本申请要求于 2013 年 2 月 5 日提交中国专利局、 申请号为 201310045576.5、 发明名称为 "数字化闪烁脉沖的基线校正方法及系统 "的中 国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明属于高能物理探测器和信号处理领域， 具体涉及一种数字化闪烁脉 沖的基线校正方法及系统， 可应用于高能粒子探测及医疗影像设备。 背景技术

在大多数的高能粒子探测领域以及医疗影像设 备中，数据获得系统采集和 处理的闪烁脉沖通常是由闪烁晶体将高能粒子 （如： X射线、 γ射线等）转换 成可见光， 然后再由光电器件转换成可以进行测量的电脉 沖信号，现有技术中 典型的闪烁脉沖波形如图 1所示。在对闪烁脉沖的信息提取中， 由于受到探测 器漏电流、 闪烁脉沖拖尾、 噪声干扰等因素的影响， 闪烁脉沖往往是叠加在一 个不稳定的基线上。这样不仅会造成闪烁脉沖 到达时间和脉沖高度测量的不精 确， 降低原始数据的信噪比， 同时也会对晶体分割、 随机事件和散射事件的剔 除产生间接影响， 尤其是对正电子发射断层成像仪 （Positron Emission Tomography, 以下筒称 PET ) 重建图像的分辨率、 对比度以及信噪比造成较 大影响。 因此， 为了减少基线漂移对辐射探测系统稳定性和性 能指标的影响， 有必要在提取闪烁脉沖信息之前进行基线校正 。

基线校正的实现方式往往与数据获得系统所在 前端电子学电路的架构紧密 相关。 传统的基于模拟电路或者模拟-数字混合电路� �构中， 应用最为广泛的 一种基线校正方法是基线恢复器。 Robinson最早提出了一种针对单极信号的基 线恢复器 [L. B. Robinson, "Reduction of baseline shift in pulse-amplitude measurements", Rev. Sci. Instrum., Vol. 32, p. 1057, 1961]。 随后 Chase [R. L. Chase and L. R. Poulo, "A high precision DC restorer", IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. NS-14, no. 6, pp. 83-88, Dec. 1967] , Fairstein [E. Fairstein, "Gated baseline restorer with adjustable asymmetry", IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. NS-22, no. 1, pp. 463-466, Feb. 1975]以及 Kuwata [M. Kuwata, H. Maeda, and K. Husimi, "New baseline restorer based on feedforward differential compensation", IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 41, no. 4, pp. 1236-1239, Aug. 1994] 等研究组相继提出了各种改 进型的基线恢复器，以提高基线校正的效率。 另夕卜， Geronimo [G. De. Geronimo, P. O'Connor, and J. Grosholz, "A CMOS baseline holder (BLH) for readout ASICs", IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 47, no. 3, Jim. 2000] 也提出了一种可供选 择的基于 CMOS工艺的基线保持器。 尽管这些电路在具体实现细节和功能特 性上各不相同，但是它们都是依赖于模拟技术 而发展起来的， 这些电路的设计 优化往往是针对某一特定的探测器结构而进行 的，一旦设计完成就无法根据应 用需求而改变， 灵活性、 扩展性和升级性受到了极大的制约。

随着各种通用数字化设备和电子器件的普及以 及数字信号处理算法的广泛 应用， 数字化技术正被越来越多的引入到对闪烁脉沖 的信息提取中。 目前， 对 闪烁脉沖进行数字化处理的方法主要有： 基于模拟 -数字转换器 ( Analog-to-Digital Converter, 以下筒称 ADC )的等间隔采样法和基于多阈值 电压 （ Multi- Voltage Threshold, 以下筒称 MVT ) 的时间轴向采样法。 前者利 用快速 ADC对闪烁脉沖信号及基线进行等间隔采样， 获取脉沖信号及基线的 电压幅度样本点， 其中脉沖信号幅度可用于脉沖信息提取，基线 样本点可进行 均值处理或者统计分析以进行基线校正 [Hongdi Li, Chao Wang, Hossain Baghaei et al, "A new statistics-based online baseline restorer for a high count rate fully digital system", IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 57, no. 2, Apr. 2010]。 与基于 ADC的等间隔采样不同， 基于 MVT的时间轴向采样法是已知阈值参考电压， 来获取采样点的时间信息，然后通过数字信号 处理算法提取闪烁脉沖的事件信 息 [Qingguo Xie, Chien-Min Kao, Zekai Hsiau et al" "A new approach for pulse processing in positron emission tomography", IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 52, no. 4, Aug. 2005]。 MVT采样方法能够有效突破香农采样定理的限制 ，精确有效地获 取闪烁脉沖的事件信息 [Qingguo Xie, Chien-Min Kao, Xi Wang et al, "Potentials of digitally sampling scintillation pulses in timing determination in pet", vol. 56, no. 5, Oct. 2009]。 对于 MVT采样方法， 其同样会受到基线漂移对闪烁 脉沖信息获取的干扰问题， 而目前现有的基线校正方法均无法有效地解决 MVT的基线漂移问题。

因此，针对上述技术问题，有必要提出一种新 的数字化闪烁脉沖的基线校 正方法及系统， 以克服上述缺陷。 发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数字化 闪烁脉沖的基线校正方法及 系统， 用于解决高能物理粒子探测及医疗影像设备中 前端电子学基线漂移问 题。 该方法通过对闪烁脉沖进行多阈值电压采样， 利用闪烁脉沖的先验知识， 运用创新的数字信号处理算法，对由探测器漏 电流、脉沖拖尾及噪声干扰等引 起的基线漂移进行有效、 准确和快速地自适应校正， 同时提高闪烁脉沖数据测 量结果的信噪比和数据获得系统的稳定性。

为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案：

一种数字化闪烁脉沖的基线校正方法， 所述基线校正方法步骤如下：

( 1 )对若干闪烁脉沖信号进行时间轴向采样， 获取若干闪烁脉沖信号对 应的闪烁脉沖波形的数字化采样点；

( 2 )选取各个闪烁脉沖波形的至少两个数字化采� �点， 根据闪烁脉沖波 形的形状特性及选取的数字化采样点，重建出 该些闪烁脉沖波形并辨识重建出 的闪烁脉沖波形的模型参数，据此获得各个闪 烁脉沖波形的基线漂移量， 然后 对所得的基线漂移量进行分析， 获得基线漂移均值；

( 3 )将若干重建后的闪烁脉沖波形减去步骤（ 2 )中获得的基线漂移均值， 完成基线校正。

优选的， 在上述数字化闪烁脉沖的基线校正方法中， 所述步骤（1 ) 中， 采用多阈值电压采样法对若干闪烁脉沖信号进 行时间轴向采样，所述多阈值电 压采样法的具体步骤为： 预先设置若干阈值参考电压，记录各个闪烁脉 沖的电 压幅度达到各个阈值参考电压的具体时刻，每 个阈值参考电压和对应的触发时 间即组成一个时间-阈值采样点。 优选的， 在上述数字化闪烁脉沖的基线校正方法中， 所述步骤（2 ) 中闪 烁脉沖波形的形状特性根据所耦合的闪烁晶体 和光电转换器件的类别进行建 脉沖模型获得，所建的该脉沖模型的表现形式 为一组可以刻画闪烁脉沖形状的 函数表达式。

优选的， 在上述数字化闪烁脉沖的基线校正方法中， 所述步骤（2 ) 中辨 识模型参数是指根据闪烁脉沖波形的形状特性 ，对所选取闪烁脉沖波形的时间 -阈值采样点进行函数逼近得到特征数学模型� � 并从中提取刻画单个闪烁脉沖 特性的参数值。

优选的， 在上述数字化闪烁脉沖的基线校正方法中， 所述步骤（2 ) 中闪 烁脉沖基线偏移量是从提取的刻画闪烁脉沖特 性的参数值中找到描述基线水 平的量得到， 获得闪烁脉沖基线偏移量的具体步骤包括： 在重建出的闪烁脉沖 波形的模型参数中加入能够表示基线漂移的特 征量， 通过多个数字化的采样 点， 利用函数逼近的方法， 求得能够刻画单个脉沖的参数值， 并将表示基线漂 移特征的参数值作为闪烁脉沖的基线漂移量。

优选的， 在上述数字化闪烁脉沖的基线校正方法中， 所述步骤（2 ) 中对 所得到的各个闪烁脉沖的基线偏移量进行分析 的方法为均值计算或统计分析。

一种数字化闪烁脉沖的基线校正系统， 其包括：

数字化采样模块，用于使用多阈值电压采样方 法对闪烁脉沖信号进行时间 轴向采样， 获取闪烁脉沖信号对应的闪烁脉沖波形的数字 化采样点；

基线偏移计算模块，用于根据闪烁脉沖波形的 形状特性及选取的数字化采 样点， 重建出闪烁脉沖波形并辨识模型参数， 获得闪烁脉沖的基线漂移量， 然 后对所得的基线漂移量进行分析， 获得基线漂移均值；

基线校正模块， 用于对闪烁脉沖进行基线校正，还原闪烁脉沖 的原始数据 信息。

优选的，在上述数字化闪烁脉沖的基线校正系 统中， 所述数字化采样模块 包括阈值电压设置模块、 阈值甄别器模块和时间标记模块， 其中，

阈值电压设置模块用于设定阈值参考电压，并 将阈值参考电压送到阈值甄 别器模块和时间标记模块； 阈值甄别器模块用于比较闪烁脉沖阈值电压与 阈值参考电压之间的大小 关系， 并在闪烁脉沖电压穿过阈值参考电压时产生逻 辑脉沖， 并将产生的逻辑 脉沖送到时间标记模块进行时间打标；

时间标记模块用于对阈值甄别器模块输出的逻 辑脉沖进行时间标记，并将 所得的时间戳与其相应的阈值参考电压组成时 间-阈值采样点并传送到基线偏 移计算模块。

优选的，在上述数字化闪烁脉沖的基线校正系 统中， 所述基线偏移计算模 块包括事件堆积剔除模块、 脉沖重建模块和基线偏移量计算模块， 其中， 事件堆积剔除模块用于鉴别及剔除闪烁脉沖中 的堆积事件；

脉沖重建模块用于重建所述闪烁脉沖波形， 辨识模型参数， 并将重建参数 值传送到基线偏移量计算模块；

基线偏移量计算模块根据脉沖重建模块获取的 重建参数计算闪烁脉沖的 基线偏移量， 然后对一段时间范围内的基线偏移量进行统计 直方图分析， 获得 闪烁脉沖的平均基线偏移量并传送到基线校正 模块。

优选的，在上述数字化闪烁脉沖的基线校正系 统中，对所得到的各个闪烁 脉沖的基线偏移量进行分析的方法为均值计算 或统计分析。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的数 字化闪烁脉沖的基线校正方 法通过对闪烁脉沖进行多阈值电压采样， 利用闪烁脉沖的先验知识，运用创新 的数字信号处理算法，对由探测器漏电流、脉 沖拖尾及噪声干扰等引起的基线 漂移进行有效、 准确和快速地自适应校正， 同时提高闪烁脉沖数据测量结果的 信噪比和数据获得系统的稳定性。

附图说明 为了更清楚地说明本发明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筒单 地介绍，显而易见地， 下面描述 中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为现有技术中常见的闪烁脉沖信号的示意图� � 图 2为本发明数字化闪烁脉沖基线校正方法的流� �图；

图 3 为本发明数字化闪烁脉沖基线校正方法中采用 统计分布方法对基线 偏移值进行分析的结果图；

图 4 为本发明数字化闪烁脉沖基线校正方法对闪烁 脉沖基线正向漂移进 行校正的效果图。

图 5为本发明数字化闪烁脉沖基线校正方法中采� � 4阈值 MVT采样方法 对由 LYSO/PMT探测器输出闪烁脉沖进行采样及脉沖形� ��拟合的示意图； 图 6为本发明数字化闪烁脉沖基线校正方法中采� � 4阈值 MVT采样方法 对由 LYSO/SiPM探测器输出闪烁脉沖进行采样及脉沖形 状拟合的示意图； 图 7为本发明数字化闪烁脉沖基线校正系统的系� �结构图；

图 8为本发明对能量分辨率的效果图， 其中， 8 ( a )为未使用本发明获得 的能量分辨率的效果图， 8 ( b ) 为使用本发明获得的能量分辨率的效果图。 具体实施方式 本发明公开了一种数字化闪烁脉沖的基线校正 方法及系统，用于解决高能 物理粒子探测领域及医疗影像设备中前端电子 学系统基线漂移问题。该方法通 过对闪烁脉沖进行多阈值电压采样， 利用闪烁脉沖的先验知识，运用创新的数 字信号处理算法，对由探测器漏电流、脉沖拖 尾及噪声干扰等引起的基线漂移 进行有效、 准确和快速地自适应校正， 同时提高闪烁脉沖数据测量结果的信噪 比和数据获得系统的稳定性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明 实施例中的技术方案进行详 细地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的 实施例。基于本发明中的实施例， 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他实施例， 都属于本发明保护的范围。

如图 2 所示， 本发明公开的数字化闪烁脉沖的基线校正方法 包括如下步 骤：

( 1 )使用多阈值电压采样法， 对若干闪烁脉沖信号进行时间轴向采样， 获取若干闪烁脉沖信号对应的闪烁脉沖波形的 数字化采样点； ( 2 )选取各个闪烁脉沖波形的至少两个数字化采� �点， 根据闪烁脉沖波 形的形状特性及选取的数字化采样点，重建出 该些闪烁脉沖波形并辨识重建出 的闪烁脉沖波形的模型参数，据此获得各个闪 烁脉沖波形的基线漂移量， 然后 对所得的基线漂移量进行分析， 获得基线漂移均值；

( 3 )将若干重建后的闪烁脉沖波形减去步骤（ 2 )中获得的基线漂移均值， 完成基线校正。

其中， 所述步骤（1 ) 中闪烁脉沖具体为一类由闪烁晶体、 光导和光电转 换器件决定的， 形状相同， 大小不同的脉沖信号。

其中， 所述步骤（1 ) 中多阈值电压采样方法的具体步骤为： 预先设置若 干阈值参考电压，记录各个闪烁脉沖的电压幅 度达到各个阈值参考电压的具体 时刻， 每个阈值参考电压和对应的触发时间即组成一 个时间-阈值采样点。

其中， 所述步骤（2 ) 中闪烁脉沖波形的形状特性根据所耦合的闪烁 晶体 和光电转换器件的类别进行建脉沖模型获得， 所建的该脉沖模型的表现形式为 一组可以刻画闪烁脉沖形状的函数表达式。

其中， 所述步骤（2 )中辨识模型参数是指根据闪烁脉沖波形的形� �特性， 对所选取闪烁脉沖波形的时间 -阈值采样点进行函数逼近得到特征数学模型� � 并从中提取刻画单个闪烁脉沖特性的参数值。

其中， 所述步骤（2 ) 中闪烁脉沖基线偏移量是从提取的刻画闪烁脉 沖特 性的参数值中找到描述基线水平的量得到，获 得闪烁脉沖基线偏移量的具体步 骤包括：在重建出的闪烁脉沖波形的模型参数 中加入能够表示基线漂移的特征 量， 通过多个数字化的采样点， 利用函数逼近的方法， 求得能够刻画单个脉沖 的参数值， 并将表示基线漂移特征的参数值作为闪烁脉沖 的基线漂移量。

其中， 为了减少噪声、脉沖形状拟合误差以及事件堆 积等影响因素对基线 漂移量计算过程的干扰， 在进行基线校正之前有必要对多个基线值进行 分析， 常见的方法包括： 均值计算、 统计分析等。 如图 3所示， 图 3为本发明数字化 闪烁脉沖基线校正方法中采用统计分析方法对 基线偏移值进行分析的结果图。

图 4 为本发明数字化闪烁脉沖基线校正方法对闪烁 脉沖基线正向漂移进 行校正的效果图。 其中， 实线 11为用示波器对 LYSO/PMT探测器输出的闪烁 脉沖进行采样重建得到的波形； 虚线 12为在未采用本发明提出的基线校正方 法下，根据闪烁脉沖模型拟合得到的波形， 可以看出拟合后的波形有明显的基 线偏移情况； 虚线 13为采用本发明提出的基线校正方法下， 根据闪烁脉沖模 型拟合得到的波形， 可以看出此时基线已无漂移情况。

由于闪烁晶体和光电转换器件的特性不同，其 多种类别形式的耦合会有不 同的脉沖形状表征形式。 下面就具体的方法进行脉沖形状表征形式的阐 释。

方法例一：

S101 :根据所耦合的闪烁晶体和光电转换器件类别� �获取相应的闪烁脉沖 形状特性模型；

对于 LYSO闪烁晶体与线性光电倍增管 PMT进行耦合的情况下， 在不考 虑噪声影响下，闪烁脉沖形状的数学模型可考 虑成由直线上升的上升沿和指数 衰减的下降沿组成， 其表达式如下所示：

BaseL t〈t _s

LineK _r x t + LineB _r t _s < t <

Qxp(-ExpK _f xt + ExpB _f ) + BaseL t≥t 其中， 参数 为上升沿直线的斜率且 ϋ >0, 参数 Z « _e 是上升沿直 线的截距，可以为任意数值；参数 Exp ^为衰减时间常数且 Exp ^X),参数 ExpB _f 可以为任意数值； 参数 ZteeL为闪烁脉沖的基线参量， 可以为任意数值； _s 为闪 烁脉沖的起始时间； ^为闪烁脉沖的峰值时间。 因此， 一个理想的闪烁脉沖可 以由五个模型特征值 Z we 、 LineB _r 、 ExpK _f 、 ExpB _f ^ BaseL ϋ , 闪烁月永沖 信号的开始时间、峰值时间、 峰值幅值、 余辉常数以及基线值等信息均可以由 这五个模型特征值计算获得， 公式如下：

( a ) 闪烁脉沖起始时间 t _s 可以由如下公式求得：

_ BaseL― LineB _r ·

5 LineK _r

( b ) 闪烁脉沖峰值时间 ί _ρ

可以由如下公式求得： LineK _r xt _p + LineB _r = Qxp(-ExpK _f xt _p + ExpB _f ) + BaseL；

(c) 闪烁脉沖峰值幅值 V _p

可以由如下公式求得：

V _p = LineK _r xt _p + LineB _r ；

(d)余辉常熟 r

可以由如下公式求得：

(e)基线值 Β _να ι = BaseL。 S102: 选取各个单次闪烁脉沖相应的数字化采样点， 根据步骤 S101中闪 烁脉沖的形状模型，依次重建脉沖波形并辨识 模型参数，据此估计各个单次闪 烁脉沖的基线漂移量；

(a)对闪烁脉沖的直线上升沿产生的时间-阈值� �样点， 按照如下公式进 行拟合：

V(t) = LineK _r x t + LineB _r

其中， 参数 为上升沿直线的斜率且 ϋ >0, 参数 Z « _e 是上升沿直 线的截距， 可以为任意数值； 为阈值参考电压为 V(0时采用 MVT采样方法得 到的时间值。本方法亦可根据其他闪烁脉沖模 型，对闪烁脉沖上升沿进行重建。

(b)对闪烁脉沖的指数衰减的下降沿产生的时间 -阈值采样点， 按照如下 公式进行拟合：

V (t) = Qxp(-ExpK _f x t + ExpB _f ) + BaseL

其中，参数 Exp^为衰减时间常数且 Exp X),参数 Ex/^可以为任意数值； 参数 ZteeL为闪烁脉沖的基线参量，可以为任意数值� �� 为阈值参考电压为 时 采用 MVT采样方法得到的时间值。 本方法亦可根据其他闪烁脉沖模型， 对闪 烁脉沖下降沿进行重建。

(C)从重建的脉沖波形数学表达式中提取五个模 型特征量， 据此获取闪 烁脉沖信号的开始时间、 峰值时间、 峰值幅值、 余辉常数以及基线值等信息； 具体请参照图 5所示， 图 5为数字化闪烁脉沖基线校正方法中采用 4阈值 MVT采样方法对由 LYSO/PMT探测器输出闪烁脉沖进行采样及脉沖形� ��拟合 的示意图。 其中， 实线 21表示由示波器对 LYSO/PMT探测器输出闪烁脉沖进 行采样后重建得到的波形； 圓点 22为用 MVT方法在设置的参考阈值电压下 对闪烁脉沖进行采样得到的采样点； 虚线 23为根据本发明给出的直线上升沿 和指数下降沿闪烁脉沖模型进行拟合得到的波 形。从图中可以看出，根据闪烁 脉沖模型拟合得到的波形能够较好地逼近由示 波器采样重建得到的波形，同时 也印证了不同的闪烁晶体和光电转换器件类别 的耦合需要获取相应的闪烁脉 沖模型。

S103: 对所得的基线漂移量数据集进行分析， 以获取基线漂移均值。 方法例二：

S201: 根据所耦合的闪烁晶体和光电转换器件类别， 获取相应的闪烁脉沖 形状特性模型； 对于 LYSO闪烁晶体与非线性硅光电倍增器 SiPM进行耦合的情况下， 闪 烁脉沖形状的数学模型可近似由快速的指数上 升沿和衰减的指数下降沿组成， 其表达式如下所示:

BaseL t〈t _s

V(t) = A _r x xp(-ExpK _r xt) + B _r t _s <t <

A _f XQxp(-ExpK _f xt) + BaseL t≥t 其中， 参数 A为指数上升沿的幅值系数， E^^为指数上升沿的时间常数 且 E _W K _r >0， 参数 可以为任意数值； 参数 ^为指数下降沿的幅值系数， 参数 Ep^为指数下降沿的时间常数且 Ep^X), 参数 为闪烁脉沖的基线参 量， 可以为任意数值； _s 为闪烁脉沖的起始时间； ^为闪烁脉沖的峰值时间。 因此， 一个理想的闪烁脉沖可以由六个模型特征值 A、 ExpK _r 、 B _r , A _f , ExpK _f 和 «^来描述， 闪烁脉沖信号的开始时间、 峰值时间、 峰值幅值及基线值等 信息均可以由这六个模型特征值计算获得， 公式如下：

(a) 闪烁脉沖起始时间 _s 可以由如下公式求得:

(b ) 闪烁脉沖峰值时间 ^

可以由如下公式求得：

· ^χ Qxp(-ExpK _f xt _p ) + BaseL；

( c ) 闪烁脉沖峰值幅值 ^

可以由如下公式求得：

V _p =A _r X Qxp(-ExpK _r xt _p ) + B _r ；

( d)基线值 B _val = BaseL。

S202: 选取各个单次闪烁脉沖相应的数字化采样点， 根据步骤 201中闪烁 脉沖的形状模型，依次重建脉沖波形并辨识模 型参数，据此估计各个单次闪烁 脉沖的基线漂移量；

(a)对闪烁脉沖的指数上升沿产生的时间-阈值� �样点， 按照如下公式进 行拟合：

V(t) = A _r x exp(-ExpK _r xt) + B _r 其中， 参数 A为指数上升沿的幅值系数， E^^为指数上升沿的时间常数 JLE _w K _r >0， 参数 可以为任意数值； 为阈值参考电压为 v(0时采用 MVT采 样方法得到的时间值。本方法亦可根据其他闪 烁脉沖模型，对闪烁脉沖上升沿 进行重建。

(b )对闪烁脉沖的指数衰减的下降沿产生的时间-� ��值采样点， 按照如下 公式进行拟合：

V(t) = A _f XQxp(-ExpK _f xt) + BaseL 其中， 参数 A,为指数下降沿的幅值系数， 参数 Ep^为指数下降沿的时间 常数且 E p X); 参数 ZteeL为闪烁脉沖的基线参量， 可以为任意数值； 为阈 值参考电压为 V(0时采用 MVT采样方法得到的时间值。 本方法亦可根据其他 闪烁脉沖模型， 对闪烁脉沖下降沿进行重建。

( C )从重建的脉沖波形数学表达式中提取六个模� �特征量， 据此获取闪 烁脉沖信号的开始时间、 峰值时间、 峰值幅值以及基线值等信息；

具体请参照图 6所示， 图 6 为本发明采用 4 阈值的 MVT采样方法对 LYSO/SiPM 探测器输出的闪烁脉沖进行数字化采样及脉沖 形状拟合的示意 图。其中， 实线 31为用示波器对 LYSO/SiPM探测器输出的闪烁脉沖进行采样 后重建的波形；圓点 32为用 MVT方法在设置的参考阈值电压下对 LYSO/SiPM 探测器输出的闪烁脉沖进行采样得到的采样点 ； 虚线 33为根据本发明给出的 指数上升沿和指数下降沿闪烁脉沖模型对采样 点进行拟合得到的波形。从图中 可以看出，根据闪烁脉沖模型拟合得到的波形 能够较好地逼近由示波器采样重 建得到的波形，同时也印证了不同的闪烁晶体 和光电转换器件类别的耦合需要 获取相应的闪烁脉沖模型。

S203: 对所得的基线漂移量数据集进行分析， 以获取基线漂移均值。

如图 7所示， 本发明公开的数字化闪烁脉沖的基线校正系统 ， 其包括： 数字化采样模块 100, 用于使用多阈值电压采样方法对闪烁脉沖信号 进行 时间轴向采样， 获取闪烁脉沖信号对应的闪烁脉沖波形的数字 化采样点；

基线偏移计算模块 200, 用于根据闪烁脉沖波形的形状特性及选取的数 字 化采样点，重建出闪烁脉沖波形并辨识模型参 数，获得闪烁脉沖的基线漂移量， 然后对所得的基线漂移量进行分析， 获得基线漂移均值；

基线校正模块 300, 用于对闪烁脉沖进行基线校正， 还原闪烁脉沖的原始 数据信息。

上述数字化闪烁脉沖的基线校正系统中，数字 化采样模块 100分为 3个子 模块，分别为阈值电压设置模块 110、阈值甄别器模块 120和时间标记模块 130。

其中， 阈值电压设置模块 110用于设定阈值参考电压， 并将阈值参考电压 送到阈值甄别器模块 120和时间标记模块 130。

其中，阈值甄别器模块 120用于比较闪烁脉沖阈值电压与阈值参考电压 之 间的大小关系， 并在闪烁脉沖电压穿过阈值参考电压时产生逻 辑脉沖， 并将产 生的逻辑脉沖送到时间标记模块 130进行时间打标。

其中，时间标记模块 130用于对阈值甄别器模块 120输出的逻辑脉沖进行 时间标记， 并将所得的时间戳与其相应的阈值参考电压组 成时间 -阈值采样点 并传送到基线偏移计算模块 200。

上述数字化闪烁脉沖的基线校正系统中，基线 偏移计算模块 200包括事件 堆积剔除模块 210、 脉沖重建模块 220和基线偏移量计算模块 230。

其中， 事件堆积剔除模块 210用于鉴别及剔除闪烁脉沖中的堆积事件。 其中， 脉沖重建模块 220用于重建所述闪烁脉沖波形， 辨识模型参数， 并 将重建参数值传送到基线偏移量计算模块 230。

其中，基线偏移量计算模块 230根据脉沖重建模块 220获取的重建参数计 算闪烁脉沖的基线偏移量，然后对一段时间范 围内的基线偏移量进行统计直方 图分析， 获得闪烁脉沖的平均基线偏移量并传送到基线 校正模块 300。

对所得到的各个闪烁脉沖的基线偏移量进行分 析的方法为均值计算或统 计分析。

以下通过一个具体的实施例数据对本发明的数 字化闪烁脉沖的基线校正 方法及系统做进一步验证， 其中， 涉及到若干参数， 这些参数需要针对具体处 理数据进行调节以达到良好的性能， 下面列出本应用实例处理数据的参数。

步骤（ 1 ) 中多阈值参考电压采样法中设置 6个阈值参考电压， 具体电压 幅值分别为 1.5mV, 21.5mV, 41.5 mV, 61.5 mV, 81.5 , 101.5; 导入的数字 脉沖为使用单根 LYSO (硅酸钇镥闪烁晶体 ) 晶体条和 Hammatsu R9800 PMT (光电倍增管）耦合采集到的闪烁脉沖。 采样率为 20GSps, 脉沖样本个数为 3000个， 每个脉沖波形样本点为 4000个。 能谱范围在 511 keV, 平均脉沖上 升沿时间约为 Ins, 探测器衰减时间常数约为 47ns。

步骤（ 2 ) 中方法示例一中的闪烁脉沖是由 LYSO 晶体条与 Hamamatsu

R9800 PMT耦合产生的， 闪烁脉沖模型采用直线上升沿和指数衰减下降 沿组 成；

步骤（2 ) 中方法示例二中的闪烁脉沖是由 LYSO晶体条与 SensL Array4 SiPM耦合产生的， 闪烁脉沖模型采用指数上升沿和指数衰减下降 沿组成； 步骤（2 ) 中对由 LYSO/PMT探测器输出的 3000个闪烁脉沖的基线漂移 量进行统计分析， 基线偏移量是 -10mv;

具体请参照图 8所示，图 8为采用本发明方法下对能量分辨率的校正情� �， ( a ) 为 MVT采样方法下未进行基线校正时得到的能量分 辨率 22.3%, ( b ) 为 MVT采样方法下已进行基线校正得到的能量分辨 率 18.1%。

对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况 下，能够以其他的具体形式实现 本发明。 因此， 无论从哪一点来看， 均应将实施例看作是示范性的， 而且是非 限制性的， 本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明 限定， 因此旨在将落 在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化嚢括在本发明内。不应将权 利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权 利要求。

此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施 方式仅包含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当将说明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经 适当组合， 形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式 。