对放射性物质实时动态追踪定位的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种对放射性物质实时动态追踪定位的方法和设备，其中，设备主要包括伽马相机、可见光摄像机和数据处理装置。方法包括：伽马相机实时接收从放射性物质定义的目标角平面各个方向入射的伽马光子，生成放射性物质的投影数据，可见光摄像机实时获取视野内的可见光场景图像。数据处理装置对投影数据进行重建得到伽马辐射图像,将伽马辐射图像和可见光图像进行融合获得带有放射性物质定量信息的动态图像，根据动态图像对放射性物质进行实时追踪定位。本发明的放射性物质的实时动态追踪方法和设备，可以应用于人流往来的大型公共场所，可以对带有放射性物质的物品或者带有放射性的行人进行追踪定位，进而可以提高过往行人在公共场所的安全。
【专利说明】对放射性物质实时动态追踪定位的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及辐射探测【技术领域】，特别涉及一种对放射性物质实时动态追踪定位的 方法和设备。
【背景技术】
[0002] 放射性物质的定位、辐射剂量测量、核素种类识别以及活度测量在核工业、核安 全、环境保护、工业及医用放射源管理、公共安全等领域具有广泛的应用。
[0003] 传统的应用于探测放射性物质的手段主要包括：放射性剂量仪、伽马能谱仪和伽 马相机。其中，伽马相机是通过探测接收准直器编码准直的伽马光子实现对放射性物质的 二维平面分布成像。并且，伽马相机还具有测量相机所在位置的伽马辐射剂量率或粒子注 量率，并实现初步的伽马光子能谱测量的功能。
[0004] 另外，伽马辐射图像本身只能反映放射性物质的二维分布信息，要实现放射性物 质的定位，还需要与可见光图像精确配准与融合，从而利用可见光图像获得放射性物质的 位置信息。在现有技术中，伽马相机与可见光相机系统用于公共场所对放射性物质进行实 时动态追踪方面还比较少，技术有待开发。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题。
[0006] 为此，本发明的一个目的在于提出一种对放射性物质实时动态追踪定位的方法， 该放射性物质的定位方法可以应用于人流往来的大型公共场所例如机场海关、通关口岸、 交通枢纽等场所，可以对带有放射性物质的物品或者带有放射性物质的行人进行快速地实 时动态追踪，进而可以提高过往行人在公共场所的安全。
[0007] 本发明另一个目的在于提出一种对放射性物质实时动态追踪定位的设备。
[0008] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出一种对放射性物质实时动态追踪定位 的方法，该定位方法包括以下步骤：伽马相机实时接收目标区域内从放射性物质定义的目 标角平面各个方向入射的伽马光子，并生成所述放射性物质的投影数据，可见光摄像机实 时获取所述目标区域内的可见光场景图像；数据处理装置对所述投影数据进行重建得到伽 马辐射图像；所述数据处理装置将所述伽马辐射图像和所述可见光场景图像进行融合获得 带有放射性物质定量信息的动态图像，根据所述动态图像对所述放射性物质进行实时追踪 定位。
[0009] 本发明实施例的对放射性物质实时动态追踪定位的方法，将放射性物质探测与视 频监测技术融合，通过伽马相机实时获得目标区域内放射性物质的伽马光子并生成投影数 据，同时可见光摄像机实时获取目标区域的可见光场景图像，进而数据处理装置并快速地 对所述投影数据进行重建得到伽马辐射图像，并将目标区域的伽马辐射图像与可见光图像 进行融合生成动态图像，可以根据获得的动态图像实现对放射性物质的准确直观追踪定 位，可以应用于人流往来的大型公共场所例如机场海关、通关口岸、交通枢纽等场所，对带 有放射性物质的物品或者带有放射性物质的行人进行实时追踪定位，可以提高过往行人在 公共场所的安全。
[0010] 进一步地，在本发明的一些实施例中，所述数据处理装置可以根据如下公式对所 述投影数据进行重建以得到所述伽马辐射图像：
[0011]
【权利要求】
1. 一种对放射性物质实时动态追踪定位的方法，其特征在于，包括以下步骤： 伽马相机实时接收目标区域内从放射性物质定义的目标角平面各个方向入射的伽马 光子，并生成所述放射性物质的投影数据，可见光摄像机实时获取所述目标区域内的可见 光场景图像； 数据处理装置对所述投影数据进行重建得到伽马辐射图像； 所述数据处理装置将所述伽马辐射图像和所述可见光场景图像进行融合获得带有放 射性物质定量信息的动态图像，根据所述动态图像对所述放射性物质进行实时追踪定位。
2. 如权利要求1所述的对放射性物质实时动态追踪定位的方法，其特征在于，所述数 据处理装置根据
其中，> 为伽马辐射图像估计，M为系统传输矩阵，为探测器像素j探测到的伽马光 子数。
3. 如权利要求2所述的对放射性物质实时动态追踪定位的方法，其特征在于，所述系 统传输矩阵M的计算方法包括： 通过蒙特卡洛模拟仿真，模拟计算从所述目标角平面的各个方向入射的伽马光子在所 述伽马相机的探测器像素j上被探测到的概率以生成第一系统传输矩阵，以及 通过放射点源实验标定，对所述第一系统传输矩阵进行修正以生成所述系统传输矩阵M0
4. 如权利要求3所述的对放射性物质实时动态追踪定位的方法，其特征在于，通过期 望最大化的统计迭代算法求解重建伽马辐射图像，即：
其中，Mu为所述系统传输矩阵中第i行第j列的元素，即不同方向入射伽马光子（i) 在每个探测器像素（j)上被探测到的概率，为第η次迭代得到的伽马辐射图像中第i个 像素的像素估计值，.厂=I，i= 1，2,…I，Pj为探测器像素j探测到的伽马光子数。
5. -种对放射性物质实时动态追踪定位的设备，其特征在于，包括： 伽马相机，用于实时接收目标区域内从放射性物质定义的目标角平面各个方向入射的 伽马光子，并生成所述放射性物质的投影数据； 可见光摄像机，用于实时获取所述目标区域内的可见光场景图像； 数据处理装置，用于对所述投影数据进行重建得到伽马辐射图像，并将所述伽马辐射 图像和所述可见光场景图像进行融合获得所述放射性物质的动态图像，根据所述动态图像 对所述放射性物质进行实时追踪定位。
6. 如权利要求5所述的对放射性物质实时动态追踪定位的设备，其特征在于，所述数 据处理装置根据如下公式对所述投影数据进行重建以得到所述伽马辐射图像：
其中，)·为伽马辐射图像估计，M为系统传输矩阵，为探测器像素j探测到的伽马光 子数。
7. 如权利要求6所述的对放射性物质实时动态追踪定位的设备，其特征在于，所述数 据处理装置还用于通过蒙特卡洛模拟仿真，模拟计算从所述目标角平面的各个方向入射的 伽马光子在所述伽马相机的探测器像素j上被探测到的概率以生成第一系统传输矩阵，以 及通过放射点源实验标定，对所述第一系统传输矩阵进行修正以生成所述系统传输矩阵M。
8. 如权利要求7所述的对放射性物质实时动态追踪定位的设备，其特征在于，所述数 据处理装置还用于通过期望最大化的统计迭代算法求解重建伽马辐射图像，即：
其中，Mli为所述系统传输矩阵中第i行第j列的元素，即不同方向入射光子（i)在每 个探测器像素（j)上被探测到的概率。t为第η次迭代得到的伽马辐射图像中第i个像 素的像素估计值，#=1，i= 1，2,…I，Pj为探测器像素j探测到的伽马光子数。
【文档编号】G01V5/00GK104237959SQ201410416152
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】高丽蕾, 陈思, 何峰, 刘亚强, 王石, 刘迈 申请人:北京辛耕普华医疗科技有限公司