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FreeRTOS多任务智能正电子发射断层扫描PET符合探测与图像重建系统.docx

资料介绍

FreeRTOS多任务智能正电子发射断层扫描PET符合探测与图像重建系统

实验概述

正电子发射断层扫描(PET)是核医学领域最重要的功能性成像技术之一,通过探测正电子湮灭产生的γ光子对,实现体内放射性示踪剂分布的三维成像。本实验基于STM32F777NIH6微控制器与FreeRTOS实时操作系统,设计了一套智能PET符合探测与图像重建系统。系统通过硅光电倍增管(SiPM)阵列探测器捕获511keVγ光子,利用高速时间-数字转换器(TDC)精确测量光子到达时间,通过符合探测算法识别来自同一湮灭事件的γ光子对。系统将整个处理流程分解为多个实时任务:探测器数据采集任务通过高速ADC读取SiPM阵列的脉冲信号,提取能量信息和时间戳;符合探测任务对来自不同探测器模块的事件进行时间窗匹配,识别符合事件;弦图生成任务将符合事件转换为正弦图格式(弦图),按角度和径向距离组织数据;归一化校正任务对探测器灵敏度差异和几何因子进行校正;图像重建任务对弦图数据执行滤波反投影(FBP)或迭代重建算法(MLEM),生成三维放射性分布图像;衰减校正任务利用CT或透射扫描数据对光子衰减进行校正;显示交互任务通过LTDC驱动显示屏显示PET图像和系统状态。系统采用计数型信号量管理符合事件缓冲区,利用事件标志组协调采集-符合-重建的流水线同步,并通过消息队列传递重建参数。实验涵盖了PET成像原理、符合探测技术、弦图数据处理、迭代重建算法等关键技术,为核医学影像设备的嵌入式系统开发提供了完整的实践参考。

实验目的


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