一种全景成像装置及探头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种探头，包括多个探测器、镜头和编码准直器，所述探测器、镜头和编码准直器的数量相同，所述多个探测器环形均布，所述探测器的数量为N，N为大于2的偶数，每个所述探测器的视场为X弧度，且N与X的积等于2π，所述多个镜头和多个编码准直器与所述多个探测器之间一一对应地设置。本发明还公开了一种全景成像装置，包括电子学系统，还包括如上所述的探头，所述探头与所述电子学系统之间电性连接且可相互通信。本发明采用多个环形均布的探测器，探测器的数量与每个探测器的视场的积等于2π，从而通过该多个探测器一次性实现全景扫描作业，方便快捷。
【专利说明】一种全景成像装置及探头
【技术领域】
[0001]本发明涉及辐射安全领域的成像技术，具体涉及实现全景成像的结构。
【背景技术】
[0002]编码孔径(CodedAperture, CA)成像相对于传统的小孔成像具有探测效率高、成像时间短等突出优点，此外，在编码成像技术中，很重要的降噪方式是通过正、反编码相减的方式来降低本底和系统的噪声，基于以上优点，CA成像成为放射性成像技术发展方向。目前，市场上编码孔径放射性成像仪均为单个探测器，具有一定的锥形视场，可对一定范围的射线源进行定位和成像。对于编码孔径的开孔方式，常见的有RA (Random Arrays，随机阵列)和MURA (Modified Uniformly Redundant Arrays,修正均勻冗余阵列)等。如GammaCam(美国AIL System公司开发的一款伽玛成像仪)和RadCam(美国RMD公司开发的一款伽玛成像仪)均采用了 MURA编码成像，为单探头成像仪，编码数为19可通过准直器旋转90°实现正反编码的切换(满足编码数为素数且编码数为4N-1时编码图样具有旋转反对称性)，但由于MURA编码准直器的周期性，存在半视场内放射源对全视场内放射源的干扰问题。对于RA，由于编码图样不具备周期性，不存在半视场干扰问题，但同时也不具备旋转反对称性，在单探头系统中难以实现正、反编码的降噪。此外在对未知环境进行辐射热点排查的作业中，采用单探头成像仪需通过手动转动探头的朝向，多次采集，来实现对周边环境的全景扫描。采用现有的成像仪实现全景扫描的时间比较长，效率非常低，而且操作麻烦，不符合现代化快捷方便的要求。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种方便快捷地进行全景扫描的探头和全景成像装置。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0005]一种探头，包括多个探测器、镜头和编码准直器，所述探测器、镜头和编码准直器的数量相同，所述多个探测器环形均布，所述探测器的数量为N，所述N为大于2的偶数，每个所述探测器的视场为X弧度，且N与X的积等于2 π，所述多个镜头和多个编码准直器与所述多个探测器之间一一对应地设置。
[0006]进一步，还包括底座和外壳，所述多个探测器布设在所述底座上，所述外壳扣设在所述底座上，并具有N个安装面，所述镜头和所述编码准直器分别与所述探测器一一对应地设置在所述外壳的N个安装面上。
[0007]进一步，所述外壳能够连同所述编码准直器相对所述底座一次转动Y弧度，且所述Y与所述N的积为2 π，所述多个编码准直器中任意两相邻的编码准直器互为正、反编码。
[0008]进一步，所述编码准直器采用随机阵列时的编码数为任意整数，所述编码准直器采用MURA时编码数为素数。
[0009]进一步，还包括第一屏蔽挡块和第二屏蔽挡块，所述第一屏蔽挡块设置在任意两相邻的所述探测器之间，所述第二屏蔽挡块设置在所述多个探测器形成的环形的中心位置上。
[0010]进一步，所述第一屏蔽挡块和所述第二屏蔽挡块均为重金属屏蔽材料。
[0011]进一步，所述第一屏蔽挡块为竖直设置的挡板，所述第二屏蔽挡块为一环形柱，所述第一屏蔽挡块和所述第二屏蔽挡块共同作用将任意两所述探测器之间相互屏蔽分隔。
[0012]进一步，所述任意两相邻的编码准直器和探测器的全视场边缘之间相互平行。
[0013]进一步,还包括转台,所述转台连接驱动所述探头转动。
[0014]为实现上述目的，本发明还提供如下的技术方案:
[0015]一种全景成像装置，包括电子学系统，还包括如上所述的探头，所述探头与所述电子学系统之间电性连接且可相互通信。
[0016]进一步，所述电子学系统固定设置在一支座内，所述探头安装在所述支座上。
[0017]进一步,还包括转台,所述转台连接驱动所述探头转动。
[0018]本发明与现有技术相比，本发明采用多个环形均布的探测器，探测器的数量与每个探测器的视场的积等于2 π，从而通过该多个探测器一次性实现全景扫描作业，方便快捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
[0020]图1为本发明的全景成像装置的结构示意图；
[0021]图2为本发明的探头结构示意图；
[0022]图3为本发明的探头视场结构示意图；
[0023]图4为本发明的探头对放射源的扫描示意图；
[0024]图5为本发明的全景成像装置中的电子学系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0026]如图1所示，本实施例中的全景成像装置包括探头1、转台2和电子学系统3，探头I用于对放射源进行扫描，转台2连接探头I并转动探头1，电子学系统3通讯及电性连接探头1，对探头I采集的数据进行分析处理。本发明的转台2并非不可缺少，也可将探头3制作成固定形式或通过手动转动。
[0027]如图2所示，并参考图3和图4，本发明的探头I包括底座10、外壳11、多个镜头
12、多个编码准直器13、多个探测器14、第一屏蔽挡块15和第二屏蔽挡块16。底座10用于承载探测器14，外壳11扣合底座10，并在其上装载镜头12和编码准直器13，镜头12为普通光学镜头，用于进行普通摄录像，编码准直器13用于配合探测器14对放射源4进行探测，第一屏蔽挡块15和第二屏蔽挡块16用于对各探测器14之间进行屏蔽。
[0028]本发明中，探测器14为位置灵敏伽马射线探测器，多个探测器14环形均布，探测器14的数量为N，每个探测器14的视场为X弧度，且N与X的积等于2 π，以使本发明的探头I实现全景成像功能。外壳11具有N个安装面，镜头12、编码准直器13和探测器14的数量相同，且分别与探测器14 一一对应地设置在外壳11的N个安装面上。本实施例中，N为6，X为π/3，实际设定时并不以此数为限定。
[0029]MURA编码是目前采用最多的编码方式，根据其编码规则，编码数应为素数。当编码数为4N-1时，其编码图样具有旋转反对称性，即通过旋转90°，编码图样除中心一个元素外其它元素正好相反，但当编码数为4N+1时则不具有这种旋转反对陈性。在编码成像中正、反编码图样的使用可显著降低本底噪声，故GammaCam、RadCam等产品均采用了编码数为4N-1 (19,23等)的MURA编码方式。
[0030]本发明中，N为大于2的偶数，外壳11能够相对底座10 一次转动Y弧度，且Y与N的积等于2 π，多个编码准直器13中任意两相邻的编码准直器13互为正、反编码。本实施例中，N为6，￥为π/3，实际设定时并不以此数为限定。此种方式只需I套转动机构(本实施例中为转台2)即可同时实现6个探测器14的正、反编码切换，而无需6套转动机构分别对6个编码准直器13进行正、反切换。此外，这种正、反编码切换方式使得如采用MURA编码，则编码数满足素数即可，不受4Ν-1的限制；如采用RA编码，则编码数为整数。
[0031]本发明中，如图3所示，任意两相邻的编码准直器13和探测器14的全视场边缘之间相互平行。全视场和半视场是根据图4所述几何关系来界定的，全视场内的放射源4所放出的射线能将完整的编码周期投影在探测器14平面上，半视场内的放射源4部分地将编码图样投影在探测器平面上，一般情况下，编码准直器13面积大于探测器，这里完整的编码周期与探测器尺寸一致，对于MURA，完整的编码周期为ΝΧΝ，探测器14面积为ΝΧΝ，编码准直器13通常设计 为(2Ν-1) X (2Ν-1)。具体说，任意两相邻的编码准直器13和探测器14中，左侧的编码准直器13的右侧缘和左侧的探测器14的右侧缘的连线或连接面为第一线面101，右侧的编码准直器13的左侧缘和右侧的探测器14的左侧缘的连线或连接面为第二线面101，第一线面101与第二线面102之间相互平行。
[0032]如采用MURA编码，则单探头编码孔径成像仪进行放射源定位存在半视场情况下的放射源位置误判问题。本发明的探头I中每个探测器14均有2个相邻的探测器14，可结合相邻的探测器14成像结果综合判断放射源4的真实位置，如图4所示，该放射源4位于两交叉成像的区域，根据成像可判断该放射源4位于左侧探测器14的半视场，并处于右侧探测器14的全视场，通过图像融合即可正确定位该放射源4的位置。
[0033]屏蔽结构包括第一屏蔽挡块15和第二屏蔽挡块16，第一屏蔽挡块15设置在任意两相邻的探测器14之间，第二屏蔽挡块16设置在多个探测器14形成的环形的中心位置上。而且，第一屏蔽挡块15和第二屏蔽挡块16均为重金属屏蔽材料。其中,第一屏蔽挡块15为竖直设置的挡板,第二屏蔽挡块16为一环形柱,第一屏蔽挡块15和第二屏蔽挡块16共同作用将任意两探测器14之间相互屏蔽分隔。
[0034]本实施例中的转台2的结构不作特别限定，可以是蜗轮蜗杆结构，也可以是齿轮传动结构，只要是能够实现探头I的转动即可。
[0035]本实施例中，如图5所示，电子学系统3固定设置在一支座30内，转台2安装在支座30上，探头I通过该转台2安装在支座30上。电子学系统3包括数据采集模块31、光学图像采集模块32、转台控制模块33、数据汇总传输模块34、低压电源模块35和高压电源模块36。本实施例中，数据采集模块31实现6个探测器14的模拟信号数字化采集和伽玛射线探测信息的数字化获取。光学图像采集模块32实现6个镜头12的数字化获取。转台控制模块33实现对转台2的电机转动控制。数据汇总传输模块34接收数据采集模块31、光学图像采集模块32和转台控制模块33的数据，以千兆网络协议将数据传输到后端计算机，并实现后端计算机对系统的控制。低压电源模块35提供系统工作所需低压电源。高压电源模块36提供探测器14工作所需的高压电源。
[0036]本发明与现有技术相比，本发明采用多个环形均布的探测器14，探测器14的数量与每个探测器14的视场的积等于2 π，从而通过该多个探测器14 一次性实现全景扫描作业，方便快捷；本发明所述的架构可通过一套转动机构即高效实现了 N个探测单元的正、反编码切换；本发明所述的探头结构可通过相邻探测器的探测结果综合对比，避免半视场内放射源4的干扰；本发明所述的探头结构只需将相邻的两个编码准直器13设计成互为正、反即可，不必追求编码图样本身具有旋转反对称性，可更为自由地选择编码方式和编码数。
[0037]本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种探头，其特征在于，包括多个探测器、镜头和编码准直器，所述探测器、镜头和编码准直器的数量相同，所述多个探测器环形均布，所述探测器的数量为N，所述N为大于2的偶数，每个所述探测器的视场为X弧度，且N与X的积等于2 π，所述多个镜头和多个编码准直器与所述多个探测器之间一一对应地设置。
2.如权利要求1所述的探头，其特征在于，还包括底座和外壳，所述多个探测器布设在所述底座上，所述外壳扣设在所述底座上，并具有N个安装面，所述镜头和所述编码准直器分别与所述探测器一一对应地设置在所述外壳的N个安装面上。
3.如权利要求2所述的探头，其特征在于，所述外壳能够连同所述编码准直器相对所述底座一次转动Y弧度，且所述Y与所述N的积为2 π，所述多个编码准直器中任意两相邻的编码准直器互为正、反编码。
4.如权利要求3所述的探头，其特征在于，所述编码准直器采用随机阵列时的编码数为任意整数，所述编码准直器采用MURA时编码数为素数。
5.如权利要求1所述的探头，其特征在于，还包括第一屏蔽挡块和第二屏蔽挡块，所述第一屏蔽挡块设置在任意两相邻的所述探测器之间，所述第二屏蔽挡块设置在所述多个探测器形成的环形的中心位置上。
6.如权利要求5所述的探头，其特征在于，所述第一屏蔽挡块和所述第二屏蔽挡块均为重金属屏蔽材料。
7.如权利要求6所述的探头，其特征在于，所述第一屏蔽挡块为竖直设置的挡板，所述第二屏蔽挡块为一环形柱，所述第一屏蔽挡块和所述第二屏蔽挡块共同作用将任意两所述探测器之间相互屏蔽分隔。
8.如权利要求2所述的探头，其特征在于，所述任意两相邻的编码准直器和探测器的全视场边缘之间相互平行。
9.如权利要求1所述的探头，其特征在于，还包括转台，所述转台连接驱动所述探头转动。
10.一种全景成像装置，包括电子学系统，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一所述的探头，所述探头与所述电子学系统之间电性连接且可相互通信。
11.如权利要求10所述的全景成像装置，其特征在于，所述电子学系统固定设置在一支座内，所述探头安装在所述支座上。
12.如权利要求10或11所述的全景成像装置，其特征在于，还包括转台，所述转台连接驱动所述探头转动。
【文档编号】G01T1/00GK103995273SQ201410193308
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】魏龙, 帅磊, 章志明, 李道武, 孙世峰, 唐浩辉, 李婷, 王英杰, 周魏, 胡婷婷, 王培林, 王晓明, 朱美玲, 王宝义, 刘彦韬, 张译文, 马创新, 张玉包 申请人:中国科学院高能物理研究所