CN117490838B - 一种高可靠性的平板探测器数据采集方法、系统及计算机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高可靠性的平板探测器数据采集方法、系统及计算机，将参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个测试光电传感器模块的参考信号；其方法包括：以预设步长同时调整所有测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整后对平板探测器进行测试以获得灰度值图像；判断各个灰度值图像的数据正确性以获取各个测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；选取最佳输入时钟相位，将各个测试光电传感器模块的输入时钟相位设置为各个最佳输入时钟相位后进行数据采集。本发明使用输入时钟相位去补偿不同光电传感器模块输出LVDS信号的物理链路延时，全面降低了设计及生产的难度，大大提高了平板探测器数据采集的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及平板探测器领域，具体涉及一种高可靠性的平板探测器数据采集方法、系统及计算机。
背景技术
在平板探测器中，光电传感器部分通常都由多个完全一致的单个光电传感器模块拼接而成。单个光电传感器模块的电路结构如图1所示：由光电传感器阵列、列处理电路、LVDS传输电路三部分组成，光电传感器阵列负责光电转换，列处理电路负责将光电传感器阵列的信号转换为数字信号，LVDS传输电路负责将列处理电路的数字信号进行一定排列后传输至主处理器。为有效的解析光电传感器模块的数据，单个光电传感器模块通常会输出3对LVDS信号，包括数据信号、时钟信号以及同步信号，其中同步信号用于标识串行数据的起始位置，时钟信号的边沿则用于采集解析数据信号。
平板探测器的每一个光电传感器模块均包含多个完全一致的光电二极管，单个光电二极管称作像素，平板探测器通常包含多个光电传感器模块多达百万个完全相同的像素。在外界对这些像素进行光照时，这些像素会产生与光强相关的不同强度的电荷，这些电荷经列处理电路后通常变为16位的数字信号。每个像素均对应一个与其接收光强强度相关的16位的数字信号，将这百万个数字信号按照像素的物理位置排列组合则形成了平板探测器的灰度值图像，此时的每一幅灰度值图像均包含百万个16位的数据，而每一个光电传感器模块包含的多个像素则对应灰度值图像中的一部分。为了便于调试，LVDS传输电路中会设计多种测试模式，将上述16位的数字信号替换为与光强无关的固定的16位数据，用户可通过此数据验证LVDS传输电路及其之后的整个链路功能是否正常。
由于平板探测器中包含多个光电传感器模块，因此其输出的LVDS信号数量庞大，将如此多的LVDS信号全部连接到主处理器中通常是不现实的，一种常用的处理方法是多个光电传感器模块共用某一个光电传感器模块输出的时钟信号以及同步信号。在这种常用的处理方法中，由于不同光电传感器模块输入时钟、输入路径、表面温度、制作工艺均会存在一定的差异，如何可靠的进行数据采集成为了一个技术难题；数据采集的可靠性取决于不同光电传感器模块间的LVDS信号输出物理链路延时的差异大小，整个链路通常包括主处理器内部的布线、硬件链路上的走线以及光电传感器模块内部等。在传统的方法中，这些差异大小通常通过主处理器内部的时序约束、硬件链路上保证走线延时一致、光电传感器模块保证生产制作一致性等多种措施去尽可能降低。由于这些方法通常都基于经验值预估及仿真模拟工具，同时即使通过这些方法进行控制后仍然会存在一定的延时差异，因此通过此种方法设计的平板探测器存在一定的数据采集可靠性风险，如何得到高可靠性的平板探测器数据采集是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高可靠性的平板探测器数据采集方法、系统及计算机，以提高平板探测器数据采集的可靠性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，平板探测器包括多个光电传感器模块，将其中任一个光电传感器模块作为参考光电传感器模块，其余各个光电传感器模块均作为测试光电传感器模块；将所述参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个所述测试光电传感器模块的参考信号；高可靠性的平板探测器数据采集方法包括：
S1，将所述平板探测器上的所有的光电传感器模块设置为输出数据已知的测试模式；
S2，从0°开始到360°结束，以预设步长同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整完成后，在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，以获得各个输入时钟相位下的灰度值图像；
S3，判断各个所述灰度值图像的数据正确性，以获取各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；
S4，选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位，并将各个所述测试光电传感器模块的输入时钟相位对应设置为各个所述最佳输入时钟相位，且在设置完成后控制所述平板探测器进行数据采集。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，各个所述测试光电传感器模块分别对应有一个已知设计数据；所述S3具体为：
在各个灰度值图像中确定出各个所述测试光电传感器模块输出的数据；
判断各个灰度值图像中各个所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据是否完全一致；
若一所述灰度值图像中一所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据完全一致，则将该所述灰度图像对应的输入时钟相位作为该所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位，遍历各个所述灰度值图像和各个所述测试光电传感器模块，得到各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位，将各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位的集合对应作为各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围。
进一步，在所述S4中，选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位具体为：
从各个所述有效输入时钟相位范围内选取持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值，对应作为各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位。
进一步，所述平板探测器进行数据采集的过程中，所有所述测试光电传感器模块均采用所述参考信号进行数据采集。
进一步，所述平板探测器中设置有主处理器和时钟芯片，在所述S2中，通过所述主处理器的时钟移相功能或所述时钟芯片的时钟移相功能同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位。
进一步，所述光电传感器模块包括LVDS传输电路，在所述S1中，具体将所述平板探测器上的所有的光电传感器模块的LVDS传输电路设置为输出数据已知的测试模式。
基于上述一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，本发明还提供一种高可靠性的平板探测器数据采集系统。
一种高可靠性的平板探测器数据采集系统，平板探测器包括多个光电传感器模块，将其中任一个光电传感器模块作为参考光电传感器模块，其余各个光电传感器模块均作为测试光电传感器模块；将所述参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个所述测试光电传感器模块的参考信号；高可靠性的平板探测器数据采集系统包括：
模式设置模块，其用于将所述平板探测器上的所有的光电传感器模块设置为输出数据已知的测试模式；
相位调整及测试模块，其用于从0°开始到360°结束，以预设步长同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整完成后，在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，以获得各个输入时钟相位下的灰度值图像；
相位范围获取模块，其用于判断各个所述灰度值图像的数据正确性，以获取各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；
相位设置及采集模块，其用于选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位，并将各个所述测试光电传感器模块的输入时钟相位对应设置为各个所述最佳输入时钟相位，且在设置完成后控制所述平板探测器进行数据采集。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，各个所述测试光电传感器模块分别对应有一个已知设计数据；所述相位范围获取模块具体用于：
在各个灰度值图像中确定出各个所述测试光电传感器模块输出的数据；
判断各个灰度值图像中各个所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据是否完全一致；
若一所述灰度值图像中一所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据完全一致，则将该所述灰度图像对应的输入时钟相位作为该所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位，遍历各个所述灰度值图像和各个所述测试光电传感器模块，得到各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位，将各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位的集合对应作为各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围。
进一步，所述相位设置及采集模块包括相位设置单元；
所述相位设置单元，用于从各个所述有效输入时钟相位范围内选取持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值，对应作为各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位。
基于上述一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，本发明还提供一种计算机。
一种计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法。
本发明的有益效果是：本发明不再依赖复杂的传感器生产制造、硬件链路走线、处理器约束等多种方法去保证硬件链路的绝对延时，而是基于输出LVDS信号相位受输入时钟相位影响的特点，使用输入时钟相位去补偿不同光电传感器模块输出LVDS信号的物理链路延时，全面降低了设计及生产的难度，大大提高了平板探测器数据采集的可靠性。
附图说明
图1为单个光电传感器模块的电路结构示意图；
图2为本发明一种高可靠性的平板探测器数据采集方法的流程图；
图3为本发明一种高可靠性的平板探测器数据采集系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，平板探测器包括多个光电传感器模块，将其中任一个光电传感器模块作为参考光电传感器模块，其余各个光电传感器模块均作为测试光电传感器模块；将所述参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个所述测试光电传感器模块的参考信号；如图2所示，高可靠性的平板探测器数据采集方法包括以下步骤S1-S4：
S1，将所述平板探测器上的所有的光电传感器模块设置为输出数据已知的测试模式；
具体的，所述光电传感器模块包括LVDS传输电路，在所述S1中，具体将所述平板探测器上的所有的光电传感器模块的LVDS传输电路设置为输出数据已知的测试模式。
S2，从0°开始到360°结束，以预设步长同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整完成后，在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，以获得各个输入时钟相位下的灰度值图像；
具体的，所述平板探测器中设置有主处理器和时钟芯片，在所述S2中，通过所述主处理器的时钟移相功能或所述时钟芯片的时钟移相功能同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位。
假设预设步长为n，每次调整完成后在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，在所有输入时钟相位调整后一共进行了t次测试，则t=1+360/n；那么此步骤完成后就会得到t张不同输入时钟相位下的灰度值图像。
另外，测试光电传感器模块输出的数据与灰度值图像的对应关系通常由设计决定，每个测试光电传感器模块输出的数据均对应一张灰度值图像中的一部分，参考光电传感器模块和所有测试光电传感器模块输出的数据共同构成一张灰度值图像。
S3，判断各个所述灰度值图像的数据正确性，以获取各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；
具体的，各个所述测试光电传感器模块分别对应有一个已知设计数据；所述S3具体为：
在各个灰度值图像中确定出各个所述测试光电传感器模块输出的数据；
判断各个灰度值图像中各个所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据是否完全一致；
若一所述灰度值图像中一所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据完全一致，则将该所述灰度图像对应的输入时钟相位作为该所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位，遍历各个所述灰度值图像和各个所述测试光电传感器模块，得到各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位，将各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位的集合对应作为各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围。
不同的测试光电传感器模块可能会出现不完全一致的有效输入时钟相位范围。
S4，选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位，并将各个所述测试光电传感器模块的输入时钟相位对应设置为各个所述最佳输入时钟相位，且在设置完成后控制所述平板探测器进行数据采集；
具体的，选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位具体为：
从各个所述有效输入时钟相位范围内选取持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值，对应作为各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位。
另外，所述平板探测器进行数据采集的过程中，所有所述测试光电传感器模块均采用所述参考信号进行数据采集。
下面以实例具体介绍本发明的方法：
以像素矩阵3000（长）*3000（宽）的平板探测器为例，单个平板探测器的光电传感部分由20个完全相同的光电传感器模块1~20组成，单个光电传感器模块对应的像素矩阵为1500（长）*300（宽），硬件链路中选择光电传感器模块1输出的行时钟同步信号（即同步信号）及高速时钟信号（即时钟信号）作为其它所有光电传感器模块的参考信号，此时对应的实施实例如下：
（1）将平板探测器中的所有光电传感器模块设置为测试模式，此时所有光电传感器模块输出的数据为16位的32766。
（2）针对光电传感器模块2~20的输入时钟，从零度开始、360度结束，以步长10度遍历完此范围内的所有输入时钟相位，此时对应的测试次数t为37次，得到37次不同输入时钟相位下的灰度值图像，共计37张3000（长）*3000（宽）*16（位）的灰度值图像。
（3）首先按照光电传感器模块与灰度值图像的对应关系将单张灰度值图像分为20个区域，随后对不同区域在37张灰度值图像中的数据进行判别，得到不同光电传感器模块对应的有效输入时钟相位范围。
例如，以区域2（假设对应光电传感器模块2）为例，假设其对应的37张灰度值图像测试结果中仅图像15~图像20正常，那么光电传感器模块2的有效输入时钟相位范围为140°~190°；
（4）选取每个光电传感器持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值作为每个光电传感器模块的最佳输入时钟相位；将每个光电传感器的输入时钟相位均设置为对应的最佳输入时钟相位，随后正常开始平板探测器的数据采集。
例如，以区域2（假设对应光电传感器模块2）为例，假设其有效输入时钟相位范围为100°~110°、140°~190°，那么其最佳输入时钟相位为165°（即140°~190°的中值）。
基于上述一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，本发明还提供一种高可靠性的平板探测器数据采集系统。
一种高可靠性的平板探测器数据采集系统，平板探测器包括多个光电传感器模块，将其中任一个光电传感器模块作为参考光电传感器模块，其余各个光电传感器模块均作为测试光电传感器模块；将所述参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个所述测试光电传感器模块的参考信号；如图3所示，高可靠性的平板探测器数据采集系统包括：
模式设置模块，其用于将所述平板探测器上的所有的光电传感器模块设置为输出数据已知的测试模式；
相位调整及测试模块，其用于从0°开始到360°结束，以预设步长同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整完成后，在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，以获得各个输入时钟相位下的灰度值图像；
相位范围获取模块，其用于判断各个所述灰度值图像的数据正确性，以获取各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；
相位设置及采集模块，其用于选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位，并将各个所述测试光电传感器模块的输入时钟相位对应设置为各个所述最佳输入时钟相位，且在设置完成后控制所述平板探测器进行数据采集。
在一些实施例中，各个所述测试光电传感器模块分别对应有一个已知设计数据；所述相位范围获取模块具体用于：
在各个灰度值图像中确定出各个所述测试光电传感器模块输出的数据；
判断各个灰度值图像中各个所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据是否完全一致；
若一所述灰度值图像中一所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据完全一致，则将该所述灰度图像对应的输入时钟相位作为该所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位，遍历各个所述灰度值图像和各个所述测试光电传感器模块，得到各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位，将各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位的集合对应作为各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围。
在一些实施例中，所述相位设置及采集模块包括相位设置单元；所述相位设置单元，用于从各个所述有效输入时钟相位范围内选取持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值，对应作为各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位。
基于上述一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，本发明还提供一种计算机。
一种计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法。
本发明一种高可靠性的平板探测器数据采集方法、系统及计算机存储介质，不再依赖复杂的传感器生产制造、硬件链路走线、处理器约束等多种方法去保证硬件链路的绝对延时，而是基于输出LVDS信号相位受输入时钟相位影响的特点，使用输入时钟相位去补偿不同光电传感器模块输出LVDS信号的物理链路延时，全面降低了设计及生产的难度，大大提高了平板探测器数据采集的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高可靠性的平板探测器数据采集方法，其特征在于，平板探测器包括多个光电传感器模块，将其中任一个光电传感器模块作为参考光电传感器模块，其余各个光电传感器模块均作为测试光电传感器模块；将所述参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个所述测试光电传感器模块的参考信号；高可靠性的平板探测器数据采集方法包括：
S1，将所述平板探测器上的所有所述测试光电传感器模块设置为输出数据已知的测试模式；
S2，从0°开始到360°结束，以预设步长同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整完成后，在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，以获得各个输入时钟相位下的灰度值图像；
S3，判断各个所述灰度值图像的数据正确性，以获取各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；
S4，选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位，并将各个所述测试光电传感器模块的输入时钟相位对应设置为各个所述最佳输入时钟相位，且在设置完成后控制所述平板探测器进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法，其特征在于，各个所述测试光电传感器模块分别对应有一个已知设计数据；所述S3具体为：
在各个灰度值图像中确定出各个所述测试光电传感器模块输出的数据；
判断各个灰度值图像中各个所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据是否完全一致；
若一所述灰度值图像中一所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据完全一致，则将该所述灰度图像对应的输入时钟相位作为该所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位，遍历各个所述灰度值图像和各个所述测试光电传感器模块，得到各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位，将各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位的集合对应作为各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围。
3.根据权利要求1所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法，其特征在于，在所述S4中，选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位具体为：
从各个所述有效输入时钟相位范围内选取持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值，对应作为各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位。
4.根据权利要求1所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法，其特征在于，所述平板探测器进行数据采集的过程中，所有所述测试光电传感器模块均采用所述参考信号进行数据采集。
5.根据权利要求1所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法，其特征在于，所述平板探测器中设置有主处理器和时钟芯片，在所述S2中，通过所述主处理器的时钟移相功能或所述时钟芯片的时钟移相功能调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位。
6.根据权利要求1所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法，其特征在于，所述光电传感器模块包括LVDS传输电路，在所述S1中，具体将所述平板探测器上的所有所述测试光电传感器模块的LVDS传输电路设置为输出数据已知的测试模式。
7.一种高可靠性的平板探测器数据采集系统，其特征在于，平板探测器包括多个光电传感器模块，将其中任一个光电传感器模块作为参考光电传感器模块，其余各个光电传感器模块均作为测试光电传感器模块；将所述参考光电传感器模块输出的同步信号和时钟信号作为各个所述测试光电传感器模块的参考信号；高可靠性的平板探测器数据采集系统包括：
模式设置模块，其用于将所述平板探测器上的所有所述测试光电传感器模块设置为输出数据已知的测试模式；
相位调整及测试模块，其用于从0°开始到360°结束，以预设步长同时调整所有所述测试光电传感器模块的输入时钟相位，且每次调整完成后，在所述测试模式下对所述平板探测器进行测试，以获得各个输入时钟相位下的灰度值图像；
相位范围获取模块，其用于判断各个所述灰度值图像的数据正确性，以获取各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围；
相位设置及采集模块，其用于选取各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位，并将各个所述测试光电传感器模块的输入时钟相位对应设置为各个所述最佳输入时钟相位，且在设置完成后控制所述平板探测器进行数据采集。
8.根据权利要求7所述的高可靠性的平板探测器数据采集系统，其特征在于，各个所述测试光电传感器模块分别对应有一个已知设计数据；所述相位范围获取模块具体用于：
在各个灰度值图像中确定出各个所述测试光电传感器模块输出的数据；
判断各个灰度值图像中各个所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据是否完全一致；
若一所述灰度值图像中一所述测试光电传感器模块输出的数据与对应的已知设计数据完全一致，则将该所述灰度图像对应的输入时钟相位作为该所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位，遍历各个所述灰度值图像和各个所述测试光电传感器模块，得到各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位，将各个所述测试光电传感器模块的所有有效输入时钟相位的集合对应作为各个所述测试光电传感器模块的有效输入时钟相位范围。
9.根据权利要求7所述的高可靠性的平板探测器数据采集系统，其特征在于，所述相位设置及采集模块包括相位设置单元；
所述相位设置单元，用于从各个所述有效输入时钟相位范围内选取持续相位最长的一段连续有效输入时钟相位中的中值，对应作为各个所述有效输入时钟相位范围内的最佳输入时钟相位。
10.一种计算机，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的高可靠性的平板探测器数据采集方法。
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