放射线摄像装置101a和101b、放射线生成装置110以及控制放射线生成装置110的照射控制装置120。放射线摄像系统100具有时间同步系统,该时间同步系统包括至少是用作一个时间服务器的照射控制装置120和用作多个时间客户端的放射线摄像装置101a和101b。
操作者可以使用操作设备和显示设备(未示出)来设置系统的操作条件。所设置的信息经由网络被发送到放射线摄像装置101a和101b以及照射控制装置120。当操作者按下曝光按钮115时,照射控制装置120与放射线摄像装置101a和101b交换关于开始摄像操作的消息。随后,放射线生成装置110发出放射线。在放射线生成装置110发出的放射线透射过被摄体112之后,放射线摄像装置101a和101b获得图像。放射线摄像装置101a和101b将所获得的图像传送到图像处理装置(未示出)。然后将图像输出到各种类型的显示装置。
照射控制装置120包括通信单元121、计时控制单元122和照射脉冲生成单元123。当在多个放射线摄像装置(时间客户端)之间发送/接收消息时,通信单元121发送内部计时器的时间信息。摄像时,在完成放射线摄像装置101a和101b之间关于开始摄像操作的消息交换之后,照射控制装置120将照射脉冲生成单元123参照计时控制单元122而生成的用于放射线照射的定时控制的信号(控制信号)输出至放射线生成装置110。
放射线生成装置110包括管和曝光野光圈。放射线生成装置110基于来自照射控制装置120的定时信号以脉冲形式或连续地生成放射线。与照射定时同步的放射线摄像装置101a和101b对从放射线生成装置110发出的放射线进行摄像。
放射线摄像装置101a包括具有用于将放射线转换为电信号的二维像素阵列的检测单元107、摄像控制单元102、随机数生成器103和通信单元104。放射线摄像装置101b具有与放射线摄像装置101a相同的内部构造。
检测单元107具有像素的二维图案(例如,二维阵列图案),该像素包括诸如TFT的开关元件和光电转换元件。例如,在每个光电转换元件上提供将放射线转换成可见光的荧光物质。荧光物质将已经进入检测单元107的放射线转换为可见光。转换后的可见光进入每个像素的光电转换元件。每个光电转换元件根据可见光生成电荷(电信号)作为放射线图像数据。
摄像控制单元102执行与检测单元107的驱动控制、通过摄像获得的放射线图像数据的各种图像处理、放射线图像数据的保存、放射线图像数据的传送定时的确定以及放射线图像数据的传送控制有关的处理。
摄像控制单元102包括驱动控制单元105和计时控制单元106。驱动控制单元105执行检测单元107的驱动控制。如稍后所述,计时控制单元106用于放射线照射和检测单元107的驱动定时之间的同步。计时控制单元106保持内部计时器。计时控制单元106针对照射控制装置120校正内部计时器的时间,并基于内部计时器的时间信息来控制检测单元107的驱动定时。由检测单元107生成并由摄像控制单元102处理的放射线图像数据经由网络传送至图像处理装置(未示出),并用于检查等。通信单元104传送图像。
放射线摄像装置101a和101b以及照射控制装置120经由通信网络彼此连接。通信网络包括网络交换机114。经由通信网络彼此连接的设备以消息形式交换信息。注意,放射线摄像装置101a和101b可以被构造为包括无线和有线通信单元二者,并且在确定每个装置的连接状态时自动切换通信方案。
与此相反,因为放射线生成装置110和照射控制装置120彼此直接电气连接,而没有任何通信网络的介入,因此信息直接作为电信号传送而不被转换成消息形式。
如上所述,放射线摄像装置101a和101b中的各个都使用计时控制单元106来进行放射线照射与检测单元107的驱动定时之间的同步。以下是该操作的内容。
首先,在摄像操作之前,在系统的每个单元中预先设置用于运动图像的摄像的参数(例如,帧速率和每帧的放射线脉冲的长度)。放射线摄像系统的操作者在期望的摄像定时按下曝光按钮115。表示曝光按钮115被按下的信息作为电信号被发送给照射控制装置120。在接收到该信号后,照射控制装置120生成表示摄像开始的消息,并通过通信网络与放射线摄像装置101a和101b交换该消息。该消息包括有关摄像开始时间的信息。
在放射线摄像装置101a和101b与照射控制装置120之间交换了表示摄像开始的消息并且共享了摄像的开始时间之后,照射控制装置120中的照射脉冲生成单元123生成用于放射线照射的定时脉冲。照射控制装置120中的计时控制单元122保持关于进行时间的信息。照射脉冲生成单元123基于计时控制单元122保持的时间信息生成定时脉冲。该定时脉冲被发送到放射线生成装置110。然后,放射线生成装置110根据该定时脉冲施加放射线111。
在放射线摄像装置101a和101b的每一个中,在交换指示摄像开始的消息之后,摄像控制单元102中的驱动控制单元105生成用于检测单元107的驱动控制信号,并从检测单元107获得放射线图像数据。放射线摄像装置101a和101b中的每一个中的计时控制单元106保持关于进行时间的信息,并且驱动控制单元105基于计数控制单元106所保持的时间信息来生成驱动控制信号。
当放射线摄像系统100的操作者停止按下曝光按钮115以停止摄像时,照射控制装置120停止生成定时脉冲并且生成指示摄像停止的消息。然后,照射控制装置120与放射线摄像装置101a和101b交换消息。
在以上操作中,在选择为不与任何用于放射线照射的定时脉冲重叠的时间获得放射线图像数据。即,在与放射线照射的时间区域不同的时间区域中获得放射线图像数据。为了实现该排他性操作,需要使照射控制装置120中的计时控制单元122的时间与放射线摄像装置101a和101b中的每一个中的计时控制单元106的时间精确同步。
图2是用于说明放射线摄像装置101a和101b的每一个中的计时控制单元106的时间信息与照射控制装置120中的计时控制单元122的时间信息之间的同步过程的图。计时控制单元122作为时间服务器(即基准计时器)来操作,并且计时控制单元106作为时间客户端(即“跟随时间服务器操作的计时器”)来操作。
首先,放射线摄像装置101a和101b中的每一个经由通信单元104向计时控制单元122发送查询关于时间服务器的时间的时间查询消息(时间同步发送信息)。此时,当放射线摄像装置101a和101b中的每一个的计时控制单元106发送消息时,计时控制单元106在发送时刻内部存储时间信息,并发送该时间信息。例如,当计时控制单元106已经在计时控制单元106所保持的计时器指示的时间值10254发送了消息时,计时控制单元106将时间值10254作为查询发送时间存储在内部存储器中,并发送消息。
在从放射线摄像装置101a和101b中的每一个的计时控制单元106接收到时间查询消息后,照射控制装置120发送时间返回消息(时间同步返回信息)。即,与时间客户端一样,照射控制装置120的计时控制单元122发送时间返回消息。
例如,当在计时控制单元122所保持的计时器指示的时间值10254发送时间同步返回信息201时,计时控制单元122将时间值10254作为返回发送时间存储在时间返回消息中(10254@server;在下文中,“@server”表示时间服务器中的时间),并发送消息。
放射线摄像装置101a和101b中的每一个接收从照射控制装置120发送的时间返回消息。此时,放射线摄像装置101a和101b中的每一个在放射线摄像装置101a和101b中的每一个的计时控制单元106保持的校正之前的时刻(返回接收时间)获得时间返回消息。例如,如图2所示,计时控制单元106在时间值10260获得时间返回消息,并将该时间值作为返回接收时间存储在内部存储器中。
假设时间查询消息的通信和时间返回消息的通信都需要相同的通信时间(传播时间)。在这种情况下,基于计时控制单元106所保持的计时器的时间,计时控制单元106可以估计照射控制装置120已发送时间返回消息的时间(估计返回时间)作为查询发送时间10254(10254@client;在下文中,“@client”表示客户端中的时间)与返回接收时间10260(10260@client)之间的中间时间。
也就是说,计时控制单元106可以通过以下平均操作将估计返回时间估计为(10254+10260)/2=10257(10257@client)。
为了获得放射线摄像装置101a和101b中的每一个与照射控制装置120之间的时间偏移,计时控制单元106(客户端)获得客户端中的估计返回时间与照射控制装置120(时间服务器)中的返回发送时间之间的差。即,当计时控制单元106获得估计返回时间(10257@client)和返回发送时间(10254@server)之间的差异时间(时间差)时,它们之间存在时间偏移。这表明放射线摄像装置101a和101b中的每个的时间前进了10257-10254=3。使时间值10257@client和时间值10254@server相匹配的校正值是-3@client。
计时控制单元106基于获得的时间差来校正由计时控制单元106保持的计时器的时间值,并将计时控制单元106中的时间与计时控制单元122中的时间同步。
计时控制单元106通过从客户端的计时控制单元106的时间信息中减去差异时间(时间差)来校正客户端中的估计返回时间10257(10257@client),以便使估计返回时间10257(10257@client)与时间服务器中的返回发送时间10254(10254@server)同步。
就是说,计时控制单元106从计时控制单元106保持的计时器的时间值(10262@client)中减去校正量(-3@client),来对计时器的时间值进行校正。参照图2,校正后的时间值是与计时控制单元122的计时器的时间值(10259@server)匹配的时间值(10259@client)。
上述算术处理使得可以计算计时控制单元106与计时控制单元122之间的时间差。计时控制单元106基于计算出的时间差校正计时控制单元106的时间信息。这消除了放射线摄像装置101a和101b中的每一个与照射控制装置120之间的时间偏移(时间同步状态)。
在图2所示的情况下,照射控制装置120中的计时控制单元122用作时间服务器,并且放射线摄像装置101a和101b中的每个中的计时控制单元106用作时间客户端。然而,计时控制单元122和计时控制单元106可以分别用作时间客户端和时间服务器。
在图2所示的情况下,使用时间同步发送信息200和时间同步返回信息201的组合作为一组,基于一次查询获得估计返回时间,并且基于估计返回时间和查询发送时间之间的时间差(时间差)确定时间校正值(时间同步校正值)。然而,实际上,由于通信时间(传播时间)可能会发生波动,因此基于单个查询的时间校正值可能会偏离真实时间。因此,可以通过执行多个查询并对与各个查询相对应地获得的时间差进行统计处理来计算时间校正值。
根据该实施例的放射线摄像系统被配置为经由网络发送各种信息,例如通过摄像获得的放射线图像数据、被交换以控制摄像开始和结束的消息以及用于时间同步的查询和返回。另外,这样的信息包括用于发送初步设置信息的命令和报告每个装置中的异常或正常的消息。经由网络发送的这些信息通过相同的介质,但是在数据如何通信(传送)上有所不同。例如,与时间同步包相比,放射线图像数据由大量数据构成,因此可以在被分成许多图像数据包时被发送。
当从放射线摄像装置101a和101b中的每一个或照射控制装置120发送消息时,该消息首先到达网络交换机114。网络交换机114确定每个到达消息的目的地,并将消息中继(发送)到相应的目的地。
网络中的单个通信通道一次只能处理一个消息,因此,除非对通信通道进行特殊的多路复用处理,否则无法同时承载多个消息。另一方面,网络交换机114可以经由各个通信信道同时从多个发送源接收寻址到相同目的地的消息。在此情况下,这种情形将被称为消息的“冲突”。
当要中继的消息冲突时,网络交换机114中继(发送)冲突消息中的一个消息,并且同时将另一消息存储在网络交换机114的内部存储单元(缓冲器)中。在首先中继的消息完成发送之后,网络交换机114获得存储在存储单元(缓冲器)中的另一消息,并将该消息发送到目的地。网络交换机114进行操作以通过延迟缓冲器中的消息之一来解决消息的冲突,并将两个冲突消息都发送到目的地。
网络交换机114的这种冲突解决操作在降低网络中消息丢失的可能性方面具有重要功能。但是,该操作可能会对如上所述的时间同步通信产生影响。将参考图3描述这种影响。
图3是示出当时间查询消息彼此冲突时每个设备中的通信流程的视图。参照图3,作为时间客户端的放射线摄像装置101a和101b在给定时间A(查询发送时间)同时向作为时间服务器的照射控制装置120发送时间查询消息(关于时间的查询)。为了简化描述,假定各个装置中的时间已经同步,因此作为查询结果所获得的时间差应为零。
当时间查询消息同时到达网络交换机114时发生冲突。为了将两个时间查询消息都发送到照射控制装置120,网络交换机114需要将时间查询消息之一临时存储在存储单元(缓冲器)中,并且首先完成一个时间查询消息的发送,然后在从缓冲器中获得消息之后,发送存储在缓冲器中的另一时间查询消息。
在图3所示的情况下,网络交换机114首先将时间查询消息从放射线摄像装置101b中继(发送)到照射控制装置120,然后在从放射线摄像装置101b发送完消息之后,将时间查询消息从放射线摄像装置101a中继(发送)到照射控制装置120。
照射控制装置120响应于依次到达的时间查询消息而依次返回消息。照射控制装置120通过在时间返回消息上发送时间t1(返回发送时间),以响应于来自放射线摄像装置101b的首先被处理的时间查询消息而返回消息,然后通过在时间返回消息上发送时间t2(返回发送时间),以响应于来自放射线摄像装置101a的后来被处理的时间查询消息而返回消息。
时间返回消息到达放射线摄像装置101a和101b,就好像该消息是沿着时间查询消息的路径被追溯一样。注意,在这种情况下,通信信道是可以执行全双工通信的通信信道,即,可以同时进行正向通信和反向通信。与时间查询消息不同,时间返回消息从照射控制装置120依次发送到单个介质上,因此在网络交换机114上不会发生冲突。这些时间返回消息分别在时间B(返回接收时间)和时间C(返回接收时间)到达放射线摄像装置101b和放射线摄像装置101a。
在这种情况下,假设各个装置中的时间已经同步,因此,作为查询结果而获得的时间差应为零。对于放射线摄像装置101b,如果(时间A(查询发送时间)+时间B(返回接收时间))/2=时间t1(返回发送时间),则通信路线中正向路径和反向路径之间的时间差为零。如图3所示,对于放射线摄像装置101b,由于网络交换机114中没有发生拥塞,因此在正向路径中传播所花费的时间变得与在反向路径中传播所花费的时间相等。因此,上述等式成立。
关于放射线摄像装置101a,考虑到(时间A(查询发送时间)+时间C(返回接收时间))/2和时间t2(返回发送时间)之间的关系,由于正向路径上的传播时间因解决冲突花费时间而延长,因此这些时间不相等。当以参照图2所述的方式校正放射线摄像装置101a中的时间时,在图3所示的情况下已首先彼此同步的实际时间被校正以彼此偏移。另外,假定放射线摄像装置101a中的查询间隔等于放射线摄像装置101b中的查询间隔。在这种情况下,一旦如图3中那样消息相互冲突,则此后便重复出现相同的情形。
为了防止由于消息冲突引起的拥塞而出现时间差,根据本实施例的系统被配置为调整时间查询消息的发送间隔,以防止消息冲突。更具体地,使时间查询消息的发送间隔具有随机性质将防止时间查询消息的重复冲突。
在根据本实施例的放射线摄像系统100中,放射线摄像装置101a和101b中的每一个具有装置独有的识别信息(ID)。该信息可以是每个装置的生产序列号或是诸如IP地址或MAC地址的网络地址。另外,放射线摄像装置101a和101b均包括随机数生成器103。每个随机数生成器103基于放射线摄像装置(时间客户端)独有的识别信息(ID)进行操作,并被配置为在多个时间客户端之间生成彼此不同的随机数序列。每个放射线摄像装置通过将来自随机数生成器103的输出添加到间隔相等的标准发送间隔,来将时间查询消息的发送间隔调整为不规则间隔,并发送时间查询消息。
图4是示出每个装置如何发送被调整为不规则间隔的时间查询消息的视图。参照图4,放射线摄像装置101a和101b中的每一个独立地发送时间查询消息。参照图4,每个矩形部分表示从查询发送时间到返回接收时间的时间。通过使用来自随机数生成器103的输出,将各个矩形的间隔调整为不规则间隔。矩形401和矩形402之间发生了消息冲突。此时,从照射控制装置120的返回有时被延迟(参照图4,水平长矩形401和402表示与其他矩形相比需要长时间)。然而,由于在各个装置中设置了不同的查询间隔,所以即使发生冲突,这种情况也不会继续。
例如,图5中的表501表示在根据本实施例的放射线摄像系统100中通过多次执行查询而获得的结果的总结。在表501中,“往返时间”表示从查询发送时间到返回接收时间的时间,并且“计算的时间差”表示估计返回时间与返回发送时间之间的差异时间。
通过根据通信往返时间对图5中的表501中的结果进行分组(排序)来获得图5中的表502。这表明往返时间的大小与计算出的时间差之间的相关性。即,消息冲突会延长往返时间,并且此时的视时差会增加。基于此相关性,由于发生消息冲突而导致往返时间长的一组样本(往返时间为45和50的样本)被分离,并针对剩余样本校正时间差。这使得可以在减少通信冲突影响的情况下实现时间同步。如果从消息的查询发送时间到接收返回消息时的返回接收时间的往返时间长于预定时间(往返时间为45和50的样本),则计时控制单元106不会针对返回消息校正内部计时器的时间信息。
当放射线摄像装置101a和101b中的发送间隔为相等间隔时,由于是恒定的往返时间,因此,即使通过生成如图5中的表501这样的表,也无法对样本进行分组(排序)。因此,不能指定发生消息冲突的样本。这可能会导致错误的校正。
相反,根据本实施例的放射线摄像系统100被配置为通过将来自随机数生成器103的输出添加到标准发送间隔(相等间隔),来将时间查询消息的发送间隔调整为不规则间隔。这可以消除所有样本之间发生冲突的可能性。这使得可以忽略冲突状态将占据所有样本的可能性。因此,即使往返时间落在预定范围内且不能将样本划分为组,也可以在认为所有样本没有任何冲突的同时,将它们设置为时间校正的目标。
根据本实施例的放射线摄像系统100可以通过利用基于每个放射线摄像装置独有的标识信息(ID)而生成的随机数、将时间查询消息的发送间隔设置为不规则间隔来减少时间查询消息之间的冲突的可能性,从而抑制时间同步精度的降低。即使当从多个放射线摄像装置(时间客户端)传送图像数据时,这也使得能够以更高的精度进行时间同步。
(第二实施方式)
将描述根据第二实施例被配置为调整时间查询消息的发送间隔的构成。放射线摄像系统100的构成与第一实施例的构成相同,并且包括放射线摄像装置101a和101b、放射线生成装置110以及控制放射线生成装置110的照射控制装置120。例如,关于摄像的开始和结束的构成以及时间同步的基本原理与第一实施例相同,因此将省略描述。
图6是示出根据第二实施例在时间查询消息冲突时每个设备中的通信过程的视图。图6对应于在第一实施例中描述的图3。图6所示的处理与根据第一实施例的处理的不同之处在于,将附加信息添加到放射线摄像装置101a的时间返回消息中,以调整时间查询消息的发送间隔。照射控制装置120在估计(确定)时间查询消息彼此冲突时,将这样的附加信息添加到时间返回消息。该附加信息将被称为“冲突估计标志”。
照射控制装置120响应于从放射线摄像装置101a和101b发送的时间查询消息依次返回时间返回消息。此时,如果照射控制装置120在预定时间内连续从不同的发送源接收到时间查询消息,则这些时间查询消息可能在通信路径的中途彼此冲突。在这种情况下,尤其是后来到达的时间查询消息带来了问题。如果照射控制装置120照原样返回时间返回消息,则已经接收到该时间返回消息的放射线摄像装置101a可能执行错误的时间校正。
当多个消息在预定时间内到达时,照射控制装置120的计时控制单元122将针对后来到达的放射线摄像装置的消息而生成的冲突估计信息输出到通信单元121。在这种情况下,当在预定时间内到达多个消息时,根据本实施例的照射控制装置120的计时控制单元122估计冲突的发生,并生成添加了冲突估计标志作为冲突估计信息的消息(时间返回消息)。可选择地,计时控制单元122生成冲突估计消息作为冲突估计信息。然后,计时控制单元122将添加了冲突估计标志的消息(时间返回消息)或所生成的冲突估计消息返回给作为已发送多个消息中后来到达的消息的发送源的时间客户端。
图7是用于说明在检测到冲突时调整时间查询消息的发送间隔的处理的视图。图7示出了返回添加了冲突估计标志的消息的情况。但是,这适用于返回冲突估计消息的情况。当在预定时间内到达多个时间查询消息时,照射控制装置120的计时控制单元122响应于后来到达的放射线摄像装置101a的时间查询消息,而生成并返回添加了冲突估计标志的时间返回消息。
当将冲突估计标志添加到时间返回消息时,放射线摄像装置101a的计时控制单元106可以避免将相应的时间返回消息用作时间同步的参照。即,放射线摄像装置101a(时间客户端)的计时控制单元106在接收到冲突估计信息(添加了冲突估计标志的时间返回消息或冲突估计消息)时,不基于照射控制装置120(时间服务器)的时间信息校正内部计时器的时间信息。
当冲突估计标记被添加到时间返回消息时,放射线摄像装置101a的计时控制单元106将时间查询消息的发送间隔临时调整为不规则间隔(在图7所示的情况下,延长发送间隔)。计时控制单元106可以仅将发送间隔改变一次,或者可以在预设次数的通信中改变发送间隔。
在仅将发送间隔改变一次或在预设次数的通信中改变发送间隔之后,将消息的发送间隔返回到初始间隔。随后,放射线摄像装置101a以初始发送间隔继续查询。改变发送间隔将解决放射线摄像装置101a和放射线摄像装置101b的时间查询的持续冲突。随后,放射线摄像装置101a可以接收未添加冲突估计标志的时间返回消息,并且计时控制单元106可以基于这些消息执行正确的时间差估计和时间校正。例如,可以通过将来自随机数生成器103的输出添加到与第一实施例中的间隔相同的标准发送间隔或将用于调整的预设附加时间添加到标准发送间隔来改变发送间隔。
在该实施例中,在估计(确定)冲突的发生时,在处理时间查询消息中,基于在预定时间内到达的多个查询消息的到达时刻,照射控制装置120生成添加了冲突估计标志的时间返回消息,并将该消息返回至放射线摄像装置。当将冲突估计标志添加到时间返回消息时,放射线摄像装置避免将添加了冲突估计标志的时间返回消息用作时间同步的参照。即,计时控制单元106通过丢弃对时间返回消息设置的具有低可靠性的时间信息、并改变时间查询消息的发送间隔,来消除时间查询消息之间的冲突。
该实施例已经举例说明了冲突估计标志被配置为添加到(包含在)时间返回消息中的情况。但是,这并不详尽。例如,当在预定时间内到达多个时间查询消息时,照射控制装置120可以响应于后来到达的放射线摄像装置101a的时间查询消息来生成冲突估计通知消息,并且除了时间返回消息之外,还将所生成的消息发送给放射线摄像装置101a。可选择地,当估计时间查询消息之间发生冲突时,照射控制装置120可以仅生成冲突估计通知消息,并将其发送给放射线摄像装置101a,或者可以不发送任何时间返回消息。
在根据本实施例的放射线摄像系统100中,当估计时间查询消息之间发生冲突时,照射控制装置120生成冲突估计标志或冲突估计通知消息,并将其发送给放射线摄像装置(时间客户端)。放射线摄像装置(时间客户端)通过改变时间查询消息的发送间隔来消除时间查询消息之间的冲突。减少时间查询消息之间的冲突的可能性可以抑制时间同步的精度的降低。因此,即使当多个放射线摄像装置(时间客户端)传送图像数据时,也可以以更高的精度执行时间同步。
尽管上面已经描述了本发明的实施例(第一和第二实施例),但是显然本发明不限于这些实施例,并且可以在本发明的宗旨和范围内进行各种改变和变型。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现,即,通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置,该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然参照示例性实施例描述了本发明,但是应当理解,本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对下列权利要求的范围赋予最宽的解释,以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。

Claims (14)

1.一种时间同步系统,包括至少一个时间服务器和使用网络交换机经由网络彼此连接的多个时间客户端,所述网络交换机能够通过保持多个通信处理的一部分而顺序执行所述多个通信处理中的每个,其中:
多个时间客户端中的时间客户端的通信单元经由所述网络向所述时间服务器发送查询时间服务器的时间信息的消息,所述消息的发送定时以不规则间隔被调整;
时间客户端的计时控制单元存储以所述不规则间隔调整的发送定时的第一定时信息;
响应于所述消息,时间服务器经由网络向时间客户端的计时控制单元发送包含时间服务器的时间信息的返回消息;
所述通信单元:
接收所述返回消息,并且获取所述返回消息的接收定时的第二定时信息,以及
所述计时控制单元:
基于第一定时信息和第二定时信息,来估计时间服务器返回所述返回消息时的返回时间,从估计返回时间和从所述返回消息获取的时间服务器的时间信息之间的差异时间中获得时间校正值,并利用校正值校正内部计时器的时间信息,以使内部时钟的当前时间与时间服务器的当前时间同步。
2.根据权利要求1的系统,其中,时间客户端还包括随机数生成单元,其中,所述发送定时基于来自随机数生成单元的输出,以不规则间隔被调整。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,随机数生成单元基于时间客户端独有的识别信息进行操作,并被配置为在多个时间客户端之间生成彼此不同的随机数序列。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,返回消息存储时间服务器发送返回消息时的返回发送时间。
5.根据权利要求1所述的系统,其中,当从消息的查询发送时间到接收返回消息时的返回接收时间的往返时间长于预定时间时,计时控制单元避免针对返回消息来校正内部计时器的时间信息。
6.一种时间同步系统,包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,
时间服务器包括:
通信单元,被配置为在向/从多个时间客户端发送/接收消息时,发送内部计时器的时间信息;以及
计时控制单元,被配置为:在预定时间内到达多个消息时,经由通信单元输出针对后来到达的时间客户端的消息而生成的冲突估计信息,以及
时间客户端,包括计时控制单元,计时控制单元被配置为使内部计时器的时间信息与通过发送消息获得的时间服务器的时间信息同步,以及
其中,时间客户端的计时控制单元在收到冲突估计信息后,将消息的发送间隔调整为不规则间隔,并控制消息的发送。
7.根据权利要求6所述的系统,其中,在接收到冲突估计信息时,时间客户端的计时控制单元避免基于时间服务器的时间信息校正内部计时器的时间信息。
8.根据权利要求6所述的系统,其中,当在预定时间内到达多个消息时,时间服务器的计时控制单元估计已发生冲突,并生成添加了作为冲突估计信息的冲突估计标志的消息。
9.根据权利要求6所述的系统,其中,当在预定时间内到达多个消息时,时间服务器的计时控制单元估计已发生冲突,并生成作为冲突估计信息的冲突估计消息。
10.根据权利要求8所述的系统,其中,时间服务器的计时控制单元将添加了冲突估计标志的消息或所生成的冲突估计消息返回给作为已发送多个消息中后来到达的消息的发送源的时间客户端。
11.一种放射线摄像系统,包括用作时间客户端的多个放射线摄像装置和用作时间服务器并被配置为控制放射线生成装置的照射控制装置,放射线摄像装置包括:
通信单元,被配置为通过向/从时间服务器发送/接收消息来获得照射控制装置的时间信息,以及经由网络向所述时间服务器发送查询时间服务器的时间信息的消息,所述消息的发送定时以不规则间隔被调整;
计时控制单元,被配置为存储以所述不规则间隔调整的发送定时的第一定时信息;
其中,所述通信单元接收返回消息,并且获取所述返回消息的接收定时的第二定时信息,以及
所述计时控制单元基于第一定时信息和第二定时信息,来估计时间服务器返回所述返回消息时的返回时间,从估计返回时间和从所述返回消息获取的时间服务器的时间信息之间的差异时间中获得时间校正值,并利用校正值校正内部计时器的时间信息,以使内部时钟的当前时间与时间服务器的当前时间同步。
12.一种放射线摄像系统,包括用作时间客户端的多个放射线摄像装置和用作时间服务器并被配置为控制放射线生成装置的照射控制装置,照射控制装置包括:
通信单元,被配置为通过向/从多个放射线摄像装置发送/接收消息来发送内部计时器的时间信息;以及
计时控制单元,被配置为:当在预定时间内到达多个消息时,经由通信单元输出针对后来到达的放射线摄像装置的消息而生成的冲突估计信息,以及
放射线摄像装置,包括计时控制单元,计时控制单元被配置为使内部计时器的时间信息与通过发送消息获得的照射控制装置的时间信息同步,以及
其中,放射线摄像装置的计时控制单元在收到冲突估计信息后,将消息的发送间隔调整为不规则间隔,并控制消息的发送。
13.一种控制时间同步系统的方法,时间同步系统包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,
所述方法包括:在时间客户端中:
通信步骤,通过向/从时间服务器发送/接收消息来获得时间服务器的时间信息,以及经由所述网络向所述时间服务器发送查询时间服务器的时间信息的消息,所述消息的发送定时以不规则间隔被调整;
计时控制步骤,存储以所述不规则间隔调整的发送定时的第一定时信息;
所述通信步骤接收返回消息,并且获取所述返回消息的接收定时的第二定时信息,以及
计时控制步骤基于第一定时信息和第二定时信息,来估计时间服务器返回所述返回消息时的返回时间,从估计返回时间和从所述返回消息获取的时间服务器的时间信息之间的差异时间中获得时间校正值,并利用校正值校正内部计时器的时间信息,以使内部时钟的当前时间与时间服务器的当前时间同步。
14.一种控制时间同步系统的方法,时间同步系统包括至少一个时间服务器和经由网络彼此连接的多个时间客户端,
所述方法包括:在时间服务器中,
通信步骤,在向/从多个时间客户端发送/接收消息时,发送内部计时器的时间信息;以及
计时控制步骤,在预定时间内到达多个消息时,经由通信单元输出针对后来到达的时间客户端的消息而生成的冲突估计信息,以及
所述方法包括:在时间客户端中,计时控制步骤,用于使内部计时器的时间信息与时间服务器的时间信息同步,
其中,在时间客户端的计时控制步骤中,在收到冲突估计信息后,将消息的发送间隔调整为不规则间隔,并控制消息的发送。
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