[發明專利]一種事件能量信號的信息復原方法及系統

在審

• 申請號: 202010724530.6
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111956251A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 鄧貞宙;曹香珠
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;G01T1/29;G06T11/00
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 牛永山

一種事件能量信號的信息復原方法，其包括步驟：對事件能量信號進行數字化，然后進行反相操作，以確保能量信號的前沿為上升沿，后沿為下降沿；找出所有單事件能量信號的對齊時間點，對單事件能量信號進行尾端對齊；求出對齊后的平均能量信號，計算平均能量信號包含的能量，并將其與信號的標準能量進行比較，計算平均能量信號的能量與標準能量之間的差值ΔE；修改單事件能量信號的標準點，求出平均能量信號，然后調用第三步驟，更新差值ΔE；反復調用第四步驟，找到差值ΔE最小時的對齊時間點以及對應的平均能量信號，完成能量信號的信息復原。本發明提供的事件能量信號的信息復原方法及系統，可以提高事件能量信號數字化后信息復原的精度，減少量化誤差。

技術領域

本發明涉及信號處理領域，更具體地涉及一種事件能量信號的信息復原方法及系統。

背景技術

在正電子發射斷層成像(Positron Emission Tomography,簡稱PET)等醫學成像領域中，高能粒子的探測原理在于將高能伽馬射線轉換為電信號，然后用電子學處理的方法去復原高能伽馬射線所在事件中的信息。這些信息在一定水平上能夠反映研究對象體內各種器官的代謝水平和生化反應，影響成像質量。因此，為了得到更好的研究結果，一些帶有符合邏輯運算和時間標記功能的儀器被研發出來，這些儀器會通過對高能信號進行整形來更好地復原其中包含的信息。所謂高能信號是一種能量信號，能量信號是以能量的形式來展示波形，即每條信號所包含的能量都可以通過在時間軸上對其波形幅值進行積分來得到。研究發現，高能信號經整形信號堆積的概率被提升，堆積信號的數量大大增加，使信號的時間性能被降低。為了克服高能信號整形的弊端，可以直接對信號進行數字化。

現有的對信號進行數字化是通過采用高帶寬和高采樣率的模數轉換器(Analogto Digital Converter,簡稱ADC)對事件能量信號進行直接采樣和量化來實現。但在實際數字化過程中，帶寬和采樣率的高需求會使數字化成本偏高，不適用于多通道系統。為了降低該方法的成本，存在兩種ADC簡化模式：一是降低采樣率。當采樣率較低時，事件能量信號的高頻部分不能被采樣得到，同時極易發生頻譜混疊現象，使奈奎斯特采樣率周圍的信號波形失真。為了緩解這種失真現象，可以在事件能量信號的輸出與其數字化之間加入一個整形模塊，該整形模塊可以把能量信號中大于奈奎斯特采樣頻率的分量進行衰減以降低頻譜現象發生的概率，然而由于奈奎斯特采樣率本身具有限制，高于該頻率的信號分量仍然無法通過采樣得到。

另一種ADC簡化模式是降低帶寬。ADC中被降低的帶寬可以通過開環設計進行彌補，適于處理高速信號。這種ADC仍具有高采樣率和高帶寬的特點，但其量化精度有限。事實上，由于不同的能量信號都各自具有鮮明的先驗知識，利用這些知識可以顯著提高能量信號復原的精度。

因此，針對上述高帶寬和高采樣率的ADC，有必要提供一種新的事件能量信號的信息復原方法及系統，以解決現有技術中信號復原后精度較低的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種事件能量信號的信息復原方法及系統，以提高事件能量信號數字化后信息復原的精度。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種事件能量信號的信息復原方法，其具體包括步驟：

步驟S1：對事件能量信號進行數字化，然后進行反相操作，以確保能量信號的前沿為上升沿，后沿為下降沿；

步驟S2：找出所有單事件能量信號的對齊時間點，對單事件能量信號進行尾端對齊；

步驟S3：求出對齊后的平均能量信號，計算平均能量信號包含的能量，并將其與信號的標準能量進行比較，計算平均能量信號的能量與標準能量之間的差值ΔE；

步驟S4：修改單事件能量信號的標準點，求出平均能量信號，然后調用步驟S3，更新差值ΔE；