通道式放射源定位系统及方法与流程

本发明涉及核辐射探测技术领域，特别涉及一种通道式放射源定位系统及方法。

背景技术：

核安全是国家安全的重要组成部分，核辐射监测可以有效保障国土安全和公众安全。

目前，通道式放射性监测系统被广泛应用于对人员、货物等的安全检查，传统的通道式放射性监测系统通过一定的屏蔽，让门内的探测效率最高，同时让被检人员依次通过，通过报警锁定嫌疑人。该方式对于放射性较弱的放射源有效，但是当放射源较强时，在离通道式放射性监测系统较远的地方就可以形成报警，此时由于距离较远，容易锁定错误的嫌疑人。在这种情况下，需要对通道上的人员全部进行隔离后挨个进行测量，耗时耗力，且可能造成更多人员辐射伤害。因此，如果能够提前锁定放射源携带人员，将可有效避免上述问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种通道式放射源定位系统，该系统能够快速准确的定位放射源，适用于机场出关等多个场景，适用性强，且成本低。

本发明的第二个目的在于提出一种通道式放射源定位方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种通道式放射源定位系统，包括：能谱仪，用于探测放射源，得到放射源计数率变化曲线；图像采集模块，用于获取行人通道的视频图像；处理模块，用于对所述视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据所述人流平均运动速度和所述放射源计数率变化曲线进行放射源定位。

根据本发明实施例的通道式放射源定位系统，由能谱仪获得放射源计数率变化曲线，由图像采集模块获取行人通道的视频图像，由处理模块对视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据人流平均运动速度和放射源计数率变化曲线进行放射源定位，从而能够快速准确的定位放射源，适用于机场出关等多个场景，适用性强，且成本低。

另外，根据本发明上述实施例的通道式放射源定位系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：显示模块，用于实时显示所述处理模块输出的放射源能定位结果。

在一些示例中，所述能谱仪包括：闪烁探测器和/或气体探测器，用于探测伽马射线和/或中子。

在一些示例中，所述处理模块用于根据光流法识别所述视频图像中的各运动目标，以计算所述人流平均运动速度。

在一些示例中，所述处理模块还用于：根据当前时间t0往前n秒内的数据y(t0-n),y(t0-n-1),…,y(t0)，按照以下公式进行拟合，获得当前时间t0：

其中，a正比于放射源的活度和能谱仪的固有效率，v为行人运动的速度，r0为行人与能谱仪的垂直距离，b为能谱仪本底计数率，t为时间，当行人走近所述能谱仪时，所述时间t为负，当行人距离所述能谱仪最近时，所述时间t为0，当行人远离能谱仪时，所述时间t为正。

在一些示例中，所述行人通道为一个或多个，所述能谱仪的数量为一个或多个。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种通道式放射源定位方法，包括以下步骤：探测放射源，得到放射源计数率变化曲线；获取行人通道的视频图像；对所述视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据所述人流平均运动速度和所述放射源计数率变化曲线进行放射源定位。

根据本发明实施例的通道式放射源定位方法，探测放射源，获得放射源计数率变化曲线，获取行人通道的视频图像，对视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据人流平均运动速度和放射源计数率变化曲线进行放射源定位，从而能够快速准确的定位放射源，适用于机场出关等多个场景，适用性强，且成本低。

另外，根据本发明上述实施例的通道式放射源定位方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：实时显示所述处理模块输出的放射源能定位结果。

在一些示例中，根据光流法识别所述视频图像中的各运动目标，以计算所述人流平均运动速度。

在一些示例中，还包括：根据当前时间t0往前n秒内的数据y(t0-n),y(t0-n-1),…,y(t0)，按照以下公式进行拟合，获得当前时间t0：

其中，a正比于放射源的活度和能谱仪的固有效率，v为行人运动的速度，r0为行人与能谱仪的垂直距离，b为能谱仪本底计数率，t为时间，当行人走近所述能谱仪时，所述时间t为负，当行人距离所述能谱仪最近时，所述时间t为0，当行人远离能谱仪时，所述时间t为正。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的通道式放射源定位系统的结构框图；

图2是根据本发明一个具体实施例的通道式放射源定位系统的应用场景示意图；

图3是根据本发明另一个具体实施例的通道式放射源定位系统的应用场景示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的模拟得到的典型计数率曲线示意图；

图5是根据本发明一个实施例的通道式放射源定位方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的通道式放射源定位系统及方法。

图1是根据本发明一个实施例的通道式放射源定位系统的结构框图。如图1所示，该通道式放射源定位系统100，包括：能谱仪110、图像采集模块120和处理模块130。

其中，能谱仪110用于探测放射源，得到放射源计数率变化曲线。

具体的，能谱仪110包括：闪烁探测器和/或气体探测器，用于探测伽马射线和/或中子。也即是说，能谱仪110例如为伽马/中子谱仪。

图像采集模块120，用于获取行人通道的视频图像。具体的，图像采集模块120例如为监控摄像头。其中，行人通道可由警戒线来隔离规划得到，即通过警戒线预先规定行人运动路线，从而形成行人通道。

处理模块130，用于对视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据人流平均运动速度和放射源计数率变化曲线进行放射源定位。具体的，处理模块130例如为后台的信息处理中心，由信息处理中心读取和处理能谱仪和监控摄像头的信号，由监控摄像头视频图像分析计算人流平均运动速度，由能谱仪测得的放射源计数率变化曲线，两者结合实现放射源定位。

具体的，处理模块130用于根据光流法识别视频图像中的各运动目标，以计算人流平均运动速度。

在本发明的一个实施例中，该系统100还包括显示模块(图中未示出)。显示模块，用于实时显示处理模块130输出的放射源能定位结果，从而便于工作人员实时查看，准确获悉放射源的位置。

在具体实施例中，该通道式放射源定位系统可由伽马/中子谱仪、监控摄像头和信息处理中心构成。预先由通道警戒线设定行人通行轨道(即行人通道)，由监控摄像头视频图像分析计算人流平均运动速度，再由伽马/中子谱仪测得的放射源计数率变化曲线，三者结合实现放射源定位，并将定位结果在监控视频上进行实时显示，从而可快速准确的定位放射源。

在本发明的一个实施例中，处理模块130还用于：根据当前时间t0往前n秒内的数据y(t0-n),y(t0-n-1),…,y(t0)，按照以下公式进行拟合，获得当前时间t0：

其中，a正比于放射源的活度和能谱仪110的固有效率，v为行人运动的速度，r0为行人与能谱仪110的垂直距离，b为能谱仪110本底计数率，t为时间，当行人走近能谱仪110时，时间t为负，当行人距离能谱仪110最近时，时间t为0，当行人远离能谱仪110时，时间t为正。

在本发明的一个实施例中，行人通道为一个或多个，能谱仪110的数量为一个或多个。作为具体的实施例，例如图2所示，展示了行人通道为一个，能谱仪110为一个的情形。例如图3所示，展示了行人通道为三个，能谱仪110为两个的情形。

在具体实施例中，当行人通道为一个，能谱仪110为一个时，假设行人通道为直线，通道内的人员为直线匀速运动，且能谱仪110上接收的计数与距离平方成反比，无人员遮挡。则：能谱仪110上的计数率公式如下：

其中，a正比于放射源活度和能谱仪110固有效率，v为人运动的速度，r0为人离能谱仪110所在警戒线的垂直距离，b(t)为能谱仪110本底计数率，t为时间，当人走近能谱仪110时间为负，到离能谱仪110最近时为0，远离能谱仪110时时间为正。

一条模拟的典型计数率曲线如图4所示。从图4所示的曲线中，可根据定点的特点确定放射源位置，即锁定嫌疑人，亦可根据为到达顶点时的计数率曲线特性估计放射源位置，即估计嫌疑人位置。

在人员运动速度已知的情况下：当v＝0.5m/s，a＝35000，n＝30，k＝10，r0＝0.5，模拟曲线大于本底+30倍sigma是在t＝-7时刻，拟合结果t＝-7.07,r0＝0.1。

当v＝0.5m/s,a＝35000,n＝6,k＝10，r0＝0.5时，模拟曲线大于本底+6倍sigma是在t＝-16时刻，拟合结果t＝-16.8,r0＝0.1。

当v＝0.5m/s,a＝350,n＝6,k＝10，r0＝0.5，模拟曲线大于本底+6倍sigma是在t＝-1时刻，拟合结果t＝-1.6867,r0＝0.8216。

也即是说，在放射源到达最近位置之前通过模型拟合可以得到放射源位置。拟合结果r0不准确，原因是该参数再远小于嫌疑人和能谱仪110的距离时对结果的影响较小，因此实际可以对该参数给一个经验值。

在人员运动速度未知的情况下：由于r0较小，对曲线影响较小，特别是离能谱仪110有一定距离的嫌疑人，因此模型可简化为在a和v未知的情况下，进行拟合无法得到准确结果，原因如下：比如一个嫌疑人a＝1000，v＝1,则曲线为而另一个嫌疑人a＝4000，v＝2，曲线也为再另一个嫌疑人a＝9000，v＝3，曲线也为因此无法拟合得到实际的a和v，虽然拟合结果可以预估计几秒钟后嫌疑人走到能谱仪110边上，但没有速度无法知道距离。

因此，需要已知人员行走的速度，进而准确估计位置。而一般设定安检的场所，如机场等，人员行走速度不快，且一般不会堵塞。该速度可以通过a1的视频图像分析，或者加红外传感器测人员通过率，或给一个经验值。

在具体实施例中，当行人通道为三个，能谱仪110为两个时，两个能谱仪110的计数可一起进行拟合，更加准确。但需要判定是三条通道中的哪一条,因此对r0拟合的结果的准确性要求较高。上述单个能谱仪110对r0的准确性拟合的准确性较低，但是如果有两个能谱仪110，通过两个能谱仪110之间的计数率大小可以较好的估计r0。

以下是两个能谱仪110的模拟情况：假设在通道1上(通道3相反)，a＝35000，v＝0.5，距一个能谱仪的垂直距离r1＝0.5，距另一个能谱仪的垂直距离r2＝1.5。10sigma触发t＝-13，拟合结果是t＝-13.2,r1＝2,r2＝0.1，即在放射源离能谱仪较远的地方，放射源的远近拟合较为准确，但r1和r2拟合结果不准确。

假设在通道1上，a＝35000，v＝0.5，距一个能谱仪的垂直距离r1＝0.5，距另一个能谱仪的垂直距离r2＝1.5。100sigma触发t＝-4，拟合结果是t＝-4.2,r1＝0.1,r2＝1.4，即在放射源离能谱仪较近的地方，放射源的远近以及r1和r2的拟合结果都较为准确。

假设在通道1上，a＝350(弱源)，v＝0.5，距一个能谱仪的垂直距离r1＝0.5，距另一个能谱仪的垂直距离r2＝1.5。10sigma触发t＝-0，拟合结果是t＝-1.6,r1＝0.1,r2＝2。在放射源较弱情况下，离能谱仪较近的地方才能触发拟合，放射源的远近以及r1和r2的拟合结果有一定误差，但可准确判定通道。

根据本发明实施例的通道式放射源定位系统，由能谱仪获得放射源计数率变化曲线，由图像采集模块获取行人通道的视频图像，由处理模块对视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据人流平均运动速度和放射源计数率变化曲线进行放射源定位，从而能够快速准确的定位放射源，适用于机场出关等多个场景，适用性强，且成本低。

本发明的进一步实施例提出了一种通道式放射源定位方法。

图5是根据本发明一个实施例的通道式放射源定位方法的流程图。如图5所示，该通道式放射源定位方法，包括以下步骤：

步骤s1：探测放射源，得到放射源计数率变化曲线。具体的，可通过能谱仪探测放射源，得到放射源计数率变化曲线。能谱仪例如包括：闪烁探测器和/或气体探测器，用于探测伽马射线和/或中子。也即是说，能谱仪例如为伽马/中子谱仪。

步骤s2：获取行人通道的视频图像。具体的，例如通过监控摄像头获取行人通道的视频图像。其中，行人通道可由警戒线来隔离规划得到，即通过警戒线预先规定行人运动路线，从而形成行人通道。

步骤s3：对视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据人流平均运动速度和放射源计数率变化曲线进行放射源定位。具体的，例如由信息处理中心读取和处理能谱仪和监控摄像头的信号，由监控摄像头视频图像分析计算人流平均运动速度，由能谱仪测得的放射源计数率变化曲线，两者结合实现放射源定位。

具体的，在步骤s3中，可根据光流法识别视频图像中的各运动目标，以计算人流平均运动速度。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：实时显示处理模块输出的放射源能定位结果，从而便于工作人员实时查看，准确获悉放射源的位置。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：根据当前时间t0往前n秒内的数据y(t0-n),y(t0-n-1),…,y(t0)，按照以下公式进行拟合，获得当前时间t0：

其中，a正比于放射源的活度和能谱仪的固有效率，v为行人运动的速度，r0为行人与能谱仪的垂直距离，b为能谱仪本底计数率，t为时间，当行人走近能谱仪时，时间t为负，当行人距离能谱仪最近时，时间t为0，当行人远离能谱仪时，时间t为正。

在本发明的一个实施例中，行人通道为一个或多个，能谱仪的数量为一个或多个。

需要说明的是，本发明实施例的通道式放射源定位方法的具体实现方式与本发明实施例的通道式放射源定位系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的通道式放射源定位方法，探测放射源，获得放射源计数率变化曲线，获取行人通道的视频图像，对视频图像进行分析，得到行人通道的人流平均运动速度，并根据人流平均运动速度和放射源计数率变化曲线进行放射源定位，从而能够快速准确的定位放射源，适用于机场出关等多个场景，适用性强，且成本低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。