X射線檢查系統及該系統中數據和信令的傳輸方法
2023-06-05 04:45:06 3
專利名稱：X射線檢查系統及該系統中數據和信令的傳輸方法
技術領域：
本發明涉及輻射檢測技術領域，尤其涉及一種X射線圖像數據採集裝置，包括該X 射線圖像數據採集裝置的X射線檢查系統及該系統中數據和信令的傳輸方法。
背景技術：
現有的X射線檢查系統主要包括X射線發生單元、數據採集單元和成像及顯示單元。其中，X射線發生單元，用於產生照射待檢物品的X射線束，該X射線束透射待檢物品後到達數據採集單元。數據採集單元，用於接收經待檢物品透射的X射線束，將接收的X射線束轉換成數位化的透射投影數據(以下稱為圖像數據)緩存到存儲單元。成像及顯示單元， 用於將接收自通信單元的透射投影體數據重建為圖像，並顯示重建的圖像。一般情況下，X 射線發生單元可以為X射線管、加速器射線源和同位素源；成像及顯示單元包括成像單元和顯示單元，成像單元可以為計算機設備、計算機工作站或計算機群；顯示單元可以為陰極射線管(CRT)顯示器或液晶顯示器。數據採集單元是X射線檢查系統中的核心部分之一，至少包括探測器陣列、數據處理電路、數據讀出電路和邏輯控制電路。數據採集單元負責接收作為成像及顯示單元的上行計算機發送的控制命令，並將採集數據上傳至上行計算機。X射線檢查系統中通常有幾十個數據採集單元與上行計算機之間需要建立通訊， 傳輸控制命令和採集數據。在現有的技術中，X射線檢查系統中的幾十個數據單元採用串連方式連接，最後通過一個高速PCI數據採集卡送至上行計算機。這種方法具有以下幾個缺點
I、成本高，高速PCI數據採集卡和連接適配器價格昂貴。2、佔用計算機的一個PCI插槽，連接電纜的長度限制了上行計算機的位置。3、調試維護不方便，設備調試時，必須使用插了 PCI數據採集卡的臺式計算機，體積龐大，維護困難。4、不能實現遠程控制和遠程數據讀取，不適合作業流程的信息化和現代化改造。
發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明的目的在於針對上述現有技術中存在的不足，提供一種X射線圖像數據採集裝置、包含該X射線圖像數據採集裝置的X射線檢查系統及該系統中數據和信令的傳輸方法。(二)技術方案
為實現上述目的，本發明採用的技術方案是這樣的
(三)有益效果1、由於本發明在X射線檢查系統中的數據採集單元和成像及顯示單元之間增加了存儲單元和通信單元，可以將數據採集單元接收的圖像數據傳輸給成像及顯示單元，將成像及顯示單元下發的控制信令傳輸給數據採集單元，所以本發明不必使用高速PCI數據採集卡和連接適配器，有效地降低了 X射線檢查系統整機的成本。2、由於本發明不必使用高速PCI數據採集卡和連接適配器，所以可以節省PCI插槽，節約了硬體資源。3、X射線檢查系統可以通過一根網線跟計算機連接，實現了在底層的數據共享，特別適合進行多臺設備組網進行集中監控，大大方便了設備的檢修和調試。4、將設備接上國際網際網路，能夠實現設備的遠程控制和遠程數據讀取，非常適合於作業流程的信息化和現代化改造。5、由於本發明通過新增的存儲單元和通信單元傳輸數據採集單元與成像及顯示單元之間的圖像數據或控制信令，大大提高了圖像數據或控制信令在數據採集單元與成像及顯示單元之間傳輸的靈活性。
圖1為本發明提供的X射線檢查系統的結構框圖2為根據本發明一個實施例的X射線圖像數據採集裝置的示意圖，其中省略了數據米集單兀；
圖3為根據本發明的X射線檢查系統中數據傳輸方法的流程圖4為根據本發明的X射線檢查系統中信令傳輸方法的流程圖5為本發明的X射線檢查系統中數據採集單元的工作原理示意圖6為本發明的X射線檢查系統的工作流程圖7示出了根據本發明一個實施例的X射線檢查系統中通信單元的數據處理流程圖。
具體實施例方式為使本發明提供的技術方案更加清楚和明白，以下結合具體實施例並參照附圖， 對本發明進行詳細說明。如圖I所示，圖I為本發明提供的X射線檢查系統的結構框圖。X射線檢查系統包括X射線發生單元101、數據採集單元102、存儲單元103、通信單元104和成像及顯示單元 105。其中，X射線發生單元101、數據採集單元102、存儲單元103、通信單元104構成了根據本發明的X射線圖像數據採集裝置。X射線發生單元101用於產生照射待檢物品的X射線束，該X射線束透射待檢物品後到達數據採集單元102。數據採集單元102用於接收經待檢物品透射的X射線束並產生數字圖像數據。圖 5為本發明的X射線檢查系統中數據採集單元的工作原理示意圖。數據採集單元由專用的 X射線探測器外加專用的外圍調理電路構成，探測器將X射線轉換成微弱電流信號，通過微弱信號放大電路和專用的外圍調理電路，生成數位化圖像數據。數據採集單元將X射線轉換成圖像數據後，按照圖像數據的時序，通過一個FPGA將圖像數據緩存在存儲單元103 中。上述微弱信號放大電路就是精密的電荷放大器，它是國外廠商提供的一種晶片。所述專用的外圍條理電路包括時鐘發生電路及各種時序邏輯電路，作用是完成數據採集的時序邏輯，滿足系統同步工作的需要。在本發明的一個實施例中，該外圍調理電路例如為用於將數據組織成RS485格式的數據的專用集成電路。存儲單元103用於緩存來自數據採集單元的圖像數據。存儲單元103為一般為隨機存取存儲器(RAM)，存儲單元103可以通過IDE40針電纜與數據採集單元連接。通信單元104包括數據處理單元，用於將存儲單元中保存的圖像數據轉換成通用數據格式，以及將來自成像及顯示單元的控制信令轉換成數據採集單元能夠處理的格式，其中數據採集單元能夠處理的格式由數據採集單元的產品規格確定；數據傳輸單元，用於將來自數據處理單元的圖像數據傳輸到成像及顯示單元，以及將來自成像及顯示單元的控制信令傳輸到數據處理單元。數據處理單元一般可以為微處理器，例如單片機、DSP或嵌入式系統。在一個實施例中，所述通用數據格式為符合IEEE 802. 3標準的格式。然而所述通用數據格式也可以是符合無線網絡通信標準(例如IEEE 802. 11標準或IEEE 802. 15標準)的格式。在這種情況下，所述數據傳輸單元包括網絡物理層晶片。並且所述成像及顯示單元可以為多個，既可以位於本地也可以位於遠地，通過乙太網或無線網絡與所述數據傳輸單元進行數據和控制信令的通信。所述數據處理單元還可以進一步將已轉換為上述通用數據格式的圖像數據轉換成網絡數據包。在工作時，通信單元可以例如通過一根IDE40針電纜與數據採集單元連接。在所述通用數據格式為符合IEEE 802. 3標準的格式時，所述數據傳輸單元通過乙太網線與成像及顯示單元連接。在另一個實施例中，所述通用數據格式可以是USB數據格式，在這種情況下所述數據傳輸單元包括USB接口晶片。為了便於說明，在下文中以符合IEEE 802. 3標準的格式的情況(S卩，乙太網的情況)為例進行描述。圖7示出了根據本發明一個實施例X射線檢查系統中的通信單元的數據處理流程圖。系統開機後，上行計算機發出啟動命令；如果沒有接到啟動命令，系統將檢查網絡是否準備就緒；如果網絡準備就緒而無法接收啟動命令，則系統報錯，否則就檢查網絡；如果系統接到啟動命令，FPGA將採集到的圖像數據送進RAM，微處理器將圖像數據打包，送到乙太網，從而將打包的圖像數據傳送給上行計算機。在另一個實施例中，作為通信單元的數據處理單元的微處理器實時檢測隨機存取存儲器的狀態，一旦檢測到隨機存取存儲器緩存有圖像數據，則將圖像數據轉換成通用數據格式，並將經格式轉換的圖像數據轉換成數據包，通過數據傳輸單元的網絡物理層晶片和乙太網線傳送給成像及顯示單元。成像及顯示單元105用於將所接收的圖像數據重建為圖像並顯示該圖像，以及發出執行圖像數據採集所需的控制信令。成像及顯示單元105包括成像單元和顯示單元，成像單元可以為計算機設備、計算機工作站或計算機群，顯示單元可以為CRT顯示器或液晶顯示器。在本發明的X射線檢查系統中，可以包括至少一個成像及顯示單元，該至少一個成像及顯示單元通過通信單元與同一數據採集單元進行圖像數據及控制信令的通信，實現了底層數據的共享，特別適合進行多臺設備組網進行集中監控，大大方便了設備的檢修和調試。圖6為本發明的X射線檢查系統的工作流程圖。待檢物品進入X射線檢查系統的檢測通道後，觸發X光機出束，X射線照射在物體上，數據採集單元接收透射通過物體的X 射線。數據採集單元由專用的X射線探測器外加專用的外圍電路構成，當受到X射線照射時，探測器將X射線轉換成微弱電流信號，通過微弱信號放大電路和專用的外圍調理電路， 生成圖像數據送到網絡通訊模塊，即，所述通信單元。接下來，所述通信單元將所述數據打包，送到上行計算機。在本發明中，可以採用通用計算機通信系統配合控制程序完成整個系統中圖像數據採集和傳輸的實現。通用計算機通信系統部分，採用的基本配置為，例如一塊符合 IEEE802. 3標準的傳輸速率為IOOTbase以上的自適應網卡，不小於IGB的計算機內存，
2.4GHz主頻的中央處理器WindowsXP作業系統。圖2為根據本發明一個實施例的X射線圖像數據採集裝置的示意圖，其中未示出數據採集單元。該X射線圖像數據採集裝置包括RAM作為存儲單元，微處理器作為通信單元的數據處理單元，以及網絡物理層晶片作為通信單元的數據傳輸單元。數據採集單元將X射線轉換成數位化圖像數據後，按照圖像數據的時序，通過一個現場可編程門列陣(FPGA)將圖像數據緩存在RAM中，通信單元的數據處理單元實時檢測隨機存取存儲器的狀態，一旦檢測到隨機存取存儲器中緩存有圖像數據，則將在存儲單元中檢測到的圖像數據轉換成通用數據格式，並通過數據傳輸單元的網絡物理層晶片和乙太網線將轉換格式後的圖像數據發送到外部。進一步地，在數據處理單元將在存儲單元中檢測到的圖像數據轉換成通用數據格式後，數據處理單元還可以將轉換格式後的圖像數據轉換成網絡數據包，以發送到外部。關於所述通用數據格式，如上文所述，此處不再進行詳細的說明。通過本發明的X射線圖像數據採集裝置，可以得到具有通用數據格式的圖像數據，因而降低了對成像系統(即，上行計算機)的要求，使其不必配備PCI數據採集卡即可進行成像操作。而且在所述通用數據格式為符合網絡通信標準的格式時，上行計算機的位置不必受到限制。如圖3所示，圖3為本發明的X射線檢查系統中數據傳輸方法的流程圖，該方法包括以下步驟
步驟301 :數據採集單元接收X射線發生單元發出的、經待檢物品透射的X射線束，並將接收的X射線束轉換成圖像數據；
在本步驟中，數據採集單元將接收的X射線束轉換成圖像數據包括數據採集單元將接收的X射線束轉換為電流信號，並對轉換的電流信號進行放大、調製和解調處理，生成數位化圖像數據。步驟302 :數據採集單元將轉換的圖像數據緩存到存儲單元中；
在本步驟中，數據採集單元按照圖像數據的時序，通過一個現場可編程門列陣FPGA將轉換的圖像數據緩存到存儲單元中。步驟303 :通信單元將緩存在存儲單元中圖像數據發送給成像及顯示單元；
在本步驟中，通信單元中的數據處理單元實時檢測存儲單元的狀態，將在存儲單元中檢測到的圖像數據轉換成通用數據格式，並發送給數據傳輸單元；數據傳輸單元將接收自數據處理單元的圖像數據轉發給成像及顯示單元；
進一步地，數據處理單元將在存儲單元中檢測到的圖像數據轉換成通用數據格式後， 數據處理單元還可以將經格式轉換的圖像數據轉換成網絡數據包；
如果所述通用數據格式為符合IEEE 802. 3標準的格式，則數據處理單元將符合IEEE 802. 3標準格式的圖像數據轉換成網絡數據包。在成像及顯示單元將控制信令傳輸給數據採集單元時，通信單元中數據傳輸單元的物理層晶片接收到成像及顯示單元下發的控制信令，將接收的控制信令發送到數據處理單元，數據處理單元將接收的控制信令解析成數據採集單元能夠執行的控制命令，然後通過RS485總線將該控制命令發送給數據採集單元。圖4為本發明的X射線檢查系統中信令傳輸方法的流程圖，該方法包括以下步驟
步驟401 :成像及顯示單元向通信單元發送控制信令，通信單元將接收的控制信令轉換成數據採集單元能夠處理的格式；
在本步驟中，對控制信令的轉換是由通信單元的數據處理單元執行的。步驟402 :通信單元將轉換格式後的控制信令發送給數據採集單元；在本步驟中， 通信單元將轉換格式後的控制信令通過RS485總線發送給數據採集單元。以上僅為本發明的實施例而已，並不用於限制本發明，依據本發明公開的內容，本領域的普通技術人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種X射線圖像數據採集裝置，包括X射線發生單元，用於產生照射待檢對象的X射線束；數據採集單元，用於接收經待檢對象透射的X射線束，並產生數位化圖像數據；存儲單元，用於存儲來自數據採集系統的圖像數據；數據處理單元，用於將存儲單元中保存的圖像數據轉換成通用數據格式，以及將來自外部的控制信令轉換成數據採集單元能夠處理的格式，其中數據採集單元能夠處理的格式由數據採集單元的產品規格確定；數據傳輸單元，用於將來自數據處理單元的圖像數據傳輸到外部，以及將來自外部的控制信令傳輸到數據處理單元。
2.根據權利要求I的X射線圖像數據採集裝置，其中所述數據處理單元為微處理器。
3.根據權利要求2的X射線圖像數據採集裝置，其中所述微處理器為單片機、DSP及嵌入式系統。
4.根據權利要求I的X射線圖像數據採集裝置，其中所述通用數據格式是符合IEEE 802. 3標準、IEEE 802. 11標準或IEEE 802. 15標準的格式，並且所述數據傳輸單元包括網絡物理層晶片。
5.根據權利要求4的X射線圖像數據採集裝置，其中所述數據處理單元進一步將經格式轉換的所述圖像數據轉換成網絡數據包。
6.根據權利要求I的X射線圖像數據採集裝置，其中所述通用數據格式為USB數據格式，並且所述數據傳輸單元包括USB接口晶片。
7.—種X射線檢查系統中的數據傳輸方法，所述X射線檢查系統包括X射線發生單元、 數據採集單元、存儲單元、數據處理單元、數據傳輸單元和成像及顯示單元，該方法包括A、數據採集單元接收X射線發生單元發出的、經待檢物品透射的X射線束，並產生數字圖像數據；B、將來自數據採集單元的圖像數據緩存到存儲單元中；C、數據處理單元將所緩存的圖像數據轉換成所述採集單元能夠處理的通用數據格式；D、數據傳輸單元將經格式轉換的圖像數據發送給成像及顯示單元；其中數據採集單元能夠處理的通用數據格式由數據採集單元的產品規格確定。
8.根據權利要求7的方法，其中所述通用數據格式是符合IEEE802. 3標準、IEEE 802. 11標準或IEEE 802. 15標準的格式。
9.根據權利要求7的方法，其中步驟C包括進一步將經格式轉換的圖像數據轉換成網絡數據包。
10.根據權利要求7的方法，其中所述通用數據格式為USB數據格式。
11.一種X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，所述X射線檢查系統包括X射線發生單元、數據採集單元、數據處理單元、數據傳輸單元和成像及顯示單元，該方法包括成像及顯示單元經由數據傳輸單元向數據處理單元發送控制信令，數據處理單元將接收的控制信令轉換成數據採集單元能夠處理的格式，其中數據採集單元能夠處理的格式由數據採集單元的產品規格確定。
12.根據權利要求11的X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，其中所述數據處理單元為微處理器。
13.根據權利要求12的X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，其中所述微處理器為單片機、DSP及嵌入式系統。
14.根據權利要求11的X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，其中所述通用數據格式是符合IEEE 802. 3標準、IEEE 802. 11標準或IEEE 802. 15標準的格式，並且所述數據傳輸單元包括網絡物理層晶片。
15.根據權利要求14的X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，其中所述數據處理單元進一步將經格式轉換的所述圖像數據轉換成網絡數據包。
16.根據權利要求11的X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，其中所述通用數據格式為USB數據格式，並且所述數據傳輸單元包括USB接口晶片。
17.根據權利要求11的X射線檢查系統中控制信令傳輸的方法，其中所述數據傳輸單元通過乙太網線與所述成像及顯示單元連接。
全文摘要
本發明涉及輻射檢測技術領域，尤其涉及一種X射線檢查系統及該系統中數據和信令的傳輸方法。公開了一種X射線檢查系統，包括X射線發生單元、數據採集單元、存儲單元、通信單元和成像及顯示單元，其中，存儲單元用於緩存數據採集單元轉換的圖像數據；通信單元用於檢測存儲單元中保存的圖像數據，將檢測到的圖像數據轉換成通用數據格式，並發送給成像及顯示單元。本發明同時公開了一種X射線檢查系統中數據或信令傳輸的方法。利用本發明，節約了硬體資源，有效降低了X射線檢查系統整機的成本，大大方便了設備的檢修和調試，能夠實現設備的遠程控制和遠程數據讀取，非常適合於作業流程的信息化和現代化改造。
文檔編號G01N23/04GK102590237SQ201110437169
公開日2012年7月18日 申請日期2007年10月9日 優先權日2006年10月9日
發明者朱鵬, 李碧丹, 梁寅鵬, 王學武, 王漣 申請人:同方威視技術股份有限公司, 清華大學