基于ZYNQ的PET数据采集与处理系统设计
发布时间：2022-02-15 11:24
正电子发射断层扫描（PET）技术近年来发展迅速,在医疗诊断上有着广泛的应用前景。PET数据采集和符合处理技术是PET的关键技术之一。由于3D扫描成像的符合数据量远远高于2D扫描成像的符合数据量,因此,研发出一套具有高传输速率、高通用性以及高稳定性的PET数据采集系统,将对PET系统整体性能的提升起到极大的推动作用。近年来,随着嵌入式系统的发展,可编程片上系统可将整个系统制作在一个芯片上,并采用软件与硬件协同的方法,使FPGA上的硬件设计与ARM上的软件设计具有交互性,以至于嵌入式开发更高效。本文利用了Xilinx公司Zynq-7000系列全可编程片上系统,ARM+FPGA的新型架构为设计平台,研究实现了PET数据采集系统。同时,对PET数据采集系统传输到上位机的符合数据进行处理。在本文中,所研究的主要工作内容如下:（1）搭建了基于ZYNQ的PET数据采集系统。该系统利用ZYNQ开发版软硬件均可编程的特性和丰富的IP核实现了数据缓存、符合板通讯以及机床控制等功能;整个系统采用Zynq-7020芯片作为控制核心,采用SDK进行软件开发,设置DMA数据传输、时钟计时、GPIO对符合板的控制、...
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正电子湮没示意图
2PET系统成像原理概括9图2.2符合探测原理示意图在实际探测中，由于生物体组织及探测器的物理特性等因素，会造成三种类型的符合事件：真实符合事件(true)，散射符合事件(scatter)和随机符合事件(random)如图2.3(a)(b)(c)。真实符合事件(TrueCoincidence)：符合时间窗内探测器捕获的两个光子来源于同一个湮没事件，并且两个光子到达探测器之前没有与任何介质发生作用。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR是真实位置信息。散射符合事件(ScatterCoincidence)：本质上散射符合事件是“真”符合事件，但是湮没光子对中的一个或者两个在到达探测器之前发生了康普顿散射，损失一部分能量并改变运动方向。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实符合位置信息。散射符合事件含有错误的定位信息，导致PET成像系统空间分辨率降低，重建图像不能反映真实位置[36]。随机符合事件(RandomCoincidence)：在符合探测系统上源于不同湮没事件的两个光子被误判为一个符合事件。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实位置信息，这种符合事件增加了图像的噪声，且降低了图像的对比度，对现象效果有很大的影响[37]。图2.3三类符合事件示意图
2PET系统成像原理概括9图2.2符合探测原理示意图在实际探测中，由于生物体组织及探测器的物理特性等因素，会造成三种类型的符合事件：真实符合事件(true)，散射符合事件(scatter)和随机符合事件(random)如图2.3(a)(b)(c)。真实符合事件(TrueCoincidence)：符合时间窗内探测器捕获的两个光子来源于同一个湮没事件，并且两个光子到达探测器之前没有与任何介质发生作用。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR是真实位置信息。散射符合事件(ScatterCoincidence)：本质上散射符合事件是“真”符合事件，但是湮没光子对中的一个或者两个在到达探测器之前发生了康普顿散射，损失一部分能量并改变运动方向。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实符合位置信息。散射符合事件含有错误的定位信息，导致PET成像系统空间分辨率降低，重建图像不能反映真实位置[36]。随机符合事件(RandomCoincidence)：在符合探测系统上源于不同湮没事件的两个光子被误判为一个符合事件。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实位置信息，这种符合事件增加了图像的噪声，且降低了图像的对比度，对现象效果有很大的影响[37]。图2.3三类符合事件示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]PET符合通道时间偏差测试与校正[J]. 曹雪彦,张斌,刘小平,赵书俊,宿东祥,李景涛,李小青. 核电子学与探测技术. 2019(05)
[2]基于Zynq-7000 FPGA的高速信号采集处理平台[J]. 李正轩,费树岷. 单片机与嵌入式系统应用. 2016 (02)
[3]3D PET数据校正常用方法研究[J]. 俞王新,王之光,谢舒平. 医疗卫生装备. 2015(10)
[4]基于ZYNQ-7000的视频图像处理系统设计[J]. 孟繁星. 信息通信. 2015(08)
[5]基于异构多核的H.264编码器研究与实现[J]. 李浩,戴志涛. 软件. 2015(01)
[6]基于Zynq-7000高速图像采集与实时处理系统[J]. 杨晓安,罗杰,苏豪,包文博. 电子科技. 2014(07)
[7]Cortex-M3的异常处理机制研究[J]. 方安平,蔡俊宇. 单片机与嵌入式系统应用. 2009(02)
[8]PET工作过程及工作原理分析[J]. 刘春旺. 中国医疗设备. 2008(11)
[9]小动物PET装置的符合系统设计[J]. 李可,陈亚薇,单保慈,李道武,孔伟,章志明,魏龙. 核电子学与探测技术. 2008(05)
[10]基于ARM+FPGA的高速信号采集系统设计[J]. 蔡弘,戴胜华. 仪器仪表标准化与计量. 2007(06)
硕士论文
[1]基于AXI总线的DMA高速通道及驱动的设计与实现[D]. 庄琼.电子科技大学 2019
[2]基于Zynq-7000平台的智能相机通信程序设计与实现[D]. 张强.南京邮电大学 2018
[3]基于ZYNQ的光纤总线扩展模块的设计与实现[D]. 郝文韬.哈尔滨工业大学 2018
[4]适用于量子密钥分发系统的TCP/IP协议栈的VLSI设计[D]. 林弘伟.中国科学技术大学 2018
[5]乳腺专用PET系统定量分析方法研究[D]. 赵然然.郑州大学 2018
[6]无线接收机中高速DMA数据传输通道的设计与实现[D]. 张芳菊.电子科技大学 2018
[7]面向嵌入式图像处理系统的SOPC芯片通信接口设计与实现[D]. 唐伟.东南大学 2018
[8]基于Xilinx Zynq-7000芯片的成像开发平台的研究与实现[D]. 刘桦杰.浙江大学 2018
[9]基于Zynq-7000的AMC信号处理板的设计实现及应用[D]. 张朝元.解放军信息工程大学 2017
[10]基于ZYNQ-7000全可编程平台的多串口控制器设计[D]. 印琪骏.云南大学 2016
本文编号：3626544
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正电子湮没示意图
2PET系统成像原理概括9图2.2符合探测原理示意图在实际探测中，由于生物体组织及探测器的物理特性等因素，会造成三种类型的符合事件：真实符合事件(true)，散射符合事件(scatter)和随机符合事件(random)如图2.3(a)(b)(c)。真实符合事件(TrueCoincidence)：符合时间窗内探测器捕获的两个光子来源于同一个湮没事件，并且两个光子到达探测器之前没有与任何介质发生作用。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR是真实位置信息。散射符合事件(ScatterCoincidence)：本质上散射符合事件是“真”符合事件，但是湮没光子对中的一个或者两个在到达探测器之前发生了康普顿散射，损失一部分能量并改变运动方向。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实符合位置信息。散射符合事件含有错误的定位信息，导致PET成像系统空间分辨率降低，重建图像不能反映真实位置[36]。随机符合事件(RandomCoincidence)：在符合探测系统上源于不同湮没事件的两个光子被误判为一个符合事件。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实位置信息，这种符合事件增加了图像的噪声，且降低了图像的对比度，对现象效果有很大的影响[37]。图2.3三类符合事件示意图
2PET系统成像原理概括9图2.2符合探测原理示意图在实际探测中，由于生物体组织及探测器的物理特性等因素，会造成三种类型的符合事件：真实符合事件(true)，散射符合事件(scatter)和随机符合事件(random)如图2.3(a)(b)(c)。真实符合事件(TrueCoincidence)：符合时间窗内探测器捕获的两个光子来源于同一个湮没事件，并且两个光子到达探测器之前没有与任何介质发生作用。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR是真实位置信息。散射符合事件(ScatterCoincidence)：本质上散射符合事件是“真”符合事件，但是湮没光子对中的一个或者两个在到达探测器之前发生了康普顿散射，损失一部分能量并改变运动方向。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实符合位置信息。散射符合事件含有错误的定位信息，导致PET成像系统空间分辨率降低，重建图像不能反映真实位置[36]。随机符合事件(RandomCoincidence)：在符合探测系统上源于不同湮没事件的两个光子被误判为一个符合事件。因此两个探测器单元间的连线确定的LOR并不是真实位置信息，这种符合事件增加了图像的噪声，且降低了图像的对比度，对现象效果有很大的影响[37]。图2.3三类符合事件示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]PET符合通道时间偏差测试与校正[J]. 曹雪彦,张斌,刘小平,赵书俊,宿东祥,李景涛,李小青. 核电子学与探测技术. 2019(05)
[2]基于Zynq-7000 FPGA的高速信号采集处理平台[J]. 李正轩,费树岷. 单片机与嵌入式系统应用. 2016 (02)
[3]3D PET数据校正常用方法研究[J]. 俞王新,王之光,谢舒平. 医疗卫生装备. 2015(10)
[4]基于ZYNQ-7000的视频图像处理系统设计[J]. 孟繁星. 信息通信. 2015(08)
[5]基于异构多核的H.264编码器研究与实现[J]. 李浩,戴志涛. 软件. 2015(01)
[6]基于Zynq-7000高速图像采集与实时处理系统[J]. 杨晓安,罗杰,苏豪,包文博. 电子科技. 2014(07)
[7]Cortex-M3的异常处理机制研究[J]. 方安平,蔡俊宇. 单片机与嵌入式系统应用. 2009(02)
[8]PET工作过程及工作原理分析[J]. 刘春旺. 中国医疗设备. 2008(11)
[9]小动物PET装置的符合系统设计[J]. 李可,陈亚薇,单保慈,李道武,孔伟,章志明,魏龙. 核电子学与探测技术. 2008(05)
[10]基于ARM+FPGA的高速信号采集系统设计[J]. 蔡弘,戴胜华. 仪器仪表标准化与计量. 2007(06)
硕士论文
[1]基于AXI总线的DMA高速通道及驱动的设计与实现[D]. 庄琼.电子科技大学 2019
[2]基于Zynq-7000平台的智能相机通信程序设计与实现[D]. 张强.南京邮电大学 2018
[3]基于ZYNQ的光纤总线扩展模块的设计与实现[D]. 郝文韬.哈尔滨工业大学 2018
[4]适用于量子密钥分发系统的TCP/IP协议栈的VLSI设计[D]. 林弘伟.中国科学技术大学 2018
[5]乳腺专用PET系统定量分析方法研究[D]. 赵然然.郑州大学 2018
[6]无线接收机中高速DMA数据传输通道的设计与实现[D]. 张芳菊.电子科技大学 2018
[7]面向嵌入式图像处理系统的SOPC芯片通信接口设计与实现[D]. 唐伟.东南大学 2018
[8]基于Xilinx Zynq-7000芯片的成像开发平台的研究与实现[D]. 刘桦杰.浙江大学 2018
[9]基于Zynq-7000的AMC信号处理板的设计实现及应用[D]. 张朝元.解放军信息工程大学 2017
[10]基于ZYNQ-7000全可编程平台的多串口控制器设计[D]. 印琪骏.云南大学 2016
本文编号：3626544
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/fangshe/3626544.html
