CN118074720A - 脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质，方法包括：根据待处理的脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取包括多个阈值的阈值序列；依次比较阈值序列中的阈值与待处理脉冲信号，当待处理脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一跳变信号并切换至阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及依次对跳变信号进行采样，获取待处理脉冲信号越过各个阈值时对应的阈值‑时间对。本申请根据脉冲信号的波形特性选择匹配的阈值序列，并且通过依次动态切换阈值序列中的阈值，能够有效减少信号采样占用的硬件资源以及逻辑资源，还可提升采样点的准确度，提升采样系统的性能。

Description

脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及信号采样领域，特别是涉及一种脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在高能射线的一系列应用中，比如正电子发射断层计算机成像(PET)以及辐射探测中，高能射线、比如伽马射线会被闪烁晶体转换为可见光信号，该可见光信号进一步被光电转换器件转换为闪烁脉冲信号，然后通过对闪烁脉冲信号进行采样和处理可以获得一系列应用图像。在该过程中，闪烁脉冲的数字化质量对最终的成像质量具有重要影响。

近年来，随着数字信号处理技术和方法的发展，将闪烁脉冲直接数字化，利用软件算法替代传统模拟电路提取信息、比如粒子能量沉积信息的方式极具发展潜力。相较于传统的等时间间隔采样方法，多电压阈值采样(Multi-Voltage Threshold，以下简称MVT)方法是一种更具应用前景的闪烁脉冲的数字化处理方法。

如图1所示，在MVT采样方法中，通常通过TDC(时间数字转换器)技术获得输入的闪烁脉冲波形越过设定阈值的时间信息，从而根据对应的电压-时间对信息反演出闪烁脉冲的波形信息。多数情况下，设定多个电压阈值、比如四个电压阈值，每个电压阈值对应一路通道以进行后续的时间测量，其中，闪烁脉冲信号通过每个LVDS(Low-VoltageDifferential Signaling，低电压差分信号)比较器的其中一个引脚输入LVDS比较器，通过DAC(数字模拟转换器)将预设的电压阈值输入LVDS比较器，每一路通道中的其中一个TDC用于对闪烁脉冲越过对应阈值的时间进行转换，另一个TDC对闪烁脉冲低于该阈值的时间进行转换，从而获取一系列电压-时间对信息。

在上述结构中，TDC通常利用FPGA内部的进位链来实现，需要消耗FPGA内部一定的逻辑资源来实现。比如，单个通道的闪烁脉冲波形输入对应4个通道的比较器，需要消耗FPGA芯片内8个输入管脚以及8个通道的TDC测量模块，而一个FPGA通常需要处理几十上百个通道的闪烁脉冲信号，例如，针对最常见的12×6的探测器阵列，总共有72路闪烁脉冲信号输入，则需要的输入管脚数量为576个，单个TDC模块逻辑资源消耗约2～3K。

通常单个FPGA芯片无法满足管脚或是逻辑资源的要求。一种解决方法是选用多个FPGA芯片、例如2个FPGA芯片。但是，一方面双FPGA芯片的资源使用率达到80％以上，并且由于资源的限制，TDC模块的测量精度也受到了制约；另一方面，过高的资源使用率，使得板卡发热量较大，工作温度过高，TDC的测量精度受到影响，同时也加大了系统散热的设计难度。另外，使用更多的FPGA芯片则增加了成本。

背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题在于，如何降低脉冲信号、尤其是闪烁脉冲信号的数字化采样过程中的资源消耗，提升采样性能。

为了解决上述问题，本申请公开一种脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质。在第一方面，提供一种脉冲信号的数字化方法，所述数字化方法包括：

根据待处理脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取包括多个阈值的阈值序列；

依次比较所述阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号，当所述待处理脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一跳变信号并切换至阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述跳变信号进行采样，获取所述待处理脉冲信号越过各个所述阈值时对应的阈值-时间对。

在一些实施例中，所述阈值序列的多个阈值为数值阈值。

在进一步的实施例中，所述数字化方法还包括：将所述阈值序列中的数值阈值转换为用于与所述待处理脉冲信号比较的模拟阈值。

在进一步的实施例中，所述比较通过比较所述模拟阈值与所述待处理脉冲信号实现。

在一些实施例中，所述模拟阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。

在一些实施例中，所述依次比较所述阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号，包括：

通过同一个比较模块依次比较当前阈值与所述待处理脉冲信号的幅值的大小。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：将所述阈值序列中的多个阈值分成多个阈值子序列。

在一些实施例中，所述依次比较所述阈值序列中的当前阈值与所述待处理脉冲信号，包括：

为每个阈值子序列分配一个比较模块；

针对每个阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的阈值子序列中的当前阈值与所述待处理脉冲信号的幅值的大小。

在一些实施例中，所述为每个阈值子序列分配一个比较模块，包括：

将所述阈值序列中的多个阈值按顺序交替分配给所述多个阈值子序列。

在一些实施例中，所述多个阈值子序列为2-4个。

在一些实施例中，在所述阈值序列库中确定的阈值序列为多个；

所述依次比较所述阈值序列中的当前阈值与所述待处理脉冲信号，包括：

为每个阈值序列分配一个比较模块；

针对每个阈值序列，由各自的比较模块依次比较阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号。

在一些实施例中，所述跳变信号包括指示所述待处理脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：为所述阈值序列设置跳变切换条件。

在进一步的实施例中，所述依次对所述跳变信号进行采样，包括：

当未满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；

当满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。

在一些实施例中，所述设定的跳变切换条件为给定的比较阈值个数。

在进一步的实施例中，所述依次对所述跳变信号进行采样，包括：

当比较的阈值个数小于或等于所述给定的比较阈值个数时，在所述跳变信号的上升沿进行采样；

当比较的阈值个数大于所述给定的比较阈值个数时，在所述跳变信号的下降沿进行采样。

在一些实施例中，所述数字化方法由包括FPGA芯片的装置实现。

在第二方面，提供一种脉冲信号的数字化方法，所述数字化方法包括：

根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；

根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

分别针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述多个第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个第一阈值序列的各个阈值时对应的第一阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对。

在一些实施例中，所述第一脉冲信号包括上升沿和下降沿。

在进一步的实施例中，所述根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数，包括：

确定在所述第一脉冲信号的上升沿的第一采样点的第一部分的个数；

确定在所述第一脉冲信号的下降沿的第一采样点的第二部分的个数。

在进一步的实施例中，所述根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数，包括：

确定在所述第一脉冲信号的上升沿的第二采样点的第一部分的个数；

确定在所述第一脉冲信号的下降沿的第二采样点的第二部分的个数。

在进一步的实施例中，所述根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，包括：

确定每个所述第一阈值序列在所述第一脉冲信号的上升沿的阈值个数大于或等于所述第一采样点的第一部分的个数且小于或等于所述第二采样点的第一部分的个数；

确定每个所述第一阈值序列在所述第一脉冲信号的下降沿的阈值个数大于或等于所述第一采样点的第二部分的个数且小于或等于所述第二采样点的第二部分的个数。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度；

根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

依次比较所述最优的第一阈值序列中的阈值与待处理的第二脉冲信号，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号并切换至所述最优的第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述最优的第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第二跳变信号进行采样，获取所述第二脉冲信号越过所述最优的第一阈值序列的各个阈值时对应的第二阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

将所述第一脉冲信号作为基准脉冲和最优的第一阈值序列存入用于脉冲信号数字化的阈值序列库中。

在一些实施例中，所述第一阈值序列的多个阈值为数值阈值。

在进一步的实施例中，所述数字化方法还包括：将所述第一阈值序列中的数值阈值转换为用于与第一脉冲信号比较的模拟阈值。

在进一步的实施例中，所述比较通过比较所述模拟阈值与所述脉冲信号实现。

在一些实施例中，所述模拟阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。

在一些实施例中，所述分别针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，包括：

分别针对每个第一阈值序列进行比较时，通过同一个比较模块依次比较当前第一阈值序列的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：将至少一部分第一阈值序列中的多个阈值分成多个第一阈值子序列；

所述针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，包括：

在分别针对所述至少一部分第一阈值序列进行比较时，

为当前第一阈值序列的每个第一阈值子序列分配一个比较模块；并且

针对每个阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的第一阈值子序列中的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

在一些实施例中，所述跳变信号包括指示所述第一脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：为所述第一阈值序列设置跳变切换条件。

在进一步的实施例中，所述依次对所述第一跳变信号进行采样，包括：

当未满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；

当满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。

在一些实施例中，所述数字化方法由包括FPGA芯片的装置实现。

在第三方面，提供一种脉冲信号的数字化方法，所述数字化方法包括：

设置具有多个阈值的第一阈值序列，其中所述第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等；

依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

设置具有多个阈值的第二阈值序列，其中，所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等；

依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第二阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至达到第二阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个阈值时对应的第一阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形。

在一些实施例中，所述第一阈值序列由第一阈值序列的起始阈值和所述第一步进差值表征；所述第二阈值序列由第二阈值序列的起始阈值或第一阈值序列的终止阈值和第二步进差值表征。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

根据还原的第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；

根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第三阈值序列，每个所述第三阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

分别针对每个第三阈值序列，依次比较第三阈值序列中的阈值与所述第二脉冲信号，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号并切换至第三阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第三阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第二跳变信号进行采样，获取所述第二脉冲信号越过各个第三阈值序列的各个阈值时对应的第二阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第三阈值序列的多组第二阈值-时间对；

分别确定所述多组第二阈值-时间对相对于所述第二脉冲信号的拟合精度；

根据所确定的拟合精度，在所述多个第三阈值序列中选择最优的第三阈值序列。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

依次比较所述最优的第三阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至所述最优的第三阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述最优的第三阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过所述最优的第三阈值序列的各个阈值时对应的第三阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

将所述还原的第一脉冲信号作为基准脉冲和最优的第三阈值序列存入用于脉冲信号数字化的阈值序列库中。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

根据还原的第一脉冲信号的波形特征，在所述阈值序列库中确定包括多个阈值的第四阈值序列；

依次比较所述第四阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至第四阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第四阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过各个第三阈值时对应的第三阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：

根据还原的第一脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中确定包括多个阈值的第四阈值序列；

依次比较所述第四阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至第四阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第四阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过各个第三阈值时对应的第三阈值-时间对。

在一些实施例中，所述第一和第二阈值序列的多个阈值为数值阈值；

所述数字化方法还包括：将所述第一和第二阈值序列中的数值阈值转换为用于与第一脉冲信号比较的模拟阈值；

所述比较通过比较所述模拟阈值与所述脉冲信号实现。

在一些实施例中，所述模拟阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。

在一些实施例中，所述依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

通过同一个比较模块依次比较所述第一阈值序列的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小；

所述依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

通过所述同一个比较模块依次比较所述第二阈值序列的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

在一些实施例中，所述数字化方法还包括：将所述第一阈值序列中的多个阈值分成多个第一阈值子序列，和/或，将所述第二阈值序列中的多个阈值分成多个第二阈值子序列；

所述依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

为每个第一阈值子序列分配一个比较模块；并且

针对每个第一阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的第一阈值子序列中的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小；和/或，

所述依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

为每个第二阈值子序列分配一个比较模块；并且

针对每个第二阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的第二阈值子序列中的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

在一些实施例中，所述跳变信号包括指示所述第一脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

在一些实施例中，所述依次对所述第一跳变信号进行采样，包括：

当所述第一脉冲信号的幅值越过所述第一阈值序列的幅值时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；

当所述第一脉冲信号的幅值越过所述第二阈值序列的幅值时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。

在一些实施例中，所述数字化方法由包括FPGA芯片的装置实现。

在第四方面，提供一种脉冲信号的数字化装置，所述数字化装置包括：

获取模块，配置成获取脉冲信号；

阈值序列库，存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值；

阈值序列设置模块，配置成根据获取的脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取阈值序列；

阈值切换模块，配置成依次切换获取的阈值序列中的多个阈值；

比较模块，配置成比较所述脉冲信号与被切换的当前阈值，用于当所述脉冲信号越过当前阈值时，输出一跳变信号；

采样模块，配置成依次对所述跳变信号进行时间采样，用于得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

配对模块，配置成对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

转换模块，配置成将获取的阈值序列中的数值阈值转换为用于与所述脉冲信号比较的模拟阈值，其中所述转换模块连接在所述阈值切换模块和比较模块之间。

在一些实施例中，所述比较模块为单个比较模块，所述单个比较模块连接至所述获取模块且连接至所述阈值切换模块。

在一些实施例中，所述比较模块为多个比较模块，所述多个比较模块并联连接至所述获取模块且并联连接至所述阈值切换模块。

在一些实施例中，所述阈值序列设置模块还配置成将所述阈值序列中的多个阈值分成多个阈值子序列，其中每个所述阈值子序列分配一个所述比较模块。

在一些实施例中，所述阈值序列设置模块配置成根据脉冲信号的波形特征获取了多个阈值序列，其中每个所述阈值序列分配一个所述比较模块。

在一些实施例中，所述跳变信号包括指示所述待处理脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

在进一步的实施例中，所述数字化装置还包括：

跳变切换判断模块，配置成当满足设定的跳变切换条件时，将跳变信号的时间采样点从跳变信号的上升沿切换到下降沿或者从下降沿切换到上升沿。

在一些实施例中，所述脉冲信号的数字化装置为包括FPGA芯片的装置。

在一些实施例中，所述比较模块为所述FPGA芯片的低电压差分信号(LVDS)比较器。

在一些实施例中，所述采样模块包括所述FPGA芯片的至少一个时间数字转换器(TDC)。

在一些实施例中，所述采样模块包括所述FPGA芯片的第一TDC和第二TDC，其中，所述第一TDC配置成对跳变信号的上升沿进行采样，所述第二TDC配置成对所述跳变信号的下降沿进行采样。

在一些实施例中，所述阈值序列库包括所述FPGA芯片的查找表(LUT)，所述查找表存储所述多种基准脉冲及所述对应的一个或多个阈值序列。

在一些实施例中，所述转换模块为数字模拟转换器(DAC)，其中所述模拟阈值为电压阈值或电流阈值。

在第五方面，提供一种脉冲信号的数字化装置，所述数字化装置包括：

第一采样点确定模块，配置成根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；

第二采样点确定模块，配置成根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

获取模块，配置成获取脉冲信号；

阈值序列设置模块，配置成根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

阈值切换模块，配置成切换多个第一阈值序列中的多个阈值；

比较模块，配置成比较所述第一脉冲信号与被切换的当前阈值，用于当所述第一脉冲信号越过当前阈值时，输出一第一跳变信号；

采样模块，配置成依次对所述第一跳变信号进行时间采样，用于获取对应第一脉冲信号的第一阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

拟合模块，配置成分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度；

优化模块，根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列。

在一些实施例中，所述比较模块还配置成比较待处理的第二脉冲信号与所述最优的第一阈值序列中的阈值，当第二脉冲信号越过当前阈值时，输出一第二跳变信号。

在进一步的实施例中，所述采样模块还配置成依次对所述第二跳变信号进行采样，用于获取对应第二脉冲信号的阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

阈值序列库，存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值，其中，所述第一脉冲信号和最优的第一阈值序列被存入所述阈值序列库中。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

配对模块，配置成对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

转换模块，配置成将阈值序列中的数值阈值转换为用于与脉冲信号比较的模拟阈值，其中所述转换模块连接在所述阈值切换模块和比较模块之间。

在一些实施例中，所述脉冲信号的数字化装置为包括FPGA芯片的装置。

在第六方面，提供一种脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置包括：

获取模块，配置成获取脉冲信号；

阈值序列设置模块，配置成设置具有多个阈值的第一阈值序列和具有多个阈值的第二阈值序列，其中所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等；

阈值切换模块，配置成切换第一阈值序列中的多个阈值和第二阈值序列中的多个阈值；

比较模块，配置成比较第一脉冲信号与被切换的当前阈值，用于当所述第一脉冲信号越过当前阈值时，输出一第一跳变信号；

采样模块，配置成依次对第一跳变信号进行时间采样，用于获取对应第一脉冲信号的第一阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

波形还原模块，配置成由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形。

在一些实施例中，所述第一阈值序列由第一阈值序列的起始阈值和所述第一步进差值表征；所述第二阈值序列由第二阈值序列的起始阈值或第一阈值序列的终止阈值和第二步进差值表征。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

第一采样点确定模块，配置成根据还原的第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；以及

第二采样点确定模块，配置成根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数。

在进一步的实施例中，所述阈值序列设置模块还配置成根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第三阈值序列，每个所述第三阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数。

在进一步的实施例中，所述比较模块还配置成针对每个第三阈值序列，比较第二脉冲信号与被切换的当前阈值，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号。

在进一步的实施例中，所述采样模块还配置成对所述第二跳变信号进行时间采样，用于获取对应第二脉冲信号的第二阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第三阈值序列的多组第二阈值-时间对。

在进一步的实施例中，所述数字化装置还包括：

拟合模块，配置成分别确定所述多组第二阈值-时间对相对于所述第二脉冲信号的波形的拟合精度；以及

优化模块，根据所确定的拟合精度，在所述多个第三阈值序列中选择最优的第三阈值序列。

在一些实施例中，所述比较模块还配置成比较待处理的第三脉冲信号与所述最优的第三阈值序列中的当前阈值，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号。

在进一步的实施例中，所述采样模块还配置成对所述第三跳变信号进行时间采样，用于获取对应第三脉冲信号的第三阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

阈值序列库，存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值，其中，所述还原的第一脉冲信号和最优的第三阈值序列被存入所述阈值序列库中。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

配对模块，配置成对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

在一些实施例中，所述数字化装置还包括：

转换模块，配置成将阈值序列中的数值阈值转换为用于与脉冲信号比较的模拟阈值，其中所述转换模块连接在所述阈值切换模块和比较模块之间。

在一些实施例中，所述脉冲信号的数字化装置为包括FPGA芯片的装置。

在第七方面，提供一种数字化设备，其包括：根据本申请实施例中任一项所述的脉冲信号的数字化装置。

在第八方面，提供一种数字化设备，其包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现根据本申请实施例中任一项所述的方法的步骤。

在第九方面，提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据本申请实施例中任一项所述的方法的步骤。

本申请的一些实施例所披露的脉冲信号、尤其是闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质，可以根据脉冲信号、尤其是闪烁脉冲的波形特性选择匹配的阈值序列，并且通过依次动态切换阈值序列中的阈值，能够有效减少信号采样占用的硬件资源以及逻辑资源，例如FPGA的管脚资源和TDC资源，还可提升采样点的准确度，提升采样系统的性能；此外还实现了将待测信号对象多元化，可以通过阈值库存储不同波形特性下信号比较所需的阈值序列。

本申请的一些实施例所披露的脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质，可以通过由信号模型的特性和系统本身的阈值切换周期共同确定采样点的上限和下限，并相应设置多个阈值序列，并且通过依次动态切换阈值序列中的阈值，通过有效减少信号采样占用的硬件资源以及逻辑资源的方式能够获取同时满足采样的准确度和采样效率的最优阈值序列，由此可以提供多种有利的可行方案。一方面，可以根据需要将相应获得的最优阈值序列存储到阈值库中，进一步多元化待测信号对象。另一方面，可以针对同类的其他信号对象进行最优化的采样。

本申请的一些实施例所披露的脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质，可以通过由系统本身的性质确定的具有最小步进差值的阈值序列，对任意位置的信号对象进行采样，并且可以将采样结果应用到多种场合以得到多种有利的可行方案，特别是可以应用于本申请的其他实施例得到特别有利的方案。一方面，例如可以通过对最小步进差值的阈值序列进行采样的结果进行信号还原，并基于还原的信号到阈值库中选择匹配的阈值序列，相应地可以通过上述的动态切换阈值进行采样的方式，能够有效减少后续的待处理的信号采样占用的硬件资源以及逻辑资源。另一方面，还可针对还原的信号，利用上述的确定采样点的方式来确定对应该还原的信号的最优阈值序列。由此，可以如前所述，相应地将获得的最优阈值序列存储到阈值库中或者继续针对同类的其他信号对象进行最优化的采样。

本申请这些实施例所披露的脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质，共同地利用了跟踪阈值切换的构思，例如在FPGA装置的基础上实现跟踪阈值切换的构思，从而分别形成以阈值跟踪为核心的多种工作模式，例如阈值序列查询和跟踪模式、阈值序列最优化模式、步进阈值序列遍历模式进行阈值-时间对的采样或这些模式的结合。

本申请这些实施例所披露的脉冲信号的数字化方法、装置、设备及存储介质中，结构简洁、模块分立，由此可形成独立可编程的单芯片和/或单输入接口的脉冲信号数字化解决方案。

本申请实施例的可选特征和其他效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明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他的附图。

图1是根据现有技术的多电压阈值采样的示例性处理电路图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的示例性流程图；

图3是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的示例性流程图；

图4是根据本申请的又一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的示例性流程图；

图5是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的简化流程图；

图6是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的简化流程图；

图7是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的简化流程图；

图8是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的简化流程图；

图9是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的简化流程图；

图10是根据本申请的一些实施例所示的阈值序列的阈值与脉冲信号进行比较的示例性关系示意图；

图11是根据本申请的一些实施例所示的跳变信号采样切换的示例性进程图；

图12是根据本申请的一些实施例所示的阈值切换与跳变信号采样切换的示例性关系示意图；

图13是根据本申请的另一些实施例所示的阈值子序列的阈值与脉冲信号进行比较的示例性关系示意图；

图14是根据本申请的另一些实施例所示的获取最优阈值序列的示例性进程图；

图15是根据本申请的另一些实施例所示的阈值序列的遍历阈值与脉冲信号进行比较的示例性关系示意图；

图16是根据本申请的另一些实施例所示的阈值序列的遍历阈值与脉冲信号进行比较的示例性进程图；

图17是根据本申请的一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的示例性模块图；

图18是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的数据采集系统的示例性模块图；

图19是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的数据采集系统的示例性模块图；

图20是根据本申请的一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的连接示意图；

图21是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的连接示意图；

图22是根据本申请的另一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的连接示意图；以及

图23是根据本申请实施例的一些实施例所示的用于脉冲信号的数字化装置的阈值序列库的查找表。

具体实施方式

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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中的元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或操作等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。术语“及/或”或“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

以下参考附图对本申请的一些优选实施例进行说明。应当注意的是，以下描述是为了说明的目的，并不旨在限制本申请的保护范围。

图2是根据本申请一些实施例所示的脉冲信号的数字化方法的示例性流程图。在一些实施例中，脉冲信号的数字化方法200可以由脉冲信号的数字化装置执行，例如由图17所示的脉冲信号的数字化装置1700执行。在一些实施例中，一些存储在存储装置中的程序或指令在被执行时，可以实现脉冲信号的数字化方法200。在一些实施例中，脉冲信号的数字化方法200可以以软件、硬件、固件或它们的组合实现。在一些优选实施例中，脉冲信号的数字化方法200可以由包括FPGA芯片的装置实现。

在本申请实施例中，脉冲信号的数字化可以涉及将例如为模拟或物理形式的脉冲信号转换成表征该脉冲信号的数值参数，以便用于后续重建该脉冲信号图像或与处理、转换、传输该脉冲信号相关的其他目的。

在图2所示的实施例中，所述脉冲信号的数字化方法200所采用的模式也可以称为阈值(序列)跟踪模式。总体地，可以预先地向阈值序列库或简称为阈值库中输送存储了大量的对应不同的脉冲信号的阈值序列、如数值阈值序列(例如比较电压值)，根据不同场景下的输入的信号的不同波形特性，例如闪烁脉冲具有不同的最大幅度和上升时间等，选定适合用于比较的阈值序列进行比较，同样获得多组的阈值-时间对信息，用于在相应阈值序列下采样的单个信号的数字化处理，如前所述的图像重建。

具体地，如图2所示，脉冲信号的数字化方法200可以包括以下步骤。

步骤S210，根据待处理脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取包括多个阈值的阈值序列。

在一些实施例中，根据波形特征所获取的阈值序列中的阈值可以用于与待处理脉冲信号的幅值进行比较。比较结果可以用于时间采样，确定所述待处理脉冲信号的幅值越过所述阈值的时间点。如前所述地，这些时间点与相应的阈值匹配后可以用于后续处理过程(例如，图像重建)中的波形恢复，比如恢复波形和/或波形面积，进而得到波形能量值。

在本申请实施例中，脉冲信号应当理解为能够实现采样的一切脉冲信号，其实质为在短时间内发生突变，随后又迅速返回其初始值的物理量，该物理量具有一定的特征。在本申请中，脉冲信号尤其包括闪烁脉冲，并且在本文中将以闪烁脉冲为例描述多个实施例，在这些实施例中脉冲信号和闪烁脉冲可以互换。比如，在一些实施例中，所述闪烁脉冲通常具有上升沿和下降沿，并且该上升沿和下降沿可以通过函数模型表示。在一些实施例中，该脉冲信号为闪烁脉冲信号。比如，伽马光子对应的闪烁脉冲通常表现为具有相对快速的上升沿和相对缓慢的下降沿，该上升沿可以以直线函数表征，下降沿可以以指数函数表征。

在另一些实施例中，脉冲信号的波形又可以表现为三角波、矩形波、正弦波、余弦波或者其它一些形状的波，在此不再赘述。

在本申请实施例中，脉冲信号表现形式可以是电脉冲信号、声脉冲信号、热脉冲信号或者压力波信号等，比如当该脉冲信号为电脉冲信号时，其对应的特征可以是电脉冲信号的电压、电流；当该脉冲信号为声脉冲信号时，其对应的特征可以是声脉冲信号的声强，以此类推，在此不再赘述。对应地，所述阈值可以有多种表现形式，比如当该脉冲信号为电脉冲信号时，其对应的阈值可以是电压阈值、电流阈值或能量阈值；当该脉冲信号为声脉冲信号时，其对应的阈值可以是声强阈值，以此类推，在此不再赘述。

本领域技术人员应当理解的是，本申请中的脉冲信号可以拓展为连续信号，通常仅需将连续信号视为按某种周期排列的脉冲信号即可，本申请中的脉冲信号并不作为对被采样的信号的限制。

在一些实施例中，闪烁脉冲可以是由探测器获取，比如PET探测器、CT探测器、中子探测器、石油探测器，这些探测器通常包括相互耦合的闪烁晶体以及光电转换器件，其中，闪烁晶体用于将探测到的高能射线(比如伽马射线、中子射线等)转换为可见光信号，光电转换器件(例如，光电倍增管PMT、硅光电倍增管SiPM等)用于将可见光信号转换为电信号，该电信号通过与光电转换器件连接的电子学器件以闪烁脉冲信号的形式输出，比如，可以通过获取模块与该探测器进行通信，以获取所述待处理闪烁脉冲。

在本申请的实施例中，阈值序列库中可以存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列。

在一些实施例中，基准脉冲信号可以仅对应一个阈值序列。在另外的实施例中，基准脉冲信号可以对应多个阈值序列。在另外的实施例中，可以根据脉冲信号的波形特性选择性地对应一个或多个阈值序列。这些方案均落入本申请实施例的范围内，而且可以根据需要结合不同的具体步骤、模块等实施，如下文进一步描述。

结合图2、图20、图21和图23所示，阈值序列库或阈值库可以通过多种方式进行更新，例如通过写入数据库、存储器、查找表等方式更新。还可以想到，该阈值序列库或阈值库可以通过本文其他实施例描述的方式进行更新。

在一个具体实施例中，阈值序列库或阈值库包括或通过查找表(LUV)实现，如图23示出。在一个更具体的实施例中，阈值序列库或阈值库包括或通过FGPA的查找表(LUV)实现。

查找表(LUV)中可以存储有不同的脉冲信号的波形特征，包括但不限于最大幅值、上升时间和/或多个波形拟合点，如图23示意性地以脉冲波形示出。图23示意性地以波形表征脉冲信号，但人们将明白，在查找表中可以以波形特征表征不同的基准脉冲。相应地，对于不同的基准脉冲(波形)有对应的一个或多个阈值序列，如sq1，sq21、sq22，sq3，sq41、sq42、sq43、sq44等。在此，例如，基准脉冲p1和p3各自对应一个阈值序列sq1，sq3，其例如可以由如图20所示实施例的数字化装置实施。基准脉冲p2和p4各自对应多个脉冲序列sq21、sq22，sq41、sq42、sq43、sq44，其例如可以由如图21所示实施例的数字化装置实施。各阈值序列可包括多个阈值，如th1…thn(其中th表示阈值，n表示阈值的个数)。

在一些实施例中，各阈值序列的阈值的大小可以在对应的脉冲信号的幅值之内。进而，当根据待处理的脉冲信号的波形特征获取阈值序列时，所获取的阈值序列的阈值也在该待处理的脉冲信号的幅值之内。

例如图10为根据本申请的一些实施例所示的阈值序列的阈值与闪烁脉冲进行比较的示例性关系示意图，其中示出了用于所示的闪烁脉冲信号的采样的示例性阈值序列sq，其包括多个阈值，如13个阈值(th1至th13)。图中闪烁脉冲的波形显示了其具有的特点，即上升时段非常短，通常只有几个纳秒的时间，就可以上升至最高点；而下降时段较长，一般会有200纳秒左右。可以看出，阈值序列中的阈值的大小全部都处于闪烁脉冲的最大幅值之内。在此，用于闪烁脉冲的上升沿采样的阈值数量通常少于用于下降沿采样的阈值数量。例如，在图10所示的实施例中，三个阈值th1-th3用于闪烁脉冲的上升沿的采样，十个阈值th4-th13用于下降沿的采样。

如前所述，可以根据待处理的脉冲信号的波形特征获取多个阈值序列，如两个阈值序列sq1、sq2(未示出)，其例如也可以类似地包括多个阈值，如分别包括13个阈值。

在一些实施例中，可以通过阈值序列设置模块来根据脉冲信号的波形特征获取对应的一个多个阈值序列。在进一步的实施例中，可以通过同一阈值设置模块设置。在本申请一些实施例中，阈值序列设置模块可以与用于阈值切换的阈值切换模块集成，如图20和图21所示，例如可以由阈值设置器件实现。阈值设置器件可例如通过数字模拟通道多选一器件实现。在其他的实施例中，阈值序列设置和阈值切换也可以由不同的器件实施。

在一些实施例中，尤其是当脉冲信号对应的阈值序列为一个时，可以根据需要将阈值序列中的多个阈值分成多个阈值子序列。如图13所示，可以将所获取的阈值序列(未示出)中的多个阈值，如26个阈值，分为两个阈值子序列，如子序列ssq1的th1-th13和子序列ssq2的th1’-th13’。在一些实施例中，可以按顺序交替分配阈值序列中的多个阈值，如图13所示地。在一些实施例中，可以根据需要将阈值序列分为2至4个阈值子序列。

在一些实施例中，可以通过子序列分配模块来实现阈值子序列的分配。在本申请一些实施例中，子序列分配模块可以与阈值序列设置模块和/或阈值切换模块集成，但也可以与之分立。

步骤S220，比较所述阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号，当所述待处理脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一跳变信号并切换至阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述阈值序列中的每个阈值全部比较完成。

步骤S230，依次对所述跳变信号进行采样，获取所述待处理脉冲信号越过各个所述阈值时对应的阈值-时间对。

在一些实施例中，比较脉冲信号与阈值是指将待处理的脉冲信号(如采样点值)和当前阈值同步输入比较模块中，比较模块可以根据当前阈值的大小与闪烁脉冲的幅值进行比较。在一些具体实施例中，还可以包括步骤：将所述阈值序列中的数值阈值转换为用于与所述待处理闪烁脉冲比较的模拟阈值。在一些优选的实施例中，该模拟阈值例如为电压阈值或电流阈值，在图10至图15所示的实施例中为电压阈值。如图20和图21所示，将数值阈值转换为模拟阈值可以通过数字模拟转换器(DAC)实现，如FPGA芯片中集成的DAC。在此实施例中，比较模块可以将转换的模拟阈值与待处理的脉冲信号(如电压采样点值)相比较。

在一些实施例中，比较模块可以由包括低压差分信号(Low-VoltageDifferential Signaling，LVDS)比较器的电路实现。作为示例，由探测器产生的待处理闪烁脉冲可以输入到LVDS比较器管脚的p端(也可以被称为正端)，当前阈值可以通过阈值切换模块、如阈值设置器件输入到LVDS比较器管脚的n端(也可以被称为负端)，从而完成脉冲幅值与当前阈值的比较。

在一些实施例中，例如当用于处理单个阈值序列时，比较模块和阈值切换模块的数量均为一个。在这些实施例中，可以通过同一个阈值切换模块(如阈值设置器件)实现单个阈值序列的多个不同阈值的切换，通过同一个比较模块实现所述待处理闪烁脉冲与多个不同大小阈值的比较，如图20具体地示出。如此，可以采用单一通道实现所述待处理闪烁脉冲与单个阈值序列的多个阈值的比较。

在一些实施例中，当处理多个阈值序列(如前述的sq1和sq2)或多个阈值子序列(如前述的ssq1和ssq2)时，比较模块可以为多个，而阈值切换模块的数量均为一个。在这些实施例中，可以通过同一个阈值切换模块(如阈值设置器件)实现多个阈值序列或多个阈值子序列分别在不同的比较模块中进行多个不同阈值的切换，针对每个阈值序列或阈值子序列通过同一个比较模块实现所述待处理闪烁脉冲与相应的阈值序列或阈值子序列中多个不同大小阈值的比较，如图21具体地示出。如此，可以充分利用FPGA的多个比较通道实现待处理的脉冲信号分别与不同的阈值序列中的多个阈值的比较。在该实施例中，所述同一个阈值切换模块将根据阈值的大小交替切换不同的阈值序列(如前述的sq1和sq2)或不同的阈值子序列(如前述的ssq1和ssq2)中的阈值。例如，结合图21和图13所示，同一个阈值切换模块可以根据阈值大小交替切换不同的阈值子序列中的阈值，例如依次切换到如下的阈值：ssq1_th1、ssq2_th1’、ssq1_th2、ssq2_th2’、……、ssq1_th13、ssq2_th13’。如图21所示，该同一个阈值切换模块将切换的阈值分别送到对应阈值序列或阈值子序列的DAC，经转换后送入对应阈值序列或阈值子序列的比较模块，如LVDS比较器。

在本申请实施例中，对于幅值处于闪烁脉冲最大幅值范围内的同一个阈值，通常情况下闪烁脉冲可以越过该阈值。在越过时，比较模块可以产生一个跳变信号。通过对该跳变信号进行时间采样，可得到反映了闪烁脉冲的幅值越过该阈值时的时间点。相应地，可以通过对跳变信号进行时间采样，可以获得脉冲信号越过相应的阈值的时间。

在一些实施例中，跳变信号的采样可以通过与比较模块连接的时间采样模块实现的。在一个具体的实施例中，跳变信号的采样可以是通过例如在FPGA芯片中集成的时间数字转换器(TDC)实现的。

结合参考图10至图12参考多电压阈值采样的示意图。在图示的示意性实施例中，脉冲信号为闪烁脉冲，其具有在先的上升阶段和到达最大幅值之后的下降阶段。在脉冲信号的上升阶段，脉冲会从下向上越过阈值序列(阈值子序列)中当前比较的阈值电压，如th1、th2、th3。在下降阶段，闪烁脉冲会从上向下越过当前比较的阈值电压，如th4-th13。

本领域技术人员应当理解的是，如前所述，当根据脉冲信号的波形特性选择性地对应一个或多个阈值序列时，阈值序列的阈值范围不会超过被处理的脉冲信号的最大幅值。人们将明白，对于位于最大幅值的阈值，将仅产生一次跳变信号，如图15示意性示出。对于最接近最大幅值的阈值，可以根据需要产生一次或两次跳变信号。例如，在图10至图13所示的实施例中，可以通过设置使得最接近最大幅值的阈值th4仅跳变一次，如下文进一步描述，但也可以想到通过设置使得最接近最大幅值的阈值th4仅跳变两次。在本申请实施例中，对于非最接近最大幅值的阈值可以仅越过一次，例如在上升阶段从下向上越过的阈值th1-th3，在下降阶段从上向下越过的阈值th5-th13。但是，可以想到可以合理的设置阈值的大小，以使得在阈值序列的不同位置中的阈值大小可以相等，例如在图12所示的实施例中，阈值th3的大小大致等于阈值th8，在此不再赘述。

本领域技术人员还应当理解的是，在实际采样中，闪烁脉冲的波形并非平滑的，而是会有较多的波动，因此，在实际采样过程中，在上升沿或者下降沿，波形可能在极短的时间窗内多次越过同一阈值，实际采样时可以以某一时间窗或者时间段内多次越过该阈值的平均跳变时间点作为越过该阈值的时间，这属于本领域技术人员根据本申请的启示容易实现的，在此不再赘述。

在一些实施例中，如前所述，不同阈值的切换通过同一个阈值设置器件实现。在该实施例中，在前一个阈值比较完成后，比较模块同时可以输出一个反馈信号给阈值设置器件，该反馈信号能够指示当前阈值是否已经发生了跳变，该反馈信号可以与跳变信号相同，也可以不同。阈值切换模块根据该反馈信号进行阈值的切换，当阈值切换模块判断当前阈值已经发生了跳变后，随即按预设顺序切换至下一个阈值；当阈值切换模块判断当前阈值未发生跳变，则仍然保持当前阈值的设置。在一些实施例中，如前所述，阈值序列设置模块和阈值切换模块可以集成为单个器件或单元。每当该器件、如阈值设置器件判断当前阈值已经发生了跳变后，可以将当前的阈值用于配对，例如送到阈值时间配对模块。所述配对可以在产生跳变信号或获得反馈时实时进行，也可以是获得所有的时间采样后进行，对于后者，当前的阈值可以储存起来，例如送到FPGA芯片的存储模块中保存起来。结合图20-21和图10至图13所示，每当该器件、如阈值设置器件判断当前阈值已经发生了跳变后，可以从阈值序列库或阈值库中获取下一个阈值，如同一阈值序列的阈值，或下一个阈值序列的阈值。例如在图10至图12和图20所示的实施例中，例如当从同一个比较模块获取了阈值序列sq的当前阈值th3后，将可以从阈值序列库中获取该阈值序列sq的下一个阈值th4，用于同一个比较模块的比较。例如在图13和图21所示的实施例中，例如当从其中一个比较模块获取了阈值子序列ssq1的当前阈值th3后，将可以从阈值序列库中获取相应的阈值序列的阈值子序列ssq2的下一个阈值th3’，用于另一个比较模块的比较。

在一些实施例中，所述跳变信号包括指示待处理脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。在一些实施例中，所述采样可以是针对跳变信号的上升沿以及下降沿对应的时刻进行时间数字化采样。在本申请中，术语“采样”、“时间采样”、“时间数字化采样”以及“时间测量”可以互换使用，用以表示确定跳变信号的上升沿以及下降沿的位置对应的时刻这一操作。

在一些实施例中，可以通过采样模块按照一定的采样顺序，对跳变信号的上升沿和下降沿对应的时刻进行采样。在一些实施例中，采样模块可以由包括时间数字转换器(Time-to-Digital Converter，TDC)的电路实现。采样模块可以利用TDC对输入的跳变信号的上升沿或下降沿所在位置对应的时刻进行采样。如图12示意性地示出，例如在越过阈值th1-th3时，在跳变信号的上升沿对应的时刻T1、T2、T3进行采样，在越过阈值th4-th13时，在跳变信号的下降沿对应的时刻T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13进行采样。

在一些实施例中，所述数字化方法200还可包括：为所述阈值序列设置跳变切换条件。在一些实施例中，可以为单个阈值序列设置跳变切换条件；在另一些实施例中，可以为多个阈值序列或多个阈值子序列分别设置跳变切换条件。

在一些实施例中，所述依次对所述跳变信号进行采样，包括：当未满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；当满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。在图10至图13所示的实施例中，闪烁脉冲例如具有在先的上升阶段和在后的下降阶段，在处理该闪烁脉冲时，例如在未满足所述设定的跳变切换条件时在跳变信号的上升沿采样，在满足跳变切换条件时在跳变信号的下降沿进行采样。但是，人们也可以想到，例如在先下降后上升的脉冲信号中，可以在未满足所述设定的跳变切换条件时，在跳变信号的下降沿采样，在满足所述设定的跳变切换条件时，在跳变信号的上升沿采样。

在一些实施例中，所述跳变切换条件为给定的比较阈值个数。在图10至图12所示的实施例中，该给定的比较阈值个数例如为3个。结合图10至图12和图20，开始采样后，当未满足跳变切换条件时，例如针对前三个阈值th1-th3，判断是否已经到达跳变信号的上升沿，这可以判断比较模块输出的值是否为1，例如阈值切换模块(阈值设置器件)判断来自比较模块的反馈值是否为1，每当到达跳变信号的上升沿时，如图11和图12所示，比较模块输出的值为1，进而阈值切换模块获得的来自比较模块的反馈值为1(从0到1)，此时TDC进行时间采样，如T1、T2、T3，而阈值切换模块切换下一阈值，例如通过阈值序列设置模块从阈值序列库获取阈值序列的下一阈值。当满足跳变切换条件时，例如图10以箭头示意性表示满足跳变切换条件，如图11示意性示出的比较的阈值个数大于等于给定的比较阈值个数(n≥3)时，变更对跳变信号采样的边沿为下降沿。当满足跳变切换条件时，如图10至图12所示，例如针对后十个阈值，判断是否已经到达跳变信号的下降沿，这可以判断比较模块输出的值是否为0(从1到0)，例如阈值切换模块(阈值设置器件)判断来自比较模块的反馈值是否为0，每当到达跳变信号的下降沿时，如图11和图12所示，比较模块输出的值为0，进而阈值切换模块获得的来自比较模块的反馈值为0，此时TDC进行时间采样，如T4至T13，而阈值切换模块切换下一阈值或结束采样，阈值序列的下一阈值例如通过阈值序列设置模块从阈值序列库获取。可选地，还可以设置结束本次采样的判断条件，当达到该条件时例如切换跳变信号采样的边沿，例如重新更换为上升沿。

在替代的实施例中，可以根据脉冲信号本身的上升阶段和下降阶段，或者根据脉冲信号的最大幅值来作为跳变切换条件。例如，当脉冲信号处于上升阶段或者脉冲信号尚未到达最大幅值时，在跳变信号的上升沿进行时间采样；当脉冲信号处于下降阶段或者已经经过最大幅值，在跳变信号的下降沿进行时间采样。在此，例如可以通过阈值序列中阈值的大小进行等效判断，例如在后阈值与在前阈值相等时或者已经越过最大阈值时满足跳变切换条件。还可以想到多种替代形式，在此不赘述。

如前所述地，在另一些实施例中，可以为多个阈值序列或多个阈值子序列分别设置跳变切换条件。例如图13所示，可以分别针对两个阈值子序列均设置跳变切换条件，在此例如为给定的比较阈值个数。类似地，结合图13和图21所示，针对每个阈值子序列ssq1和ssq2，给定的比较阈值个数例如为3个。结合图13和图21，开始采样后，当未满足跳变切换条件时，例如针对每个阈值子序列ssq1和ssq2的前三个阈值th1-th3和th1’-th3’，判断是否已经到达跳变信号的上升沿，这可以判断比较模块输出的值是否为1，例如阈值切换模块(阈值设置器件)判断来自比较模块的反馈值是否为1，每当到达跳变信号的上升沿时，如图11和图12所示，比较模块输出的值为1，进而阈值切换模块获得的来自比较模块的反馈值为1(从0到1)，此时TDC进行时间采样，而阈值切换模块切换下一阈值，在此为另一阈值子序列的下一阈值，例如通过阈值序列设置模块从阈值序列库获取阈值序列的下一阈值，并将其分配到所述另一阈值子序列中，并用于另一比较模块的比较。当满足跳变切换条件时，例如图13以箭头示意性表示满足跳变切换条件，针对相应的阈值子序列，变更对跳变信号采样的边沿为下降沿。针对相应的阈值子序列，如ssq1或ssq2，当满足跳变切换条件时，例如针对阈值子序列ssq1或ssq2的后十个阈值，判断是否已经到达跳变信号的下降沿，这可以判断各自的比较模块输出的值是否为0(从1到0)，例如阈值切换模块(阈值设置器件)判断来自比较模块的反馈值是否为0，每当到达跳变信号的下降沿时，比较模块输出的值为0，进而阈值切换模块获得的来自比较模块的反馈值为0，此时如图21所示对应各自的比较模块、如比较器的TDC进行时间采样，而阈值切换模块切换下一阈值或结束采样，切换的下一阈值为另一阈值子序列的下一阈值，这例如可以通过阈值序列设置模块从阈值序列库获取。

虽然在此并未图示为多个阈值序列分别设置跳变切换条件的实施例，但是可以参考前述实施例的特征，在此不赘述。

在本申请实施例中，阈值切换模块(阈值设置器件)可以将是否满足跳变切换条件的状态，即在上升沿还是下降沿采集跳变信号的状态同步至TDC，从而各TDC可以正确地采集对应的阈值比较模块产生的跳变信号。

在图示的实施例中，每个比较模块连接各自的TDC，但是可以想到比较模块连接到不同的TDC。例如，采样模块包括所述FPGA芯片的第一TDC和第二TDC，第一TDC配置成对跳变信号的上升沿进行采样，所述第二TDC配置成对所述跳变信号的下降沿进行采样。在这样的实施例中，阈值切换模块(阈值设置器件)可以无需同步状态，配对单元可以根据不同时间满足跳变切换条件从不同的TDC获取时间采样信息。

在一些实施例中，闪烁脉冲阈值-目标时间对可以被传输至其它部件进行进一步的处理。例如，数据处理系统可以通过有线或无线的通信方式，将所述采样结果传输至PET设备相关的图像处理部件，用于后续的PET图像重建。

应当注意的是，上述有关图2中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对图2中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

在一些实施例中，作为图2实施例的替代或补充，可以在未能从阈值库中获取到阈值序列的情况下得到所需的阈值-时间对和所需的阈值序列。在此，在图3所示的实施例中，可以采用被称为阈值(序列)最优化模式的所述脉冲信号的数字化方法300。总体地，可以通过先验的待测信号数学模型确定最少的阈值比较个数，即采样点；通过系统本身的阈值切换周期确定能够实现的最多采样点，由此生成多个阈值序列。并针对多个阈值序列分别获得多组的阈值-时间对信息，用于在相应多个阈值序列下采样的信号的数字化处理。可选地，可以根据多组的阈值-时间对信息送入后端处理系统中进行拟合度的计算，根据拟合度的需要选取最优的阈值序列。

在该实施例中，脉冲信号的数字化方法300可以包括以下操作。

步骤S310，根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数。

步骤S320，根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数。

在该实施例中，可以通过先验的待测信号数学模型确定最少的阈值比较个数，即第一采样点。

在该实施例中，可以通过系统本身阈值切换周期确定能够实现的最多采样点，即第二采样点。

在本申请的一些实施例中，对于具有上升阶段和下降阶段的脉冲信号，还可以进一步确定采样点是在脉冲信号的上升阶段，还是下降阶段。

在一些具体实施例中，还可以根据波形特征分别确定位于脉冲信号的上升阶段的第一采样点的第一部分的个数以及位于脉冲信号的下降阶段的第一采样点的第二部分的个数。

在进一步的具体实施例中，还可以根据阈值比较的切换周期分别确定位于脉冲信号的上升阶段的第二采样点的第一部分的个数以及位于脉冲信号的下降阶段的第二采样点的第二部分的个数。

在一个示例性实施例中，例如对于闪烁脉冲的双指数模型，针对脉冲信号的上升阶段和下降阶段分别确定各需要至少2个采样点，即至少共4个采样点，即第一采样点的第一部分和第二部分的数量均为2。在该示例性实施例中，例如由于上升沿仅有30ns左右，针对上升阶段，确定最多采样3或4个采样点，即第二采样点的第一部分的数量，由于下降阶段约200～300ns，针对下降阶段则可以确定最多采样30个采样点，即第二采样点的第二部分的数量。

步骤330，根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列。

在一些实施例中，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数。

在进一步的实施例中，例如在确定第一和第二采样点的第一部分和第二部分的个数情况下，可以分别确定每个第一阈值序列中用于对脉冲信号的上升沿采样的阈值的个数位于第一和第二采样点的第一部分的个数之间，每个第一阈值序列中用于对脉冲信号的下降沿采样的阈值的个数位于第一和第二采样点的第二部分的个数之间。

例如，针对第一采样点的第一部分和第二部分均为2，第二采样点的第一部分为4，第二部分为30的情形，可以确定各个第一阈值序列用于脉冲信号上升沿的阈值个数分别为2、3或4，各个第一阈值序列用于脉冲信号下降升沿的阈值个数分别为2、3、4、5······29、30。

在本申请一些实施例中，基于脉冲信号的波形特征和/或所述阈值个数，可以根据需要确定实际的阈值。例如，针对上升沿的阈值，可以将第一个阈值、如th1设定得较低，用来判断脉冲的到达时间。考虑到第一个阈值容易受到噪声因素等干扰导致误触发，可以在上升沿中以合理的间隔设置后续的至少一个阈值，如针对不同第一阈值设置1、2或3个；针对下降沿的阈值，例如可以通过平均或其他方式分配相应个数的阈值，例如针对多个第一阈值序列，可以均分设置上述的2、3、4、5······29、30个下降沿阈值。

在本申请实施例中，阈值比较的切换周期可以基于用于比较的比较模块、如比较器确定。在一些实施例中，例如当将每个第一阈值序列分成多个第一阈值子序列时，可以由多个比较模块、如比较器分别针对子序列进行比较，此时阈值比较的切换周期可以根据比较模块的数量N相应减小到原来的1/N。例如，当利用图21所示的装置处理两个阈值子序列时，阈值比较的切换周期可以为图20所示的装置处理单个阈值序列的阈值比较的切换周期的1/2。

步骤S340，分别针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述多个第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成。

在一些实施例中，步骤S340中脉冲信号与阈值的比较可以与步骤S220中所述的比较相似，在此不再赘述。

类似于步骤S220中的一个具体例子，可以将每个第一阈值序列中的所有阈值通过同一个比较模块处理，如图20所示；也可以将每个第一阈值序列中的阈值分为多个第一阈值子序列，分别通过不同比较模块处理，如图21所示。

需要说明的是，在图3所示实施例的数字化方法中，针对不同的第一阈值序列的处理是串行的，即处理了一个第一阈值序列后再处理下一个阈值序列，这不同于图2所示实施例的数字化方法中的具体实施例中针对对应于同一脉冲信号的多个阈值序列或阈值子序列的处理，后者的处理是并行的，例如通过多个比较模块交替处理多个阈值序列或多个阈值子序列的阈值。然而，在图3所示实施例的数字化方法的一个具体实施例中，针对同一个阈值序列中划分的多个第一阈值子序列可以与图2所示的实施例的数字化方法中的具体实施例的阈值子序列的处理类似，均是并行的，例如通过多个比较模块交替处理多个(第一)阈值子序列的阈值。

步骤S350，依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个第一阈值序列的各个阈值时对应的第一阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对。

在一些实施例中，步骤S350中采样和配对可以与步骤S230中所述的采样和配对相似，在此不再赘述。

但需要说明的是，在图3所示实施例的数字化方法中，第一脉冲信号分别对应多个第一阈值序列，分别获得多组第一阈值-时间对，以便用于后续的多个图像重建和/或确定多个拟合精度等后处理；而在图2所示实施例的数字化方法中，虽然在某些实施例中具有对应脉冲信号的一个或多个阈值序列或者划分了多个阈值子序列，但将针对待处理的脉冲信号获得一组阈值-时间对，以便用于后续的图像重建等后处理。

在可选的后续步骤中，还可以进行拟合精度的求取并据此选择最优的阈值序列。

可选地，步骤S360，分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度。

可选地，步骤S370，根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列。

在本申请的一些实施例中，可以分别利用所述多组第一阈值-时间重建多个重建的第一脉冲信号，并基于先验的第一脉冲信号的波形特征或数学模型，基于拟合算法计算得到各重建的第一脉冲信号的拟合精度。相应地，可以根据计算得到的精度选择最优的第一阈值序列。在一些实施例中，所述选择可以将所确定的拟合精度与给定拟合精度对比，并根据对比结果和阈值序列的阈值个数确定最优的阈值序列。在一些实施例中，最优的阈值序列是指满足给定拟合精度的要求且阈值个数数量最少的阈值序列。

在本申请的另一些实施例中，可以不重建图像，而是基于拟合算法直接利用所述多组第一阈值-时间计算第一脉冲信号的数字化信息相比于先验的波形特征或数学模型的拟合精度。

在本申请实施例中，可以选择任何合适的拟合算法和/或重建算法，在此不赘述。

在一些实施例中，数字化方法300可以结合数字化方法200中的特征阈值序列库或阈值库。如图14所示，例如步骤S330中确定的多个第一阈值序列可以写入阈值序列库或阈值库中。由此，可以以串行的方式在步骤S340中依次比较所述多个第一阈值序列。

在其他的实施例中，数字化方法300可以仅将确定的最优的第一阈值序列存储或更新到阈值序列库中。例如图22示意性地示出，相应的第一闪烁脉冲和最优的第一阈值序列可以更新到阈值序列库中。

在进一步的实施例中，上述的实施例的特征可以结合，例如在将相应的第一闪烁脉冲和最优的第一阈值序列更新到阈值序列库中时，从阈值序列库中移除其他的第一阈值序列。

在进一步的实施例中，可以将确定的最优的第一阈值序列进行其他的进一步的操作。

在一些实施例中，数字化方法300的相同或相似术语或特征的含义或者说明均可以参考上述脉冲信号的数字化方法200，即数字化方法200的步骤、特征可以以不矛盾的方式结合到数字化方法300中。

在一些实施例中，作为图2和图3实施例的替代或补充，可以在没有先验信息得到的数据和信号数学模型的情况下，或者得到的波形特征不完整的情况下，如仅具有最大幅值的先验信息，但例如已知输入的脉冲信号具有重复周期的特性下，可以设定阈值切换模块以步进的方式切换阈值用于比较。在该实施例中，脉冲信号的数字化方法400可以称作阈值(序列)遍历模式，并且可以包括以下操作。

步骤410，设置具有多个阈值的第一阈值序列。

在一些实施例中，所述第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等。

在进一步的实施例中，所述第一阈值序列可以与其他一些实施例中的阈值序列以不同的方式表征。在所述进一步的实施例中，第一阈值序列由第一阈值序列的起始阈值和所述第一步进差值表征，而在其他一些实施例中，阈值序列可以由其所包括的多个阈值本身表征。由此，在所述进一步的实施例中，阈值切换模块在切换阈值时不是直接获取下一个阈值，而是根据前一个阈值和步进差值得到要切换的阈值。

在一些实施例中，例如针对闪烁脉冲信号，第一阈值序列是用于脉冲信号的上升阶段的，或者反过来。在一些实施例中，所述第一阈值序列的终止阈值可以由脉冲信号的最大幅值决定。在另外的实施例中，所述第一阈值序列的终止阈值可以由脉冲信号第二次越过阈值确定，当第二次越过阈值时，其可视作第二阈值序列的起始阈值。

结合图15和图16所示，例如针对闪烁脉冲信号，例如可以通过设置初始阈值和基于阈值切换模块的切换周期设置确定的步进差值或者称为步进值，例如为1mV的步进值，由此可以在上升沿获得包括多个步进阈值的第一阈值序列。在所述进一步的实施例中，步进越小，最后拟合的信号波形越准确，例如可以在切换模块的切换周期的约束下设置得最小。

步骤420，依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成。

在一些实施例中，步骤S420中脉冲信号与阈值的比较可以与步骤S220、S340中所述的比较相似，在此不再赘述。

类似于步骤S220、S340中的一个具体例子，可以将每个第一阈值序列中的所有阈值通过同一个比较模块处理，如图20所示；也可以将每个第一阈值序列中的阈值分为多个第一阈值子序列，分别通过不同比较模块处理，如图21所示。

步骤S430，设置具有多个阈值的第二阈值序列。

在一些实施例中，所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等。

在一些实施例中，步骤S430中第二阈值序列的设置与步骤S410中所述的第一阈值序列的设置相似。

在进一步的实施例中，所述第二阈值序列由第二阈值序列的起始阈值或第一阈值序列的终止阈值和第二步进差值表征。类似于第一阈值序列，所述第二阈值序列可以与其他一些实施例中的阈值序列以不同的方式表征。在所述进一步的实施例中，第二阈值序列由第二阈值序列的起始阈值或第一阈值序列的终止阈值和所述第一步进差值表征，而在其他一些实施例中，阈值序列可以由其所包括的多个阈值本身表征。例如，第二阈值序列的起始阈值可以根据最大幅值确定，例如大致等于最大幅值或比最大幅值小一个给定安全值。在另外的示例中，例如可以根据第一阈值序列的终止阈值来确定开始切换的第二阈值序列阈值，如上文所述的，当脉冲信号第二次越过第一阈值序列的终止阈值时，其可视作第二阈值序列的起始阈值。

在一些实施例中，例如针对闪烁脉冲信号，第二阈值序列是用于脉冲信号的下降阶段的，或者反过来。在一些实施例中，所述第二阈值序列的终止阈值可以由脉冲信号的特性决定。在另外的实施例中，所述第二阈值序列的终止阈值可以大致等于第一阈值序列的起始阈值的大小。

同样地，在所述进一步的实施例中，阈值切换模块在切换阈值时不是直接获取下一个阈值，而是根据前一个阈值和步进差值得到要切换的阈值。

人们将明白，本申请实施例涵盖这样的等同，即将第一和第二阈值序列一起视作一个从小到大、再从大到小的步进阈值序列。

在一些实施例中，如图16所示，所设置的步进的第一和第二阈值序列可以实时存储到阈值库，比较模块再从阈值库读取相应的阈值序列的阈值。

然而，可以想到，在其他的实施例中，第一和第二阈值序列无需存储到阈值库中，而是直接通过切换模块根据前一阈值和相应的步进差值切换阈值。

步骤S440，依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第二阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至达到第二阈值序列中的每个阈值全部比较完成。

在一些实施例中，步骤S440中脉冲信号与阈值的比较可以与步骤S420或步骤S220、S340中所述的比较相似，在此不再赘述。

类似于步骤S420或步骤S220、S340中的一个具体例子，可以将每个第二阈值序列中的所有阈值通过同一个比较模块处理，如图20所示；也可以将每个第二阈值序列中的阈值分为多个第二阈值子序列，分别通过不同比较模块处理，如图21所示。

步骤S450，依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个阈值时对应的第一阈值-时间对。

在一些实施例中，步骤S450中采样和配对可以与步骤S230、S450中所述的采样和配对相似，在此不再赘述。

在一些实施例中，在步骤S450中，可以根据需要在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样。

在进一步的实施例中，可以在第一阈值序列的阈值比较时在跳变信号的上升沿采样，在第二阈值序列的阈值比较时产生的跳变信号的下降沿采样，或者反过来。由此，在数字化方法400中，可以不为阈值序列设置跳变切换条件，而是在切换第一和第二阈值序列时切换跳变信号的采样边沿。

在后续的可选步骤中，还可以还原第一脉冲信号的波形，以便获得相应的波形特征，从而用于其他处理或者后续处理。

可选地，步骤460，由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形。

在本申请实施例中，可以采用合适的还原脉冲信号的还原方法，例如各种图像重建方法来还原脉冲信号，在此不赘述。

在一些实施例中，数字化方法400中的相同或相似术语或特征的含义或者说明均可以参考上述脉冲信号的数字化方法200、300，即数字化方法200、300的步骤、特征可以以不矛盾的方式结合到数字化方法400中。

在本申请的一些实施例中，图2、图3、图4所示实施例所述的方法本身或者所述方法的部分步骤可以合理组合得到新的实施例。

在图5所示的实施例的数字化方法500中，可以将图3所示实施例的数字化方法300，即阈值(序列)最优化模式510直接与图2所示实施例的数字化方法200，即阈值(序列)跟踪模式520相结合，但在图5所示的实施例中，阈值跟踪模式520的阈值序列可以不从阈值序列库中获取，而是直接使用该最优的阈值序列。

由此，在图5所示的实施例的数字化方法500中，可包括：根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；分别针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述多个第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个第一阈值序列的各个阈值时对应的第一阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对；分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度；根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列；依次比较所述最优的第一阈值序列中的阈值与待处理的第二脉冲信号，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号并切换至所述最优的第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述最优的第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及依次对所述第二跳变信号进行采样，获取所述第二脉冲信号越过所述最优的第一阈值序列的各个阈值时对应的第二阈值-时间对。

在图6所示的实施例的数字化方法600中，可以从图3所示实施例的数字化方法300，即阈值(序列)最优化模式610获得最优阈值序列，并存储最优阈值序列到阈值序列库620，并且再结合图2所示实施例的数字化方法200，即阈值跟踪模式630。图6所示的实施例与图5所示实施例的区别在于，最优的阈值序列存储到阈值序列库中，而阈值跟踪模式630获取的阈值序列是根据待处理的脉冲信号的波形特征从阈值序列库中获取的。

在图7所示的实施例的数字化方法700中，可以根据图4所示实施例的数字化方法400，即阈值(序列)遍历模式710还原得到的脉冲信号的波形特征，应用图2所示实施例的数字化方法200，即阈值跟踪模式720获得待处理的脉冲信号的阈值-时间对。

由此，在图7所示的实施例的数字化方法700中，可包括：设置具有多个阈值的第一阈值序列，其中所述第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等；依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；设置具有多个阈值的第二阈值序列，其中，所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等；依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第二阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至达到第二阈值序列中的每个阈值全部比较完成；依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个阈值时对应的第一阈值-时间对；由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形；根据还原的第一脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中确定包括多个阈值的第四阈值序列；依次比较所述第四阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至第四阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第四阈值序列中的每个阈值全部比较完成；依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过各个第三阈值时对应的第三阈值-时间对。

在图8所示的实施例的数字化方法800中，可以根据图4所示实施例的数字化方法400，即阈值(序列)遍历模式810还原得到的脉冲信号的波形特征，再结合图3所示实施例的数字化方法300，即阈值(序列)最优化模式820得到针对该还原的脉冲信号的最优阈值序列，并进而应用图2所示实施例的数字化方法200，即阈值跟踪模式830获得待处理的脉冲信号的阈值-时间对。

由此，在图8所示的实施例的数字化方法800中，可包括：设置具有多个阈值的第一阈值序列，其中所述第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等；依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；设置具有多个阈值的第二阈值序列，其中，所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等；依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第二阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至达到第二阈值序列中的每个阈值全部比较完成；依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个阈值时对应的第一阈值-时间对；由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形；根据还原的第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第三阈值序列，每个所述第三阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；分别针对每个第三阈值序列，依次比较第三阈值序列中的阈值与所述第二脉冲信号，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号并切换至第三阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第三阈值序列中的每个阈值全部比较完成；依次对所述第二跳变信号进行采样，获取所述第二脉冲信号越过各个第三阈值序列的各个阈值时对应的第二阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第三阈值序列的多组第二阈值-时间对；分别确定所述多组第二阈值-时间对相对于所述第二脉冲信号的拟合精度；根据所确定的拟合精度，在所述多个第三阈值序列中选择最优的第三阈值序列；依次比较所述最优的第三阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至所述最优的第三阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述最优的第三阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过所述最优的第三阈值序列的各个阈值时对应的第三阈值-时间对。

在图9所示的实施例的数字化方法900中，可以根据图4所示实施例的数字化方法400，即阈值(序列)遍历模式910还原得到的脉冲信号的波形特征，再结合图3所示实施例的数字化方法300，即阈值(序列)最优化模式920得到针对该还原的脉冲信号的最优阈值序列，并存储最优阈值序列到阈值序列库930中，进而应用图2所示实施例的数字化方法200，即阈值跟踪模式940获得待处理的脉冲信号的阈值-时间对。图9所示的实施例与图8所示实施例的区别在于，最优的阈值序列存储到阈值序列库中，而阈值跟踪模式940获取的阈值序列是根据待处理的脉冲信号的波形特征从阈值序列库中获取的。

本申请的一些实施例所披露的脉冲信号、尤其是闪烁脉冲的数字化方法、装置、设备及存储介质，可以根据脉冲信号的波形特性选择匹配的阈值序列，并且通过依次动态切换阈值序列中的阈值，能够有效减少信号采样占用的硬件资源以及逻辑资源，例如FPGA的管脚资源和TDC资源，还可提升采样点的准确度，提升采样系统的性能；此外还实现了将待测信号对象多元化，可以通过阈值库存储不同波形特性下信号比较所需的阈值序列。

图17是根据本申请一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的示例性模块图。该数字化装置1700可以实现高性能的闪烁脉冲波形采样。如图17所示，数字化装置1700可以包括获取模块1710、阈值序列库1720、阈值序列设置模块1730、阈值切换模块1740、比较模块1750以及采样模块1760。可选地，该数字化装置1700还可以包括设置在阈值切换模块1740和比较模块1750之间的转换模块1770。

在本申请的实施例中，该数字化装置1700可以包括具有现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片的装置或者由该装置实现。

获取模块1710可以获取脉冲信号，如闪烁脉冲。闪烁脉冲可以是由探测器获取，比如PET探测器、CT探测器、中子探测器、石油探测器，通过获取模块与该探测器进行通信，以获取所述待处理闪烁脉冲。

阈值序列库1720存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值。该阈值序列库1720例如包括查找表(LUV)或者由查找表实现，如图23所示。

阈值序列设置模块1730可以根据获取的脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取阈值序列。

阈值切换模块1740可以获取阈值序列中的多个阈值并按序切换其中的一个阈值并可选地通过转换模块1770转换成模拟阈值后发送至比较模块1750。

在一些实施例中，阈值序列设置模块1730和阈值切换模块1740可以由同一器件实现。

比较模块1750可以比较脉冲信号与阈值切换模块1740切换的当前阈值，当脉冲信号越过并高于当前阈值时，输出一跳变信号，阈值切换模块1740随之切换为下一个阈值，并由比较模块1750继续进行比较。关于波形的比较以及跳变信号的描述可以参见上述任一方法实施例中所述，在此不再赘述。比较模块1750可以由包括低压差分信号(Low-VoltageDifferential Signaling，LVDS)比较器的电路实现。对应地，所述待处理脉冲信号可以输入到LVDS管脚的p端，所述阈值切换模块的当前阈值可以输入到LVDS管脚的n端，从而完成脉冲信号与当前阈值的比较。在图示的实施例中，阈值切换模块的当前阈值为数值阈值，可经过设置在阈值切换模块1740和比较模块1750之间的转换模块1770转换成适合输入到比较模块1750、如LVDS比较器的n端的模拟阈值，如电压。该转换模块1770例如为数字模拟转换器(DAC)。

在图17所示的实施例中，仅示出了单个比较模块，但是可以想到设置多个并行的比较模块、如LVDS比较器以及相应的转换模块、如DAC。例如，阈值序列设置模块1730可将所述阈值序列中的多个阈值分成多个阈值子序列，其中每个所述阈值子序列分配一个所述比较模块。

在一些实施例中，阈值切面模块1740还可以从比较模块1750获取反馈信号，从而触发阈值切换。

采样模块1760可以依次获取上述跳变信号并对所述跳变信号的时间采样，从而输出对应的阈值-时间对数据。采样模块1760可以参照上述方法实施例中关于采样的描述。在一些实施例中，采样模块1760可以具有包括时间数字转换器(Time-to-DigitalConverter，TDC)的电路。在一些实施例中，采样模块1760可以利用LVDS比较器实现所述待处理脉冲信号与当前阈值之间的比较并获取跳变信号，再利用TDC实现对该跳变信号的时间采样。

在这些实施例中，阈值切换模块1740可以依据阈值序列或者根据阈值序列划分的多个子序列来切换阈值，比较模块1750相应执行比较操作，采样模块1760同样依据该顺序获取当前阈值对应的跳变信号的上升沿或者下降沿的时间点，完成采样。

在一些实施例中，数字化装置1700可包括配对模块，用于对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

在本申请实施例中，数字化装置1700可用于实施数字化方法200或本文其他实施例所述的方法、如图5至图9所示的方法，并且可以选择性地结合数字化方法200或其他方法的特征，反之亦然。

在本申请实施例中，数字化装置1700可还可以以不矛盾的方式包括图20至图22所示实施例的数字化装置的部件或特征，或者数字化装置1700可以与图20至图22所示实施例的数字化装置结合得到新的实施例，反之亦然。

图18是根据本申请一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的示例性模块图。该数字化装置中的数据采集系统可以实现高性能的脉冲信号波形采样。如图18所示，该数字化装置1800可以包括获取模块1810、第一采样点确定模块1820、第二采样点确定模块1830、阈值序列设置模块1840、阈值切换模块1850、比较模块1860和采样模块1870以及可选的拟合模块1880和优化模块1890。

在图18所示的实施例中的相似部件可以参考图17所示的实施例中的相似部件。

该第一采样点确定模块1820可以用于根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数。

第二采样点确定模块1830可以用于根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数。

与阈值序列设置模块1730不同之处在于，阈值序列设置模块1840用于根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数。在图18所示的实施例中，阈值序列设置模块1840可选地可以具有类似于阈值序列设置模块1730的功能，且数字化装置1800还可以包括阈值序列库(未示出)。

在图18所示的实施例中，阈值序列设置模块1840和/或阈值切换模块1850还可以具有串行切换多个第一阈值序列的功能，从而在完成当前第一阈值序列的比较后，进行下一个第一阈值序列的切换和比较，从而用于获得对应多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对。

在一些实施例中，所述时间采样的采样结果、即多组第一阈值-时间对可以被传输至其他部件进行进一步的处理。例如，在图18所示的实施例中，数字化装置还可以包括拟合模块1880和优化模块1890。拟合模块1880用于分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度。优化模块1890用于根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列。

在本申请实施例中，数字化装置1800可用于实施数字化方法300或本文其他实施例所述的方法、如图5至图9所示的方法，并且可以选择性地结合数字化方法300或其他方法的特征，反之亦然。

在本申请实施例中，数字化装置1800可还可以以不矛盾的方式包括数字化装置1700的部件或特征，或者数字化装置1800可以与数字化装置1700结合得到新的实施例，反之亦然。

在本申请实施例中，数字化装置1800可还可以以不矛盾的方式包括图20至图22所示实施例的数字化装置的部件或特征，或者数字化装置1800可以与图20至图22所示实施例的数字化装置结合得到新的实施例，反之亦然。

图19是根据本申请一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的示例性模块图。该数字化装置中的数据采集系统可以实现高性能的脉冲信号波形采样。如图19所示，该数字化装置1900可以包括获取模块1910、阈值序列设置模块1930、阈值切换模块1940、比较模块1950和采样模块1960以及可选的波形还原模块1970。

在图19所示的实施例中的相似部件可以参考图17和图18所示的实施例中的相似部件。

在图19所示的实施例中，与阈值序列设置模块1730不同之处在于，阈值序列设置模块1930用于设置具有多个阈值的第一阈值序列和具有多个阈值的第二阈值序列，其中所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等。在图19所示的实施例中，阈值序列设置模块1930可选地可以具有类似于阈值序列设置模块1730的功能，且数字化装置1930还可以包括阈值序列库(未示出)。

在图19所示的实施例中，阈值序列设置模块1930和/或阈值切换模块1940还可以具有串行切换第一和第二阈值序列的功能，从而在完成当前第一阈值序列的比较后，进行第二阈值序列的切换和比较，从而用于获得对应整个脉冲信号的多组第一阈值-时间对。

在一些实施例中，所述时间采样的采样结果、即第一阈值-时间对可以被传输至其他部件进行进一步的处理。例如，在图19所示的实施例中，数字化装置还可以包括波形还原模块1970。波形还原模块1970用于由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形。

在本申请实施例中，数字化装置1900可用于实施数字化方法400或本文其他实施例所述的方法，并且可以选择性地结合数字化方法400或其他方法的特征，反之亦然。

在本申请实施例中，数字化装置1900可还可以以不矛盾的方式包括数字化装置1700、1800的部件或特征，或者数字化装置1900可以与数字化装置1700、1800结合得到新的实施例，反之亦然。

在本申请实施例中，数字化装置1900可还可以以不矛盾的方式包括图20至图22所示实施例的数字化装置的部件或特征，或者数字化装置1900可以与图20至图22所示实施例的数字化装置结合得到新的实施例，反之亦然。

在图20至图22示出了本申请实施例的不同数字化装置的功能框图。

图20是根据本申请一些实施例所示的脉冲信号的数字化装置的示例性功能框图。该数字化装置可以基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片实现，用于实现图2至图4所示的脉冲信号的数字化方法。如图20所示，脉冲信号被送入单个比较模块、如LVDS比较器进行比较，一体的阈值序列设置/阈值切换模块，也可称为阈值控制器件用于从阈值序列获取当前的阈值经DAC转换后送入比较模块进行比较。阈值控制器件还从阈值比较模块获取反馈信号、如跳变信号以便促成阈值切换。比较模块的结果、如跳变信号被TDC采样。阈值控制器件还可选地基于阈值序列所设置的跳变切换条件的判断控制TDC的采样，例如在跳变信号的上升沿或下降沿采样。该数字化装置还将来自TDC的时间信息和来自阈值控制器件的阈值信息进行配对，以得到阈值-时间对。

图21所示实施例与图20所示实施例的区别在于图21所示的实施例具有多个并行的阈值比较模块和相应的多个DAC和TDC。

图22所示实施例与图20所示实施例的区别在于图22所示的实施例具有拟合模块和最优化模块，并将其获得的最优化阈值序列和脉冲信号更新到阈值库中。

应当注意的是，上述有关附图中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对相关附图中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。

本申请所披露的脉冲信号的数字化装置，采用阈值切换的方式可以极大地减少数据处理芯片的输入管脚数量以及时间数字转换模块的数量，比如可以由单FPGA芯片实现，不仅能够保证甚至提高信号采样精度，而且能够大幅减少对高性能数据处理芯片和时间数字转换模块的依赖，通过普通芯片即可实现，有利于提高后期数据处理速率，并且大幅降低成本。

应当理解，图17-图22所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本申请的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。

需要注意的是，以上对于模块的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。例如，数据获取模块和阈值切换模块可以是同一个比较模块。又例如，采样模块可以同时包括比较模块。还例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。

在一些实施例中，本申请还提供了一种数字化设备，其可包括上述实施例中提到的数字化装置，该数字化设备可以用于采集相应的脉冲信号、如闪烁脉冲数据并对其进行图像重建。在一个具体的示例中，本申请提供的闪烁脉冲的数字化装置可以应用于正电子发射计算机断层成像(PET)，在PET系统中，可以利用根据本申请实施例所述的方案采集伽马光子数据后进行图像重建。在本申请的其他具体示例中，本申请提供的闪烁脉冲的数字化方法和装置、探测器、电子设备及存储介质可以应用于多种数字化设备中，比如CT设备、MRI设备、辐射探测设备、石油探测设备、弱光探测设备、SPECT设备、安检设备、伽马相机、X光设备、DR设备等利用高能射线转换原理的设备以及其它的光电转换应用设备中的一种或者上述多种设备的组合。

尽管未示出，在一些实施例中还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序配置成被运行时执行任一本申请实施例的方法。该计算机程序包含组成根据本申请实施例的装置的各个程序模块/单元，各个程序模块/单元构成的计算机程序被执行时能够实现与上述实施例中描述的方法中的各个步骤所对应的功能。该计算机程序还可在如本申请实施例所述的电子设备上运行。

本文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (72)

1.一种脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法包括：

根据待处理脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取包括多个阈值的阈值序列；

依次比较所述阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号，当所述待处理脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一跳变信号并切换至阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述跳变信号进行采样，获取所述待处理脉冲信号越过各个所述阈值时对应的阈值-时间对。

2.根据权利要求1所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述阈值序列的多个阈值为数值阈值；

所述数字化方法还包括：将所述阈值序列中的数值阈值转换为用于与所述待处理脉冲信号比较的模拟阈值；

所述比较通过比较所述模拟阈值与所述待处理脉冲信号实现。

3.根据权利要求2所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述模拟阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。

4.根据权利要求1所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述依次比较所述阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号，包括：

通过同一个比较模块依次比较当前阈值与所述待处理脉冲信号的幅值的大小。

5.根据权利要求1所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：将所述阈值序列中的多个阈值分成多个阈值子序列；

所述依次比较所述阈值序列中的当前阈值与所述待处理脉冲信号，包括：

为每个阈值子序列分配一个比较模块；

针对每个阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的阈值子序列中的当前阈值与所述待处理脉冲信号的幅值的大小。

6.根据权利要求5所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述为每个阈值子序列分配一个比较模块，包括：

将所述阈值序列中的多个阈值按顺序交替分配给所述多个阈值子序列。

7.根据权利要求5所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述多个阈值子序列为2-4个。

8.根据权利要求1所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，在所述阈值序列库中确定的阈值序列为多个；

所述依次比较所述阈值序列中的当前阈值与所述待处理脉冲信号，包括：

为每个阈值序列分配一个比较模块；

针对每个阈值序列，由各自的比较模块依次比较阈值序列中的阈值与所述待处理脉冲信号。

9.根据权利要求1所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述跳变信号包括指示所述待处理脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

10.根据权利要求9所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：为所述阈值序列设置跳变切换条件；

所述依次对所述跳变信号进行采样，包括：

当未满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；

当满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。

11.根据权利要求10所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述设定的跳变切换条件为给定的比较阈值个数；

所述依次对所述跳变信号进行采样，包括：

当比较的阈值个数小于或等于所述给定的比较阈值个数时，在所述跳变信号的上升沿进行采样；

当比较的阈值个数大于所述给定的比较阈值个数时，在所述跳变信号的下降沿进行采样。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法由包括FPGA芯片的装置实现。

13.一种脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法包括：

根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；

根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

分别针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述多个第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个第一阈值序列的各个阈值时对应的第一阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对。

14.根据权利要求13所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述第一脉冲信号包括上升沿和下降沿；

所述根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数，包括：

确定在所述第一脉冲信号的上升沿的第一采样点的第一部分的个数；

确定在所述第一脉冲信号的下降沿的第一采样点的第二部分的个数；

所述根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数，包括：

确定在所述第一脉冲信号的上升沿的第二采样点的第一部分的个数；

确定在所述第一脉冲信号的下降沿的第二采样点的第二部分的个数；

所述根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，包括：

确定每个所述第一阈值序列在所述第一脉冲信号的上升沿的阈值个数大于或等于所述第一采样点的第一部分的个数且小于或等于所述第二采样点的第一部分的个数；

确定每个所述第一阈值序列在所述第一脉冲信号的下降沿的阈值个数大于或等于所述第一采样点的第二部分的个数且小于或等于所述第二采样点的第二部分的个数。

15.根据权利要求13所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度；

根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列。

16.根据权利要求15所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

依次比较所述最优的第一阈值序列中的阈值与待处理的第二脉冲信号，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号并切换至所述最优的第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述最优的第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第二跳变信号进行采样，获取所述第二脉冲信号越过所述最优的第一阈值序列的各个阈值时对应的第二阈值-时间对。

17.根据权利要求15所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

将所述第一脉冲信号作为基准脉冲和最优的第一阈值序列存入用于脉冲信号数字化的阈值序列库中。

18.根据权利要求13所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述第一阈值序列的多个阈值为数值阈值；

所述数字化方法还包括：将所述第一阈值序列中的数值阈值转换为用于与第一脉冲信号比较的模拟阈值；

所述比较通过比较所述模拟阈值与所述脉冲信号实现。

19.根据权利要求18所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述模拟阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。

20.根据权利要求13所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述分别针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，包括：

分别针对每个第一阈值序列进行比较时，通过同一个比较模块依次比较当前第一阈值序列的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

21.根据权利要求13所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：将至少一部分第一阈值序列中的多个阈值分成多个第一阈值子序列；

所述针对每个第一阈值序列，依次比较第一阈值序列中的阈值与所述第一脉冲信号，包括：

在分别针对所述至少一部分第一阈值序列进行比较时，

为当前第一阈值序列的每个第一阈值子序列分配一个比较模块；并且

针对每个阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的第一阈值子序列中的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

22.根据权利要求13所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述跳变信号包括指示所述第一脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

23.根据权利要求22所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：为所述第一阈值序列设置跳变切换条件；

所述依次对所述第一跳变信号进行采样，包括：

当未满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；

当满足所述设定的跳变切换条件时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。

24.根据权利要求13至23中任一项所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法由包括FPGA芯片的装置实现。

25.一种脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法包括：

设置具有多个阈值的第一阈值序列，其中所述第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等；

依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第一阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第一阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

设置具有多个阈值的第二阈值序列，其中，所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等；

依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，当所述第一脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第一跳变信号并切换至第二阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至达到第二阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

依次对所述第一跳变信号进行采样，获取所述第一脉冲信号越过各个阈值时对应的第一阈值-时间对。

26.根据权利要求25所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形。

27.根据权利要求25所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述第一阈值序列由第一阈值序列的起始阈值和所述第一步进差值表征；所述第二阈值序列由第二阈值序列的起始阈值或第一阈值序列的终止阈值和第二步进差值表征。

28.根据权利要求26所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

根据还原的第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；

根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第三阈值序列，每个所述第三阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

分别针对每个第三阈值序列，依次比较第三阈值序列中的阈值与所述第二脉冲信号，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号并切换至第三阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第三阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第二跳变信号进行采样，获取所述第二脉冲信号越过各个第三阈值序列的各个阈值时对应的第二阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第三阈值序列的多组第二阈值-时间对；

分别确定所述多组第二阈值-时间对相对于所述第二脉冲信号的拟合精度；

根据所确定的拟合精度，在所述多个第三阈值序列中选择最优的第三阈值序列。

29.根据权利要求28所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

依次比较所述最优的第三阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至所述最优的第三阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述最优的第三阈值序列中的每个阈值全部比较完成；以及

依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过所述最优的第三阈值序列的各个阈值时对应的第三阈值-时间对。

30.根据权利要求28所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

将所述还原的第一脉冲信号作为基准脉冲和最优的第三阈值序列存入用于脉冲信号数字化的阈值序列库中。

31.根据权利要求30所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

根据还原的第一脉冲信号的波形特征，在所述阈值序列库中确定包括多个阈值的第四阈值序列；

依次比较所述第四阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至第四阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第四阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过各个第三阈值时对应的第三阈值-时间对。

32.根据权利要求26所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：

根据还原的第一脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中确定包括多个阈值的第四阈值序列；

依次比较所述第四阈值序列中的阈值与待处理的第三脉冲信号，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号并切换至第四阈值序列中的下一个阈值进行比较，直至所述第四阈值序列中的每个阈值全部比较完成；

依次对所述第三跳变信号进行采样，获取所述第三脉冲信号越过各个第三阈值时对应的第三阈值-时间对。

33.根据权利要求25所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述第一和第二阈值序列的多个阈值为数值阈值；

所述数字化方法还包括：将所述第一和第二阈值序列中的数值阈值转换为用于与第一脉冲信号比较的模拟阈值；

所述比较通过比较所述模拟阈值与所述脉冲信号实现。

34.根据权利要求33所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述模拟阈值包括电压阈值、电流阈值、能量阈值、声强阈值。

35.根据权利要求25所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

通过同一个比较模块依次比较所述第一阈值序列的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小；

所述依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

通过所述同一个比较模块依次比较所述第二阈值序列的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

36.根据权利要求25所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法还包括：将所述第一阈值序列中的多个阈值分成多个第一阈值子序列，和/或，将所述第二阈值序列中的多个阈值分成多个第二阈值子序列；

所述依次比较所述第一阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

为每个第一阈值子序列分配一个比较模块；并且

针对每个第一阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的第一阈值子序列中的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小；和/或，

所述依次比较所述第二阈值序列中的阈值与第一脉冲信号，包括：

为每个第二阈值子序列分配一个比较模块；并且

针对每个第二阈值子序列，由各自的比较模块依次比较各自的第二阈值子序列中的当前阈值与所述第一脉冲信号的幅值的大小。

37.根据权利要求25所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述跳变信号包括指示所述第一脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿。

38.根据权利要求37所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，

所述依次对所述第一跳变信号进行采样，包括：

当所述第一脉冲信号的幅值越过所述第一阈值序列的幅值时，在所述跳变信号的上升沿或下降沿进行采样；

当所述第一脉冲信号的幅值越过所述第二阈值序列的幅值时，在所述跳变信号的下降沿或上升沿进行采样。

39.根据权利要求25至38中任一项所述的脉冲信号的数字化方法，其特征在于，所述数字化方法由包括FPGA芯片的装置实现。

40.一种脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置包括：

获取模块，配置成获取脉冲信号；

阈值序列库，存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值；

阈值序列设置模块，配置成根据获取的脉冲信号的波形特征，在阈值序列库中获取阈值序列；

阈值切换模块，配置成依次切换获取的阈值序列中的多个阈值；

比较模块，配置成比较所述脉冲信号与被切换的当前阈值，用于当所述脉冲信号越过当前阈值时，输出一跳变信号；

采样模块，配置成依次对所述跳变信号进行时间采样，用于得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

41.根据权利要求40所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

配对模块，配置成对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

42.根据权利要求40所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

转换模块，配置成将获取的阈值序列中的数值阈值转换为用于与所述脉冲信号比较的模拟阈值，

其中所述转换模块连接在所述阈值切换模块和比较模块之间。

43.根据权利要求40所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述比较模块为单个比较模块，所述单个比较模块连接至所述获取模块且连接至所述阈值切换模块。

44.根据权利要求40所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述比较模块为多个比较模块，所述多个比较模块并联连接至所述获取模块且并联连接至所述阈值切换模块。

45.根据权利要求44所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述阈值序列设置模块还配置成将所述阈值序列中的多个阈值分成多个阈值子序列，其中每个所述阈值子序列分配一个所述比较模块。

46.根据权利要求44所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述阈值序列设置模块配置成根据脉冲信号的波形特征获取了多个阈值序列，其中每个所述阈值序列分配一个所述比较模块。

47.根据权利要求40所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述跳变信号包括指示所述待处理脉冲信号越过所述阈值的上升沿或者下降沿；

所述数字化装置还包括：

跳变切换判断模块，配置成当满足设定的跳变切换条件时，将跳变信号的时间采样点从跳变信号的上升沿切换到下降沿或者从下降沿切换到上升沿。

48.根据权利要求40至47中任一项所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述脉冲信号的数字化装置为包括FPGA芯片的装置。

49.根据权利要求48所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述比较模块为所述FPGA芯片的低电压差分信号(LVDS)比较器。

50.根据权利要求48所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述采样模块包括所述FPGA芯片的至少一个时间数字转换器(TDC)。

51.根据权利要求48所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述采样模块包括所述FPGA芯片的第一TDC和第二TDC，其中，所述第一TDC配置成对跳变信号的上升沿进行采样，所述第二TDC配置成对所述跳变信号的下降沿进行采样。

52.根据权利要求48所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述阈值序列库包括所述FPGA芯片的查找表(LUT)，所述查找表存储所述多种基准脉冲及所述对应的一个或多个阈值序列。

53.根据权利要求42所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述转换模块为数字模拟转换器(DAC)，其中所述模拟阈值为电压阈值或电流阈值。

54.一种脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置包括：

第一采样点确定模块，配置成根据第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；

第二采样点确定模块，配置成根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

获取模块，配置成获取脉冲信号；

阈值序列设置模块，配置成根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第一阈值序列，每个所述第一阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

阈值切换模块，配置成切换多个第一阈值序列中的多个阈值；

比较模块，配置成比较所述第一脉冲信号与被切换的当前阈值，用于当所述第一脉冲信号越过当前阈值时，输出一第一跳变信号；

采样模块，配置成依次对所述第一跳变信号进行时间采样，用于获取对应第一脉冲信号的第一阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第一阈值序列的多组第一阈值-时间对。

55.根据权利要求54所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

拟合模块，配置成分别确定所述多组第一阈值-时间对相对于所述第一脉冲信号的波形的拟合精度；

优化模块，配置成根据所确定的拟合精度，在所述多个第一阈值序列中选择最优的第一阈值序列。

56.根据权利要求55所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述比较模块还配置成比较待处理的第二脉冲信号与所述最优的第一阈值序列中的阈值，当第二脉冲信号越过当前阈值时，输出一第二跳变信号；

所述采样模块还配置成依次对所述第二跳变信号进行采样，用于获取对应第二脉冲信号的阈值-时间对。

57.根据权利要求55所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

阈值序列库，存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值，其中，所述第一脉冲信号和最优的第一阈值序列被存入所述阈值序列库中。

58.根据权利要求54所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

配对模块，配置成对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

59.根据权利要求54所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

转换模块，配置成将阈值序列中的数值阈值转换为用于与脉冲信号比较的模拟阈值，

其中所述转换模块连接在所述阈值切换模块和比较模块之间。

60.根据权利要求54至59中任一项所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述脉冲信号的数字化装置为包括FPGA芯片的装置。

61.一种脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置包括：

获取模块，配置成获取脉冲信号；

阈值序列设置模块，配置成设置具有多个阈值的第一阈值序列和具有多个阈值的第二阈值序列，其中所述第二阈值序列的起始阈值基于所述第一阈值序列的终止阈值确定，第一阈值序列的相邻阈值之间的第一步进差值相等且所述第二阈值序列的相邻阈值之间的第二步进差值相等；

阈值切换模块，配置成切换第一阈值序列中的多个阈值和第二阈值序列中的多个阈值；

比较模块，配置成比较第一脉冲信号与被切换的当前阈值，用于当所述第一脉冲信号越过当前阈值时，输出一第一跳变信号；

采样模块，配置成依次对第一跳变信号进行时间采样，用于获取对应第一脉冲信号的第一阈值-时间对。

62.根据权利要求61所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

波形还原模块，配置成由获取的第一阈值-时间对还原所述第一脉冲信号的波形。

63.根据权利要求61所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述第一阈值序列由第一阈值序列的起始阈值和所述第一步进差值表征；所述第二阈值序列由第二阈值序列的起始阈值或第一阈值序列的终止阈值和第二步进差值表征。

64.根据权利要求62所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

第一采样点确定模块，配置成根据还原的第一脉冲信号的波形特征，确定第一采样点个数；以及

第二采样点确定模块，配置成根据阈值比较的切换周期，确定第二采样点个数；

其中，所述阈值序列设置模块还配置成根据所述第一采样点个数和第二采样点个数，确定多个第三阈值序列，每个所述第三阈值序列的阈值个数大于或等于所述第一采样点个数且小于或等于所述第二采样点个数；

所述比较模块还配置成针对每个第三阈值序列，比较第二脉冲信号与被切换的当前阈值，当所述第二脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第二跳变信号；

所述采样模块还配置成对所述第二跳变信号进行时间采样，用于获取对应第二脉冲信号的第二阈值-时间对，以得到分别对应所述多个第三阈值序列的多组第二阈值-时间对；

所述数字化装置还包括：

拟合模块，配置成分别确定所述多组第二阈值-时间对相对于所述第二脉冲信号的波形的拟合精度；以及

优化模块，根据所确定的拟合精度，在所述多个第三阈值序列中选择最优的第三阈值序列。

65.根据权利要求64所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述比较模块还配置成比较待处理的第三脉冲信号与所述最优的第三阈值序列中的当前阈值，当所述第三脉冲信号的幅值越过当前阈值时，输出一第三跳变信号；

所述采样模块还配置成对所述第三跳变信号进行时间采样，用于获取对应第三脉冲信号的第三阈值-时间对。

66.根据权利要求64所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

阈值序列库，存储有多个基准脉冲及其对应的一个或多个阈值序列，每个阈值序列包括多个阈值，其中，所述还原的第一脉冲信号和最优的第三阈值序列被存入所述阈值序列库中。

67.根据权利要求61所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

配对模块，配置成对来自阈值切换模块的阈值和来自采样模块的时间进行配对得到对应脉冲信号的阈值-时间对。

68.根据权利要求61所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述数字化装置还包括：

转换模块，配置成将阈值序列中的数值阈值转换为用于与脉冲信号比较的模拟阈值，

其中所述转换模块连接在所述阈值切换模块和比较模块之间。

69.根据权利要求61至68中任一项所述的脉冲信号的数字化装置，其特征在于，所述脉冲信号的数字化装置为包括FPGA芯片的装置。

70.一种数字化设备，其特征在于，包括：如权利要求40至69中任一项所述的脉冲信号的数字化装置。

71.一种数字化设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，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39中任一项所述的数字化方法的步骤。

72.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至39中任一项所述的数字化方法的步骤。