[发明专利]一种基于SQL数字化器的正电子相机中堆积事例复原方法

说明书

本发明涉及一种基于SQL数字化器的正电子相机中堆积事例复原方法，该方法包括以下几个步骤：对事例脉冲模拟信号进行等间距采样；检测每个事例脉冲的电压峰值；根据事例脉冲的峰值按比例设置4‑8个量化电平；将事例脉冲值和量化电平值输入到比较器的两端进行比较，并输出数字信号；通过集成在FPGA芯片上的计时器获取事例脉冲的电压‑时间对；根据电压‑时间对之间的时间差来判断事例脉冲是否发生堆积；根据事例脉冲的特点及形状，确定单事例脉冲模型；根据事例脉冲模型对堆积的事例脉冲进行拟合，从而从堆积事例中复原出各单事例脉冲。如此，达到事例脉冲数字化的目的，并筛选出堆积的事例脉冲进行复原，提高正电子相机的性能。

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，尤其涉及一种基于SQL数字化器的正电子相机中堆积事例复原方法。

背景技术

放射性核素(如¹¹C，¹³N，¹⁵O，¹⁸F，⁶⁴Cu等)与葡萄糖、胆碱、乙酸等人体代谢所需的化合物合成示踪剂后被注射到人体内，这些富质子放射性核素自发地将质子转化为中子，并放出正电子和中微子。正电子的质量与电子相等，电量与电子相同，只是符号相反，是最早被发现也最容易制备的反物质。这种正电子在人体组织中运行很短距离(小于4mm)后，即与周围物质中的电子相互作用，发生湮灭，发射出方向相反、能量相等(511KeV)的两个伽玛光子。对这些高穿透性的伽玛光子进行符合探测，构成了正电子相机的原理。

正电子相机中的事例脉冲是正电子系统信息处理的“第一手资料”，其数字化方法在源头上决定了时间、能量、位置等探测器分辨率极限，同时也根本决定了受到功耗、布板空间、成本与辐射串扰等因素限制的系统设计，最终决定了由灵敏度、对比度、空间分辨率和系统均匀性定义的应用场景。

随着放射性核素浓度的增加，正电子相机中单位时间内的事例脉冲的数量会相应的增加，此时，可能出现前一个事例脉冲的尾部堆叠在后一个事例脉冲上的情况，这种现象称为堆积。事例脉冲发生堆积作用后不仅会使得正电子相机中的时间和能量分辨率有所恶化，还会影响系统的空间位置信息，并使得系统数据的信噪比大大降低。此外，传统的事例脉冲的数字化依赖于超高采样率的模数转换器，过高的采样率必然会引起系统成本增加，同时功耗也会大到无法承受的地步。

因此，针对上述技术问题，有必要提出一种基于SQL数字化器的正电子相机中堆积事例复原方法，采用SQL(Sparse Quantization Level)数字化器，实现对正电子相机中的事例脉冲的高效数字化采样，并通过计算采样的电压-时间对之间的时间差，来判断事例脉冲是否发生堆积，基于实力脉冲的半高斯-指数模型，对发生堆积的事例脉冲进行复原。

发明内容

为解决现有技术问题，本发明提供一种基于SQL数字化器的正电子相机中堆积事例复原方法，该方法达到事例脉冲数字化的目的，并筛选出堆积的事例脉冲进行复原，提高正电子相机的性能。

本发明具体采用以下方案：

一种基于SQL数字化器的正电子相机中堆积事例复原方法，包括以下步骤：

S1：正电子相机中的光电探测器输出事例脉冲模拟信号，对这些模拟信号进行等间距采样；

S2：对事例脉冲进行峰值检测，检测出每个事例脉冲的电压峰值；

S3：根据事例脉冲的峰值按比例设置4-8个量化电平；

S4：将事例脉冲值和量化电平值输入到比较器的两端进行比较，根据电压比较器的结果，事例脉冲模拟信号输出为逻辑高电平0或逻辑低电平1；

S5：通过集成在FPGA芯片上的计时器获取比较器电平翻转的时间，从而获取事例脉冲的电压-时间对；

S6：根据最小量化电平获取的两个电压-时间对的时间差来判断事例脉冲是否发生堆积；