[发明专利]基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备

权利要求书

1.基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备，其特征在于：包括压缩读出电路、模拟数字转换电路、能量甑别和定时电路和FPGA电路，FPGA电路包括符合时间判选电路、基线恢复电路、信号峰值估算电路，神经网络实时计算电路、以及USB接口电路，其中：

所述压缩读出电路，将PET探测器中光电转换器输出的像素阵列信号m×n积分成形放大，再通过行、列相加电路将阵列信号中对应相同行和列的像素信号求和，从而得到比像素阵列信号通道数量大为减少的X维定位信号和Y维定位信号，并把它们传输给模拟数字转换电路、能量甑别和定时电路，X维定位信号共m路，Y维定位信号共n路，m和n均为大于等于1的自然数；

所述能量甑别和定时电路，分别将m路的X维定位信号，n路的Y维定位信号求和，所得到的模拟信号的幅度值代表所探测到的核事例的能量值，该能量值与预先设定好的能量阈值进行比较，如果能量值大于阈值，则输出前沿定时的触发信号给符合时间判选电路，同时该信号还输出到本设备外，作为其它模块电子学的符合时间判选电路使用；

所述模拟数字转换电路，共有m+n通道，用于将输入的X维和Y维定位信号数字化，输出结果发送给FPGA电路内的数据获取电路；

所述数据获取电路，实现在符合时间判选电路输出的有效事例信号的控制下，获取模拟数字转换电路连续送来的m+n通道数据流中的有效波形信号，并将有效波形信号输出到基线恢复电路；

所述基线恢复电路，用于将获取的有效波形信号的基线恢复到零值，基线恢复后的波形数据送入峰值估算电路中；

所述峰值估算电路，用于实时估算m+n路有效波形信号的幅度值，并发送给神经网络实时计算电路；

所述神经网络实时计算电路，对有效波形信号的幅度值实时在线计算神经网络，得到所探测到的γ射线击中探测器的位置信息，即X、Y坐标，该信息通过USB接口被系统主计算机读取；

所述符合时间判选电路，结合本设备能量甑别和定时电路送来的触发信号和其它探测器模块送来的触发信号，对所探测到的事例的有效性作时间符合判选，输出的判选结果用于控制数据获取电路获取有效波形信号； 

所述USB接口电路，用于连接主计算机和本设备进行数据交流，主计算机通过该USB接口向系统中的一些电路发送控制命令和参数，同时读取神经网络实时计算电路的输出结果。

2.根据权利要求1所述的基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备，其特征在于：所述的能量甑别和定时电路包括由两套相同的运算放大器组成求和电路、比较器电路和两个数字模拟转换器DAC；两套相同的运算放大器组成的求和电路分别将X维定位信号和Y维定位信号求和，求和结果分别通过比较器电路与预先设定的能量阈值作比较，能量阈值由两个数字模拟转换器DAC的输出提供，DAC的输入值由主计算机通过USB接口设定，通过设定两个DAC的输入值可以设定事例的能量值窗，只有在输入事例的能量值处于设定的能量窗内，能量甑别和定时电路才输出有效的事例到来触发信号。

3.根据权利要求1所述的基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备，其特征在于：所述的符合时间判选电路接收本设备能量甑别和定时电路发来的触发信号和其它探测器模块发来的触发信号，如果这两个信号的到来时间在预先设定的时间窗内，就输出好事例到来信号给数据获取电路；时间窗的设定和判断是在FPGA内部利用可预置数字计数器来实现的，先到来的触发信号使能计数器开始减法计数，如果另一个触发信号在计数器到零之前到来，则认为该两个触发信号在一个时间窗内到达，系统探测到了一个好事例，就输出好事例到来触发信号；所述的好事例是事例的能量在选定的能量窗之内、两个探测器探测到的两个γ射线到达的时间在符合时间窗内的事例。

4.根据权利要求1所述的基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备，其特征在于：所述的数据获取电路只有在接到符合时间判选电路输出的事例有效信号后才获取和缓存模拟数字转换电路送来的m+n通道波形采样数据；获取的信号波形采样数据点的总个数、以及获取的采样点相对于事例有效信号到达时刻的位置都是由主计算机程控设定的；所获取的m+n通道的波形数据被缓存在m+n个FIFO中。