TianSong
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# XP.Scan 扫描配置文件设计文档
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## 1. 需求概述
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在平面CT扫描采集过程中，需要将当前扫描的所有参数信息（项目信息、射线源参数、探测器参数、运动控制参数、扫描配置、校正配置）打包为一个配置对象，最终序列化为 INI 格式文件传递给重构电脑。
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INI 文件结构与立式CT采集配置兼容，包含 6 个 Section：
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- `[Project_Information]` — 项目基本信息
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- `[XRay]` — 射线源参数
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- `[Detector]` — 探测器参数
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- `[Move_Control]` — 运动控制轴位置
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- `[Scan_Config]` — 扫描配置
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- `[Correction_Config]` — 校正参数
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## 2. 设计方案对比
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| 方案 | 优点 | 缺点 | 推荐 |
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|------|------|------|------|
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| A. 单个大类 `ScanConfig` | 简单直接 | 字段太多，职责不清 | ✗ |
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| B. 分组模型 + 序列化服务 | 职责清晰，可测试，可扩展 | 类稍多 | ✓ |
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| C. Dictionary + 手写序列化 | 灵活 | 无类型安全，易出错 | ✗ |
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**选择方案 B**：用分组模型类映射 INI 的每个 Section，加一个序列化服务负责读写 INI 文件。
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## 3. 数据模型设计
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### 3.1 整体结构
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```
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ScanConfigData (顶层聚合)
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├── ProjectInfo → [Project_Information]
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├── XRayConfig → [XRay]
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├── DetectorConfig → [Detector]
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├── MoveControlConfig → [Move_Control]
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├── ScanSettings → [Scan_Config]
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└── CorrectionConfig → [Correction_Config]
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```
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### 3.2 类定义
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```csharp
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namespace XP.Scan.Models
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{
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/// <summary>
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/// 扫描配置数据（顶层聚合，对应完整 INI 文件）
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/// </summary>
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public class ScanConfigData
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{
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public ProjectInfo ProjectInfo { get; set; } = new();
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public XRayConfig XRay { get; set; } = new();
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public DetectorConfig Detector { get; set; } = new();
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public MoveControlConfig MoveControl { get; set; } = new();
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public ScanSettings ScanSettings { get; set; } = new();
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public CorrectionConfig Correction { get; set; } = new();
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|
}
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}
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```
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#### [Project_Information]
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```csharp
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public class ProjectInfo
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{
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/// <summary>图像保存路径</summary>
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public string FileSave { get; set; } = string.Empty;
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/// <summary>滤波片1</summary>
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public string Filter1 { get; set; } = "None";
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/// <summary>滤波片2</summary>
|
|
public string Filter2 { get; set; } = "None";
|
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|
/// <summary>项目名称</summary>
|
|
public string Project { get; set; } = string.Empty;
|
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/// <summary>样品编号</summary>
|
|
public string SampleNo { get; set; } = string.Empty;
|
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/// <summary>扫描模式名称</summary>
|
|
public string ScanMode { get; set; } = "QuickScan";
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|
}
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```
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#### [XRay]
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```csharp
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public class XRayConfig
|
|
{
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/// <summary>管电流 (μA)</summary>
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|
public int Current_uA { get; set; }
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|
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|
/// <summary>焦点尺寸</summary>
|
|
public string Focus { get; set; } = string.Empty;
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/// <summary>管电压 (kV)</summary>
|
|
public int Voltage_kV { get; set; }
|
|
}
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|
```
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#### [Detector]
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|
```csharp
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public class DetectorConfig
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{
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/// <summary>帧合并数</summary>
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|
public int Det_Avg_Frames { get; set; } = 1;
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/// <summary>Binning 模式</summary>
|
|
public string Det_Binning { get; set; } = "1*1";
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|
/// <summary>帧率</summary>
|
|
public int Det_Frame_rate { get; set; } = 2;
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|
/// <summary>增益 (PGA)</summary>
|
|
public int Det_PGA { get; set; } = 6;
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// ROI 参数
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public int Image_ROI_Height { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_Width { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_xStart { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_xEnd { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_yStart { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_yEnd { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_zStart { get; set; }
|
|
public int Image_ROI_zEnd { get; set; }
|
|
|
|
// 图像尺寸
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|
public int Image_Size_Height { get; set; }
|
|
public int Image_Size_Width { get; set; }
|
|
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// 物理尺寸 (mm)
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public double Physical_Size_X { get; set; }
|
|
public double Physical_Size_Y { get; set; }
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// 像素尺寸 (mm)
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public double Pixel_X { get; set; }
|
|
public double Pixel_Y { get; set; }
|
|
}
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```
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#### [Move_Control]
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|
```csharp
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|
public class MoveControlConfig
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|
{
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/// <summary>探测器 X 位置 (mm)</summary>
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|
public double DetX { get; set; }
|
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|
/// <summary>探测器 Y 位置 (mm)</summary>
|
|
public double DetY { get; set; }
|
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/// <summary>探测器 Z 位置 (mm)</summary>
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public double DetZ { get; set; }
|
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|
/// <summary>旋转台角度 (°)</summary>
|
|
public double Rotation { get; set; }
|
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|
/// <summary>样品台 X 位置 (mm) — 即 SOD</summary>
|
|
public double X { get; set; }
|
|
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|
/// <summary>射线源 Z 位置 (mm)</summary>
|
|
public double XRAYZ { get; set; }
|
|
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|
/// <summary>样品台 Y 位置 (mm)</summary>
|
|
public double Y { get; set; }
|
|
}
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```
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#### [Scan_Config]
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|
```csharp
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|
public class ScanSettings
|
|
{
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|
/// <summary>采集张数</summary>
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public int AcquiresNums { get; set; }
|
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|
/// <summary>旋转角度 (°)</summary>
|
|
public double RotateDegree { get; set; }
|
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/// <summary>扫描模式描述</summary>
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public string ScanMode { get; set; } = string.Empty;
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/// <summary>SDD — 射线源到探测器距离 (mm)</summary>
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|
public double SDD { get; set; }
|
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|
/// <summary>SOD — 射线源到样品距离 (mm)</summary>
|
|
public double SOD { get; set; }
|
|
}
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```
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#### [Correction_Config]
|
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|
```csharp
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|
public class CorrectionConfig
|
|
{
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|
/// <summary>探测器水平偏移 (mm)</summary>
|
|
public double Detector_Horizontal_Offset { get; set; }
|
|
|
|
/// <summary>探测器旋转偏移 (°)</summary>
|
|
public double Detector_Rotation_Offset { get; set; }
|
|
}
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```
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## 4. INI 序列化服务设计
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### 4.1 接口
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```csharp
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namespace XP.Scan.Services
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{
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public interface IScanConfigSerializer
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{
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/// <summary>将配置数据序列化为 INI 格式字符串</summary>
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|
string Serialize(ScanConfigData config);
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/// <summary>将配置数据写入 INI 文件</summary>
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|
void SaveToFile(ScanConfigData config, string filePath);
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|
/// <summary>从 INI 文件读取配置数据</summary>
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|
ScanConfigData LoadFromFile(string filePath);
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|
}
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|
}
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```
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### 4.2 实现方案
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不引入第三方 INI 库，手写轻量级序列化，原因：
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- INI 结构简单固定（6 个 Section，字段已知）
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- 避免额外 NuGet 依赖
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- 完全可控，格式与立式CT兼容
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核心思路：用 `[IniSection("Section_Name")]` 和 `[IniKey("Key_Name")]` 特性标注模型属性，序列化时通过反射自动生成 INI 内容。
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### 4.3 特性定义
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```csharp
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/// <summary>标记 INI Section 名称</summary>
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|
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
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|
public class IniSectionAttribute : Attribute
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|
{
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|
public string SectionName { get; }
|
|
public IniSectionAttribute(string sectionName) => SectionName = sectionName;
|
|
}
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|
/// <summary>标记 INI Key 名称（可选，默认用属性名）</summary>
|
|
[AttributeUsage(AttributeTargets.Property)]
|
|
public class IniKeyAttribute : Attribute
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|
{
|
|
public string KeyName { get; }
|
|
public IniKeyAttribute(string keyName) => KeyName = keyName;
|
|
}
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|
```
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### 4.4 模型标注示例
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```csharp
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[IniSection("Project_Information")]
|
|
public class ProjectInfo
|
|
{
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|
[IniKey("fileSave")]
|
|
public string FileSave { get; set; } = string.Empty;
|
|
|
|
[IniKey("filter1")]
|
|
public string Filter1 { get; set; } = "None";
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|
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|
// ...
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|
}
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|
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|
[IniSection("XRay")]
|
|
public class XRayConfig
|
|
{
|
|
[IniKey("Current_uA")]
|
|
public int Current_uA { get; set; }
|
|
|
|
// ...
|
|
}
|
|
```
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### 4.5 序列化输出示例
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```ini
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[Project_Information]
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fileSave=D:\HexagonCTData\Test_2026-04-21\Image
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|
filter1=Cu 0.2mm
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|
filter2=None
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|
Project=Test
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|
SampleNo=
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|
ScanMode=QuickScan
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[XRay]
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Current_uA=1000
|
|
Focus=450um
|
|
Voltage_kV=450
|
|
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|
[Detector]
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Det_Avg_Frames=1
|
|
Det_Binning=1*1
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|
...
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|
```
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## 5. 文件结构规划
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```
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XP.Scan/
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├── Models/
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│ ├── ScanConfigData.cs # 顶层聚合类
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│ ├── ProjectInfo.cs # [Project_Information]
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│ ├── XRayConfig.cs # [XRay]
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|
│ ├── DetectorConfig.cs # [Detector]
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|
│ ├── MoveControlConfig.cs # [Move_Control]
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|
│ ├── ScanSettings.cs # [Scan_Config]
|
|
│ └── CorrectionConfig.cs # [Correction_Config]
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|
│
|
|
├── Attributes/
|
|
│ ├── IniSectionAttribute.cs # Section 特性
|
|
│ └── IniKeyAttribute.cs # Key 特性
|
|
│
|
|
├── Services/
|
|
│ ├── IScanConfigSerializer.cs # 序列化接口
|
|
│ └── ScanConfigSerializer.cs # 序列化实现（反射 + 手写 INI）
|
|
│
|
|
└── ...
|
|
```
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|
## 6. 使用流程
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```
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1. 扫描开始前，从各硬件服务收集参数 → 填充 ScanConfigData
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var config = new ScanConfigData();
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config.XRay.Voltage_kV = raySourceService.CurrentVoltage;
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config.XRay.Current_uA = raySourceService.CurrentCurrent;
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config.Detector.Det_Avg_Frames = detectorService.AvgFrames;
|
|
config.MoveControl.X = motionService.GetPosition(AxisId.StageX);
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|
config.ScanSettings.AcquiresNums = acquisitionCount;
|
|
// ...
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|
2. 序列化为 INI 文件
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var serializer = new ScanConfigSerializer();
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serializer.SaveToFile(config, @"D:\HexagonCTData\Test\ScanConfig.ini");
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3. 传递给重构电脑（文件拷贝或网络传输）
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```
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## 7. 设计决策
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| 决策 | 选择 | 理由 |
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|------|------|------|
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| 数据模型 | 分组类（每个 Section 一个类） | 职责清晰，属性有类型安全 |
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| 序列化方式 | 自定义特性 + 反射 | 轻量，无第三方依赖，格式完全可控 |
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| INI Key 映射 | `[IniKey]` 特性 | 属性名可以用 C# 命名规范，INI Key 保持与立式CT兼容 |
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| 数值格式 | `InvariantCulture` | 避免不同系统区域设置导致小数点格式不一致 |
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| 文件编码 | UTF-8 无 BOM | 兼容性最好 |
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## 8. 扩展性
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- 新增 Section：创建新模型类 + 标注 `[IniSection]` + 在 `ScanConfigData` 中添加属性
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- 新增字段：在对应模型类中添加属性 + 标注 `[IniKey]`
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- 反序列化：`LoadFromFile` 支持从 INI 文件回读配置（用于加载历史扫描参数）
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- 验证：可在模型类中添加 `Validate()` 方法，检查参数范围合法性
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**版本：** 1.0
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**最后更新：** 2026-04-21
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