[发明专利]基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备

摘要

一种基于神经网络定位器的PET探测器信号处理设备，该设备集成实现了从探测器输出的光电转换信号到用神经网络实时计算γ射线作用位置坐标之间的一系列信号处理过程，包括对光电转换器输出的阵列像素信号的压缩读出处理电路、模拟数字转换电路、能量甑别和定时电路、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接口电路等。由于基于FPGA的各种数字核信号处理技术的实现，特别是神经网络实时计算的实现，系统的实时性和集成度大大提高。本发明结构紧凑、性能完备，在线处理数据能力强，可以方便地和PET探测器组成完整的探测器模块，这样的模块是实现基于神经网络定位的新型PET成像设备研发的重要中间设备。

主权项

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；所述能量赠别和定时电路，分别将m路的X定位信号，n路的Y定位信号求和，所得到的模拟信号的幅度值代表该次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系统外，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和Y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，得到该次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，结合本系统能量甑别电路送来的触发信号和其它探测器模块送来的触发信号，对该次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电子学系统进行数据交流，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。