本發(fā)明涉及放射診斷的，具體涉及一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法。

背景技術(shù)：

0、技術(shù)背景

1、ct(computed?tomography，計算機斷層掃描)是一種醫(yī)學影像技術(shù)，它通過精確的x射線束和高靈敏度探測器對人體進行逐層掃描。通過計算機處理掃描得到的數(shù)據(jù)生成身體內(nèi)部橫斷面、冠狀面或矢狀面的高分辨率圖像。ct圖像以不同的灰度反映器官和組織對x線的吸收程度，具有高密度分辨力，能夠清晰地顯示軟組織和骨骼結(jié)構(gòu)。ct廣泛應用于臨床診斷、治療規(guī)劃和疾病監(jiān)測，尤其在腫瘤、血管病變、創(chuàng)傷和感染的診斷上顯示出極高的價值。

2、ct機由控制臺，掃描架，掃描床和電源柜等組成。ct機的掃描架由靜止部分和旋轉(zhuǎn)體部分組成。靜止部分包括靜止機架，顯示屏，控制操作面板，靜態(tài)控制電路板及滑環(huán)靜止部分等組成；旋轉(zhuǎn)體部分由旋轉(zhuǎn)控制板，滑環(huán)旋轉(zhuǎn)部分，高壓發(fā)生器，x射線球管，準直器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(簡稱das)等組成?；h(huán)由數(shù)據(jù)接收模塊1、滑環(huán)盤面2、碳刷模塊3，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊4、編碼器模塊5、滑環(huán)盤面上的編碼帶6組成，如圖2、圖3、圖4所示。

3、掃描開始時，旋轉(zhuǎn)體上的x射線球管以iso孔徑中心360度旋轉(zhuǎn)，球管發(fā)出x射線也以360度方式向檢測部位發(fā)射。x射線穿過檢測物體到達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；h(huán)上的編碼器模塊采集編碼帶的信息，生成a,b相正交差分脈沖和每圈一個的z相差分脈沖，并把a，b，z相脈沖發(fā)送給靜態(tài)控制板，靜態(tài)控制板經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣觸發(fā)信號，構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率，它記載了旋轉(zhuǎn)的角度信息和速度信息。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)一圈期間的采樣頻率決定了ct的時間分辨率。時間分辨率和空間分辨率是ct機系統(tǒng)的重要參數(shù)之一。在多層螺旋ct中，它與掃描覆蓋范圍和重建方式，與每幀圖像的采樣時間，重建時間，以及連續(xù)成像的能力有關(guān)，時間分辨率決定了心臟及周圍大血管成像質(zhì)量的最重要參數(shù)。時間分辨率的基頻由旋轉(zhuǎn)體上的滑環(huán)編碼帶產(chǎn)生或者由靜態(tài)部分的旋轉(zhuǎn)電機上的編碼器產(chǎn)生。多數(shù)廠家大都采用旋轉(zhuǎn)體上的編碼器，因為它直接決定360度上采樣的角度，由于機械加工的精度和難度，基頻的頻率，一般在1k左右，然后經(jīng)過控制器倍頻到2k、4k、6k等。

4、cn201310732682專利只是公開了滑環(huán)編碼器及其編碼方法，利用冗余傳感器提高編碼的穩(wěn)定性，計算機斷層掃描系統(tǒng)(ct)在掃描過程中，由于滑環(huán)上的編碼帶上的機械誤差和編碼器模塊采集的微小誤差，最終會造成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣觸發(fā)信號的精度變差，從而造成心臟及周圍大血管成像圖像質(zhì)量下降，因此提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣觸發(fā)信號的精度也是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提出了一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，從而提高心臟及周圍大血管成像的質(zhì)量。

2、本發(fā)明是由以下技術(shù)方案是實現(xiàn)的：一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，包括以下步驟：

3、靜態(tài)控制板控制器采集滑環(huán)上的編碼器模塊的a、b正交脈沖和z脈沖；并將a、b正交脈沖處理后轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號；

4、對于前n個采樣觸發(fā)信號，利用期望閾值處理生成改進后的前n個采樣觸發(fā)信號；

5、通過改進后卡爾曼濾波輸出采樣觸發(fā)信號：計算改進后的前n個采樣觸發(fā)信號輸出平均值作為初始估計值；利用改進后的第n+i個觸發(fā)信號測量值作為改進后卡爾曼的測量值，進行第i次改進后卡爾曼濾波，得到的濾波估計值作為第n+i個改進后的采樣觸發(fā)信號輸出。

6、所述對于前n個采樣觸發(fā)信號，利用期望閾值處理生成改進后的前n個采樣觸發(fā)信號，包括以下步驟：

7、讀取n個采樣觸發(fā)信號值，將每個測量值和期望值進行比較；

8、如果這n個測量值在期望值的閥值內(nèi)，則將n個采樣觸發(fā)信號值作為改進后的采樣觸發(fā)信號輸出；

9、如果這n個測量值中的某個值大于期望值的閥值，則將期望值加上期望值的閥值作為改進后的采樣觸發(fā)信號輸出；

10、如果這n個測量值的某個值小于期望值的閥值，就以期望值減去期望值的閥值作為改進后的采樣觸發(fā)信號輸出。

11、所述期望值的閥值為期望值的a％；a≦10。

12、所述某個值大于期望值的閥值，用于表示編碼帶機械孔堵孔；所述某個值小于期望值的閥值，用于表示編碼帶機械孔篩孔。

13、所述通過改進卡爾曼濾波輸出采樣觸發(fā)信號，包括以下步驟：

14、1)計算改進后的前n個采樣觸發(fā)信號z(n)的平均值作為初始估計值

15、xi-1＝(z1+z2+…+zn)/n；i＝1,2,…

16、2)判斷第n+i個采樣觸發(fā)信號測量值是否在期望值d的a％以內(nèi)；如果在期望值d的a％以內(nèi)，第n+i個采樣觸發(fā)信號測量值作為改進后卡爾曼的測量值zn+i；如果大于期望值d的a％，那么zn+i＝d*(1+a％)；如果小于期望值d的a％,那么zn+i＝d*(1-a％)；

17、3)根據(jù)改進后卡爾曼增益ki和上一個估計值xi-1，計算下一個估計值xi＝xi-1+ki*(zn+i-xi-1)；xi作為第n+i個改進后的數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號，tn+i＝xi；

18、根據(jù)改進后卡爾曼增益ki和估計誤差eest(i-1)計算下一個估計誤差eesti；

19、eesti＝(1-ki)*eest(i-1)

20、根據(jù)測量誤差emea和估計誤差eesti求出下一個改進后卡爾曼增益ki+1；

21、ki+1＝eesti/(eesti+emea)

22、4)通過步驟2)-步驟3)，將生成的估計值xi+1作為數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號的輸出，tn+i+1＝xi+1。

23、所述采樣觸發(fā)信號，經(jīng)過滑環(huán)命令環(huán)傳給旋轉(zhuǎn)控制板,再由旋轉(zhuǎn)控制板傳給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行采樣。

24、一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的系統(tǒng)，應用于靜態(tài)控制板控制器；包括：

25、采樣觸發(fā)信號生成模塊，用于采集滑環(huán)上的編碼器模塊的a、b正交脈沖和z脈沖；并將a、b正交脈沖處理后轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號；對于前n個采樣觸發(fā)信號，利用期望閾值處理生成改進后的前n個采樣觸發(fā)信號；

26、采樣觸發(fā)信號優(yōu)化模塊，用于通過改進后卡爾曼濾波輸出采樣觸發(fā)信號：計算改進后的前n個采樣觸發(fā)信號輸出平均值作為初始估計值；利用改進后的第n+i個觸發(fā)信號測量值作為改進后卡爾曼的測量值，進行第i次改進后卡爾曼濾波，得到的濾波估計值作為第n+i個改進后的采樣觸發(fā)信號輸出。

27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果及優(yōu)點：

28、采用改進后的卡爾曼濾波提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號的精度，比平均值濾波的實時性更高，加入去除異常極端測量值比標準卡爾曼濾波，能進一步平滑數(shù)據(jù)，消除異常極端值導致的不必要的波動。

技術(shù)特征：

1.一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，其特征在于,包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，其特征在于,所述對于前n個采樣觸發(fā)信號，利用期望閾值處理生成改進后的前n個采樣觸發(fā)信號，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，其特征在于，所述期望值的閥值為期望值的a％；a≦10。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，其特征在于，所述某個值大于期望值的閥值，用于表示編碼帶機械孔堵孔；所述某個值小于期望值的閥值，用于表示編碼帶機械孔篩孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，其特征在于，所述通過改進卡爾曼濾波輸出采樣觸發(fā)信號，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，其特征在于，所述采樣觸發(fā)信號，經(jīng)過滑環(huán)命令環(huán)傳給旋轉(zhuǎn)控制板,再由旋轉(zhuǎn)控制板傳給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行采樣。

7.一種基于ct掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的系統(tǒng)，其特征在于,應用于靜態(tài)控制板控制器；包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于CT掃描架提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號精度的方法，包括：靜態(tài)控制板控制器對于從滑環(huán)的編碼器模塊傳過來A,B正交脈沖信息處理后轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣觸發(fā)信號；靜態(tài)控制板控制器對于前n個采樣觸發(fā)信號利用期望閥值處理，生成改進后的前n個采樣觸發(fā)信號；靜態(tài)控制板控制器利用改進后卡爾曼濾波依次生成改進后的第n個后的采樣觸發(fā)信號；靜態(tài)控制板控制器把這些信號經(jīng)過滑環(huán)命令環(huán)傳給旋轉(zhuǎn)控制板,再由旋轉(zhuǎn)控制板傳給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為觸發(fā)信號進行采樣。采用改進后的卡爾曼濾波提高數(shù)據(jù)采樣觸發(fā)信號的精度，比平均值濾波的實時性更高，加入去除異常極端測量值，能平滑數(shù)據(jù)并消除異常極端值導致的不必要的波動。

技術(shù)研發(fā)人員：劉景勇,李國旺,晏雄偉,吳永樂,張麟瑞
受保護的技術(shù)使用者：寬騰（河南）醫(yī)療技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15