用于对比较器进行阈值校正的方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，特别涉及一种用于对比较器进行阈值校正的方法、装置及系统。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)是一种利用放射性元素进行临床显像的技术，其主要通过捕捉受检者体内因正电子湮灭而发出的γ光子来获取以正电子核素为标记的示踪剂在受检者体内的分布情况，进而获取脏器功能、代谢等生理特征。

目前，通常利用多采样阈值(Multi-Voltage Threshold，简称MVT)采样电路对PET探测器探测到的脉冲信号的数字化采样，该MVT采样电路主要利用比较器将PET探测器输出的脉冲信号的电压与预先设置的参考电压进行比较并且输出对应的电平信号，利用时间数字转换器测量比较器输出的电平信号产生翻转的时刻，从而得到脉冲信号的采样点。

在利用MVT采样电路对PET探测器输出的脉冲信号进行数字化采样时，由于受到比较器的制造工艺以及环境因素等各种因素的影响，比较器发生翻转的实际电压可能与预先设置的参考电压不一致，因而可能会降低信号采样结果的准确性，因此需要对比较器进行阈值校正。

目前，通常利用图1中所示的装置来对比较器进行如下阈值校正：向比较器的一输入端输入信号发生器产生的脉冲信号，通过模拟数字转换器(DAC)向比较器的另一输入端提供固定阈值，测量该脉冲信号在超过固定阈值下的脉冲宽度(Duration overthreshold，简称DOT)，并且计算测量得到的DOT与理论DOT之间的偏差以得到该比较器的阈值校正值，从而实现对比较器的校正。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于比较器的阈值校正值会随着环境、器件使用年限等影响而发生变化，因此需要根据实际情况对比较器进行再次的阈值校正。然而，在实际应用时，当采样系统搭建完成后，如果需要再次对比较器进行阈值校正，需要改变系统结构以将比较器的一输入端切换到与信号发生器连接，该操作比较麻烦，而且校正也比较耗时。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种用于对比较器进行阈值校正的方法、装置及系统，以在不改变系统结构的情况下实现对比较器的自动阈值校正。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种用于对比较器进行阈值校正的方法，所述方法可以包括以下步骤：

读取所述比较器对通过其上的第一输入端接收的基准值与通过其上的第二输入端接收的初始采样阈值进行比较后而输出的初始电平，其中，所述第一输入端还用于接收待采样的模拟信号；

按照预设变化值对所述初始采样阈值进行调整以获得当前采样阈值，并将所述当前采样阈值提供给所述比较器的所述第二输入端；

读取所述比较器对所述基准值与所述当前采样阈值进行比较后而输出的当前电平；

判断所述当前电平是否与所述初始电平相同，并且根据判断结果来确定所述比较器的校正阈值。

可选地，根据判断结果来确定所述比较器的校正阈值的步骤包括：

当判断出所述初始电平与所述当前电平相同时，将所述当前电平和所述当前采样阈值分别作为所述初始电平和所述初始采样阈值，并重复调整所述初始采样阈值的步骤、读取所述当前电平的步骤，直到判断出所述当前电平与所述初始电平不同；

当判断出所述当前电平与所述初始电平不同时，确定所述比较器的校正阈值位于所述初始采样阈值与所述基准值的差值和所述当前采样阈值与所述基准值的差值之间。

可选地，在确定所述比较器的校正阈值位于所述初始采样阈值与所述基准值的差值和所述当前采样阈值与所述基准值的差值之间之后，根据判断结果来确定所述比较器的校正阈值的步骤还包括：

将所述初始采样阈值与所述基准值的差值、所述当前采样阈值与所述基准值的差值、或者所述当前采样阈值与所述基准值的差值和所述初始采样阈值与所述基准值的差值的平均值或均方根作为所述比较器的校正阈值。

可选地，在确定所述比较器的校正阈值位于所述初始采样阈值与所述基准值的差值和所述当前采样阈值与所述基准值的差值之间之后，所述方法还包括：

缩小所述预设变化值，按照缩小后的所述预设变化值对判断出所述当前电平与所述初始电平不同时的所述初始采样阈值进行调整以获得当前采样阈值，并且将所获得的所述当前采样阈值提供给所述第二输入端；

重复读取所述当前电平的步骤和判断所述当前电平是否与所述初始电平相同的步骤，直到判断出所述当前电平与所述初始电平不同；

当判断出所述当前电平与所述初始电平不同时，将所述初始采样阈值与所述基准值的差值、所述当前采样阈值与所述基准值的差值、或者所述当前采样阈值与所述基准值的差值和所述初始采样阈值与所述基准值的差值的平均值或均方根确定为所述比较器的校正阈值。

可选地，所述基准值包括所述比较器所在系统的上电电压或外部设置的供应端提供的电压。

可选地，所述初始采样阈值为所述基准值与预先估计的最大采样阈值或最小采样阈值之和，并且所述初始采样阈值在与所述比较器的第二输入端连接的元件的量程之内。

可选地，按照预设变化值对所述初始采样阈值进行调整以获得当前采样阈值的步骤包括：

当所述初始采样阈值为所述基准值与预先估计的最大采样阈值之和时，将所述初始采样阈值减去所述预设变化值以获得所述当前采样阈值；

当所述初始采样阈值为所述基准值与预先估计的最小采样阈值之和时，将所述初始采样阈值加上所述预设变化值以获得所述当前采样阈值。

可选地，所述预设变化值是预先根据与所述比较器的所述第二输入端连接的元件的最小刻度来设定的。

本申请实施例还提供了一种用于对比较器进行阈值校正的装置，所述装置可以包括：

第一读取单元，其被配置为读取所述比较器对通过其上的第一输入端接收的基准值与通过其上的第二输入端接收的初始采样阈值进行比较后而输出的初始电平，其中，所述第一输入端还用于接收待采样的模拟信号；

调整单元，其被配置为按照预设变化值对所述初始采样阈值进行调整以获得当前采样阈值，并将所述当前采样阈值提供给所述比较器的所述第二输入端；

第二读取单元，其被配置为读取所述比较器对所述基准值与所述当前采样阈值进行比较后而输出的当前电平；

确定单元，其被配置为判断所述当前电平是否与所述初始电平相同，并且根据判断结果来确定所述比较器的校正阈值。

可选地，所述确定单元具体被配置为：

当判断出所述初始电平与所述当前电平相同时，将所述当前电平和所述当前采样阈值分别作为所述初始电平和所述初始采样阈值，并指示所述调整单元和所述第二读取单元循环执行对应操作，直到判断出所述当前电平与所述初始电平不同；

当判断出所述当前电平与所述初始电平不同时，将所述初始采样阈值与所述基准值的差值、所述当前采样阈值与所述基准值的差值、或者所述当前采样阈值与所述基准值的差值和所述初始采样阈值与所述基准值的差值的平均值或均方根确定为所述比较器的校正阈值。

本申请实施例还提供了一种信号采样系统，所述系统可以包括上述比较器以及用于对所述比较器进行阈值校正的装置。

可选地，所述系统还可以包括：

探测设备，其与所述比较器的所述第一输入端连接以向所述比较器提供待采样的模拟信号。

可选地，所述探测设备包括MRI设备、CT设备、SPECT设备、PET设备或PET-CT设备。

可选地，所述系统还包括：

阈值供应装置，其被配置为在所述装置的控制下向所述比较器提供多个采样阈值，多个所述采样阈值包括初始采样阈值和当前采样阈值。

可选地，所述阈值供应装置包括数字模拟转换器、可调分压电路或可调电源。

可选地，所述系统还包括：

时间测量装置，其被配置为根据所述比较器输出的电平信号测量所述模拟信号达到预设采样阈值的时间，以获得由所述时间和所述预设采样阈值构成的采样点，所述预设采样阈值被包括在多个所述采样阈值内。

可选地，所述时间测量装置包括时间数字转换器、时间模拟转换器或计时器。

可选地，所述时间测量装置的输入端与所述装置和所述比较器的输出端并联，或者所述时间测量装置的输入端与所述比较器的输出端连接并且所述时间测量装置的输出端与所述装置连接。

可选地，所述系统还包括：

数据处理装置，其被配置为对所获得的所述采样点进行重建处理以获得模拟信号的还原波形。

可选地，所述系统还可以包括：

开关，其设置在所述探测设备与所述比较器的所述第一输入端之间；

供应端，其与所述开关连接以通过直流信号的形式向所述第一输入端提供基准值。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例通过判断在初始采样阈值下获得的初始电平与在通过对初始采样阈值进行调整而获得的当前采样阈值下获得的当前电平是否相同，并且根据判断结果来确定比较器的校正阈值，从而实现比较器的自动阈值校正，这使得在对模拟信号进行采样时，可以直接根据该校正阈值来设置采样阈值，而并不需要额外的信号发生器产生校正信号，进而在系统部署完成后，可以直接按照同样的方式对比较器进行阈值校正，而并不需要改变系统结构，这可以简化操作，节省校正时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的用于对比较器进行阈值校正的装置的结构示意图；

图2是本申请的一实施例提供的用于对比较器进行阈值校正的方法的流程示意图；

图3是本申请的一实施例提供的用于对比较器进行阈值校正的装置的结构示意图；

图4是本申请的一实施例提供的信号采样系统的结构示意图；

图5是本申请的另一实施例提供的信号采样系统的结构示意图；

图6是本申请的另一实施例提供的信号采样系统的结构示意图；

图7是本申请的又一实施例提供的信号采样系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是用于解释说明本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，并不希望限制本申请的范围或权利要求书。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置在”另一个元件上，它可以直接设置在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“连接/联接”至另一个元件，它可以是直接连接/联接至另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或元件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或元件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关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。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本申请描述的比较器不限于用于MVT采样电路，其可以适用于任意运放电路。下面结合附图来说明本申请实施例提供的用于对比较器进行阈值校正的方法、装置以及信号采样系统。

如图2所示，本申请实施例提供了一种用于对比较器进行阈值校正的方法，其可以包括以下步骤：

S1，读取比较器对通过其上的第一输入端接收的基准值与通过其上的第二输入端接收的初始采样阈值进行比较后而输出的初始电平。

比较器一般可以包括相性相反的两个输入端，例如，第一输入端和第二输入端。其中，第一输入端可以用于接收基准值和待采样的模拟信号，第二输入端可以用于接收采样阈值。该采样阈值可以是电压阈值或电流阈值等电性阈值，也可以为其它特性的阈值。该模拟信号可以为脉冲信号(例如，闪烁脉冲信号)，也可以为其它类型的信号。

基准值可以是在对比较器进行阈值校正时作为参考的固定数据。例如，基准值可以是比较器所在系统的上电电压，即，在系统通电后并且在向比较器发送待采样的模拟信号之前比较器所在系统的电压，这可以理解为第一输入端的基准值，也可以是外部设置的供应端提供的电压，还可以是通过对系统上的电流进行转换而得到的电压。一般地，基准值可以为600mv的电压。

初始采样阈值可以是根据历史数据或电路特性预先估计的数据，并且其大小在与比较器的第二输入端连接的元件的量程之内。例如，其可以为基准值与预先估计的最大采样阈值(例如，50mv)或最小采样阈值(例如，-50mv)之和，也可以为其它数值。该最小采样阈值和最大采样阈值可以是根据与比较器的第二输入端连接的元件(例如，数字模拟转换器(DAC))的量程来估计的。

在比较器的第一输入端接收到基准值并且其第二输入端接收到初始采样阈值之后，其会对基准值和初始采样阈值进行比较，并且根据比较结果输出对应的电平信号，这里称为初始电平。例如，当基准值大于或等于初始采样阈值时，比较器可以输出高电平信号(例如，1)，而当基准值小于初始采样阈值时，比较器可以输出低电平信号(例如，0)。

当比较器输出初始电平后，可以读取比较器输出的初始电平。具体地，可以直接读取从比较器的输出端输出的初始电平，也可以通过时间数字转换器等计时单元来间接读取从比较器的输出端输出的初始电平。

S2，按照预设变化值对初始采样阈值进行调整以获得当前采样阈值，并将当前采样阈值提供给比较器。

在读取初始电平之后，可以将初始采样阈值减去或加上预设变化值来获得当前采样阈值，并且所获得的当前采样阈值也在与比较器的第二输入端连接的元件的量程之内，也就是说，当前采样阈值大于或等于该元件的输出最小值且小于或等于该元件的输出最大值。例如，当初始采样阈值为基准值与最小采样阈值之和时，当前采样阈值可以为初始采样阈值与预设变化值之和；当初始采样阈值为基准值与最大采样阈值之和时，当前采样阈值可以为初始采样阈值与预设变化值之差。其中，预设变化值可以是结合预先估计的最大采样阈值和最小采样阈值并根据统计数据或历史经验来预先设定的，也可以是预先根据与比较器的第二输入端连接的元件的最小刻度来设定的，其数值一般较小。例如，其可以为该元件的最小刻度的10倍或20倍。

在将初始采样阈值调整为当前采样阈值之后，可以将调整后的当前采样阈值直接提供给比较器的第二输入端，也可以通过DAC等元件将当前采样阈值提供给比较器。

S3，读取比较器对基准值与当前采样阈值进行比较后而输出的当前电平。

在将调整后的当前采样阈值提供给比较器之后，比较器可以对基准值与当前采样阈值进行比较，并且根据比较结果输出当前电平。例如，当基准值大于或等于当前采样阈值时，比较器输出高电平，而当基准值小于当前采样阈值时，比较器输出低电平。

在比较器输出当前电平之后，可以直接读取比较器输出的当前电平或者通过与比较器的输出端连接的TDC等计时元件来间接读取当前电平。

S4，判断当前电平是否与初始电平相同，并且根据判断结果确定出比较器的校正阈值。

在读取当前电平之后，可以判断所读取的当前电平是否与初始电平相同，当判断出当前电平与初始电平相同时，可以将当前电平和当前采样阈值分别作为初始电平和初始采样阈值，并重复执行上述步骤S2-S3，直到判断出当前电平与初始电平不同；当判断出当前电平与初始电平不同时，可以确定比较器的校正阈值位于初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间。

在确定出比较器的校正阈值位于初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间之后，可以将初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间的任意值作为比较器的校正值，也可以直接将当前采样阈值与基准值的差值或初始采样阈值与基准值的差值作为比较器的校正阈值，如公式(1)和(2)所示；还可以计算初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值的平均值或均方根，并且将所得到的平均值或均方根作为比较器的校正阈值。

Vcali＝Vcur-Vbase＝Vcali_min+N*Vcali_step或Vcali_max-N*Vcali_step (1)

Vcali＝Vori- Vbase＝Vcali_min+(N-1)*Vcali_step或Vcali_max-(N-1)*Vcali_step (2)

其中，Vcali为比较器的校正阈值，Vcur为当前采样阈值，Vbase为基准值，Vcali_min为最小采样阈值，Vcali_max为最大采样阈值，Vcali_step为预设变化值，N为重复执行步骤S2-S3的次数，其为正整数。

在另一实施例中，为了提高所得到的校正阈值的准确性，在确定出比较器的校正阈值位于初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间之后，还可以适当缩小预设变化值，并且利用缩小后的预设变化值调整判断出当前电平与初始电平不同时的初始采样阈值以获得当前采样阈值，并且将所获得的当前采样阈值提供给比较器的第二输入端；重复读取当前电平的步骤(即，步骤S3)以及判断当前电平是否与初始电平相同的步骤，直到判断出当前电平与初始电平不同；当判断出当前电平与初始电平不同时，将此时的初始采样阈值与基准值的差值、当前采样阈值与基准值的差值、或者当前采样阈值与基准值的差值和初始采样阈值与基准值的差值的平均值或均方根确定为比较器的校正阈值。在获得该校正阈值之后，可以直接根据该校正阈值来设置将要提供给比较器的采样阈值，从而在利用含有该比较器的系统对模拟信号进行采样时，可以获得更加准确的采样结果。

通过上述描述可以看出，本申请通过判断在初始采样阈值下获得的初始电平与在通过对初始采样阈值进行调整而获得的当前采样阈值下获得的当前电平是否相同，即，判断比较器是否发生翻转，并且当初始电平与当前电平不同时，可以确定比较器发生翻转，从而可以确定出比较器的校正阈值位于初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间这使得在对模拟信号进行采样时，可以直接将初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间的任意值作为校正阈值并且根据该校正阈值来设置采样阈值，从而实现了比较器的自动阈值校正，而并不需要额外的信号发生器产生校正信号，进而在系统部署完成后，可以直接按照同样的方式对比较器进行阈值校正，而并不需要改变系统结构，即不需要拆卸提供待采样的模拟信号的设备并且连接信号发生器，这可以简化操作，节省校正时间。

本申请实施例还提供了一种用于对比较器进行阈值校正的装置，以下统称为阈值校正装置，如图3所示，该阈值校正装置300可以包括：

第一读取单元310，其可以被配置为读取比较器对通过其上的第一输入端接收的基准值与通过其上的第二输入端接收的初始采样阈值进行比较后而输出的初始电平；

调整单元320，其可以被配置为按照预设变化值对初始采样阈值进行调整以获得当前采样阈值，并将当前采样阈值提供给比较器的第二输入端；

第二读取单元330，其可以被配置为读取比较器对基准值与当前采样阈值进行比较后而输出的当前电平，并且可以与第一读取单元310集成于一体；

确定单元340，其可以被配置为判断当前电平是否与初始电平相同，并且根据判断结果来确定比较器的校正阈值。具体地，确定单元340可以被配置为：当判断出初始电平与所述当前电平相同时，将当前电平和当前采样阈值分别作为初始电平和初始采样阈值，并指示调整单元320和第二读取单元330循环执行对应操作，直到判断出当前电平与初始电平不同；当判断出当前电平与初始电平不同时，可以将初始采样阈值与基准值的差值和当前采样阈值与基准值的差值之间的任意值确定为比较器的校正阈值，优选地，可以将初始采样阈值与基准值的差值、当前采样阈值与基准值的差值、或者当前采样阈值与基准值的差值和初始采样阈值与基准值的差值的平均值或均方根确定为比较器的校正阈值，从而实现对比较器的阈值校正。

关于上述第一读取单元310、调整单元320、第二读取单元330和确定单元340等单元的详细描述，可以参照上述方法实施例中相应步骤的描述，在此不再赘叙。

通过利用该阈值校正装置，可以实现对比较器的自动阈值校正。

本申请实施例还提供了一种信号采样系统，如图4和图5所示。该系统可以包括图3中描述的阈值校正装置300以及利用阈值校正装置300对其进行阈值校正的比较器200。

该系统还可以包括探测设备100，其可以与比较器200的第一输入端连接以向比较器200提供待采样的模拟信号。该探测设备100可以是能够进行辐射探测的任意设备，例如，磁共振成像(MRI)设备、计算机断层扫描(CT)设备、单光子发射计算机断层成像(SPECT)设备、正电子发射断层成像(PET)设备或PET-CT设备，也可以是能够提供待采样的模拟信号的其它设备。

另外，该系统还可以包括阈值供应装置400，其可以为数字模拟转换器(DAC)、可调分压电路或可调电源，并且该阈值供应装置400的两端可以分别与比较器200的第二输入端和阈值校正装置300连接，以在阈值校正装置300的控制下向比较器200提供多个采样阈值，多个采样阈值可以包括初始采样阈值、当前采样阈值以及根据所获得的比较器的校正阈值和模拟信号的特性而设置的预设采样阈值。此时，阈值校正装置300可以视为控制器，其可以通过调整阈值供应装置400的输出来调整提供给比较器200的采样阈值。

另外，该系统还可以包括时间测量装置500，其可以为时间数字转换器(TDC)、时间模拟转换器(TAC)或计时器，其输入端可以与比较器200的输出端和装置300并联，或者其输入端与比较器200的输出端连接且其输出端与装置300连接，并且可以被配置为根据比较器200输出的电平信号测量待采样的模拟信号达到预设采样阈值的时间，从而可以获得由测得的时间和预设采样阈值构成的采样点。

在另一实施例中，如图6所示，该系统还可以包括数据处理装置600，其可以被配置为对所获得的采样点进行重建处理以获得模拟信号的还原波形。关于对采样点进行重建处理的具体过程，可以参照现有技术中的相关描述，在此不再赘叙。另外。该数据处理装置600可以为具有数据处理功能的任意计算装置，例如，计算机，也可以为计算装置中的某一部分，例如，中央处理器(CPU)。

此外，在另一实施例中，如图7所示，该系统也还可以包括：开关700，其可以设置在探测设备100与比较器200的第一输入端之间；以及供应端800，其可以与开关700连接以通过直流信号的形式向比较器200第一输入端提供基准值。通过切换开关700，可以实现通过不同的方式来提供基准值，从而提高了该系统的灵活使用性。

上述信号采样系统可以为能够对模拟信号进行数字化采样的任意系统，优选地，可以为MVT采样电路。

通过利用该信号采样系统，可以提模拟信号的采样结果的准确性，并且可以实现对比较器的自动阈值校正。

上述实施例阐明的系统、装置、单元等，具体可以由半导体芯片、计算机芯片和/或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请的实施例时可以把各单元的功能集成在同一个或多个芯片中实现。

虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

上述实施例是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和使用本申请而描述的。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本申请不限于上述实施例，本领域技术人员根据本申请的揭示，不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。