专利名称：目标-关联的辐射成像系统的制作方法
技术领域：
这里描述的实施例通常涉及违禁品成像系统，并且更特别地，涉及跟踪与违禁品关联的对象的违禁品成像系统。
背景技术：
至少一些已知的辐射成像系统探测违禁品。如这里使用的那样，术语“违禁品”指的是违法的物质，爆炸物，毒品，武器，特殊的核材料，脏弹，核威胁材料，威胁物品，和/或在受限的区域(例如边境通道)内不允许个人持有的任何其它的材料。一种已知的辐射成像系统可以在辐射源处于静止时确定从探测器到辐射源的方向。然而，当辐射源是运动的时，来自该源的伽玛射线从多个随着时间变化的角度到达探测器。该源相对于探测器的运动导致从探测器数据生成的辐射图像的拖尾效应(smearing)。而且，与当该源更远离探测器定位时相比，由于当该源更接近于探测器时更多的事件(event)被探测到，所以所生成的辐射图像是有偏差的。当辐射图像具有距离-偏差时，看起来该源处于对应于最接近于探测器的距离的角度，而不是在其真实位置。至少另一种已知的系统试图使用编码-孔径伽玛摄影机对运动的辐射源成像。编码-孔径摄影机包括编码掩模以及位置敏感探测器。编码掩模包括透明材料和不透明材料的图案，其能在目标能量范围内衰减X-射线。位置敏感探测器具有充分匹配编码掩模的图案的网格尺寸的空间图案。光子从特定方向将编码掩模投影到位置敏感探测器上。光子投影具有与掩模相同的编码图案，但是在探测器平面上是移位的。该移位与入射的χ-射线的方向相关。由于探测器可以探测在观测空间内的任何χ-射线，所以为了使编码-孔径伽玛摄影机有效，需要相对大量积累的χ-射线。
发明内容
一方面，提供了一种成像探测系统。该成像探测系统包括至少一个位置探测设备，其配置成用于确定目标的坐标；至少一个探测器，其配置成探测来自与所述目标相关联的源的事件；以及处理器，其与所述至少一个位置探测设备和至少一个探测器通信地耦合。该处理器配置成从所述至少一个位置探测设备接收坐标和从所述至少一个探测器接收事件，使用从所述至少一个位置探测设备获得的坐标平移(translate)事件以补偿源和所述至少一个探测器之间的相对运动，并输出经处理的具有基于所述坐标平移的事件的数据集。另一方面，提供了一种成像探测系统。该成像探测系统包括具有位置探测设备的跟踪系统。该跟踪系统配置成基于从位置探测设备获得的数据确定目标的坐标。成像系统还包括具有探测器的探测系统。探测系统配置成基于从探测器获得的数据来探测来自与所述目标关联的源的事件。处理器与跟踪系统和探测系统通信地耦合。处理器配置成从跟踪系统接收坐标，并且从探测系统接收事件，使用来自于跟踪系统的坐标来平移事件以补偿源和探测器之间的相对运动，并输出经处理的具有基于所述坐标平移的事件的数据集。又一方面，提供了一种用于生成源相对于探测器运动的图像的方法。该方法包括使用位置探测设备获得与源关联的目标的实物坐标(real-world coordinate)，使用探测器探测来自源的事件，使用实物坐标平移事件以补偿源和探测器之间的相对运动，并且生成使所平移的事件通常在图像的视场的中心处相交的图像。
图1-9示出了本文描述的系统和方法的示例性实施例。图1是康普顿成像的几何关系的示意图。图2是表示来自静止的源的多条伽玛射线的反向投影的图。图3是相对于探测器运动的辐射源的示意图。图4是表示来自于图3中示出的运动的源的多条伽玛射线的反向投影的图。图5是表示来自于图4中示出的运动的源的多条伽马射线的反向投影的图，其中具有对源的运动的补偿。图6是示例性运动补偿辐射成像的示意图。图7是示例性目标-关联的辐射成像系统的示意图。图8是可以与图7中示出的目标-关联的辐射成像系统一起使用的跟踪系统的示意图。图9是表示非补偿的辐射图像和补偿的辐射图像的图。
具体实施例方式这里描述的目标-关联的辐射成像(TLRI)系统将辐射成像与具有实时目标跟踪的辐射成像相结合，以便以与已知的辐射成像系统相比更高的灵敏度来探测运动的辐射源。更特别地，在示例性实施例中，TLRI系统使用复杂的实时跟踪来同时监控多个目标的位置，并且以三维(3D)世界坐标报告位置。处理器和/或服务器使源的位置与来自于至少一个碲锌镉(CZT)康普顿成像探测器的实时伽玛射线探测数据同步。通过补偿源的运动， TLRI系统在较弱的源连续运动时在较短的时间内探测到该较弱的源。虽然这里描述了伽玛射线的探测，但应当理解TLRI系统可以与用于探测从源到探测器的方向的任何感测技术一起使用。在示例性实施例中，当随着时间积累的信号达到希望的信噪比的时候，使用TLRI系统。而且，这里描述的TLRI系统可以被用于平移由运动的源生成的任何合适的事件。如这里使用的那样，术语“事件”指的是对来自源的任何合适类型的辐射(例如伽玛射线，光，微波，和/或毫米波)的探测。事件可被记录为离散的信号或者连续可变的信号。当事件具有连续可变的信号时，该连续可变的信号被分成预定的时间间隔，每一个所述预定的时间间隔都被看作是一个事件。在特定的实施例中，时间间隔被选择成在其期间目标不会运动太远的持续时间，即1毫秒(ms)。事件的实例包括，但是不限于，在探测器内产生离散的能量沉积的伽玛射线，以及从作为连续可变信号的短时间间隔产生图像的毫米波成像。参考图1，这里描述的TLRI系统使用康普顿成像来定位辐射源。康普顿成像是一种确定在辐射探测器10内探测的伽玛射线的能量和入射方向的方法。当具有能量EY的伽玛射线11与辐射探测器10相互作用时，一种可能的相互作用过程是康普顿散射事件。 当这在探测器中发生时，伽玛射线的能量的一部分仏在探测器10内的相互作用点12处沉积，而剩余的能量氏通过散射的伽玛射线14保留。基于能量和动量守恒，康普顿关系限制在伽玛射线11和探测器10之间转移的能量以及散射角Θ之间的关系cos(0) = 1 - mg^ (等式 1)其中E1是伽玛射线11沉积在散射事件中的能量，E2是剩余的伽玛射线能量，mc2 是吸收能量E1的电子的静止能量，并且相对于连接两个作用点12和18的轴16来定义角度 。如果散射的伽玛射线14随后在探测器10内被吸收，则存在足够的信息来重建伽玛射线11的入射方向。如图1所示，角度θ定义椎体(cone) 20与沿着探测器10内连接两个相互作用的点12和18的线的轴16的开度角。基于相互作用点12和18以及能量的测量，已知伽玛射线11来源于椎体20的表面上的方向。因为散射过程的对称性，不能针对各个伽马射线确定围绕椎体20的具体方位角。然而，当从相同的源22探测到多条伽马射线时，每一条伽马射线都贡献其自身不同的椎体，因为从一个事件到另一个事件散射的能量和角度将不同。椎体在真实的源角度处重叠，从而允许通过反向投影的过程确定源22的方向和/或位置，如图2所示。图2是基本上关于探测器静止的辐射源的辐射图像50。辐射图像50具有垂直轴 52(其以角度示出了高度角)，以及水平轴54(其以角度示出了方位角)。辐射图像50是关于探测器的角度位置的二维OD)阵列。更特别地，辐射图像50中的每个点具有相对于探测器的关于高度角(θ )和方位角(φ)的坐标。每个点(θ，φ)具有与其相关联的对应椎体，并且在辐射图像50中示出。在辐射图像50中，每个椎体具有有限的厚度。辐射图像50 中的像素与至少一个椎体相关联，除非没有事件被探测到。在椎体重叠的地方，像素与多于一个的椎体相关联。更特别地，随着探测到的事件的积累，椎体开始在辐射图像50的区域56内重叠， 而在辐射图像50的剩余区域58内椎体保持间隔开。源的位置对应着重叠的区域56。因此，当辐射源静止时，成像算法积累多个重叠的伽玛事件来确定源位置。然而，利用现有的系统，当源运动时，入射角连续变化，并且伽玛事件不再相干积累，如图3和4中所示。在图3中，源100沿着弧104相对于探测器102运动。如果通过某些其它的方法得知源100的位置，则可以在每条伽玛射线的反向投影之前确定源100和探测器102之间的角度α。图4示出了从运动的源100(图3所示)探测的事件椎体132的图像130。由于源100正相对于探测器102运动(图3所示)，所以椎体132沿着方位角轴134间隔开。 因此，椎体132在图像130中非相干地积累，或者“拖尾”。如图5中图像150内所示，可连续地调节反向投影来补偿源100(图3所示)和探测器102(图3所示)之间的相对运动， 以使得从源100发出的椎体132保持在重建的视场154的中心152处。因此，椎体132就围绕图像150的中心152相干地积累。图6示出了示例性运动补偿辐射成像(MCRI)。在该示例性实施例中，辐射反向投影图像170被旋转或者平移以在目标172相对于探测器174运动时跟随目标172。通过旋转或者平移反向投影图像170，通常将目标172有效地保持在重建视场178的中心176处。 如果目标172发出辐射，则当事件被平移时，探测的伽玛事件会相干积累在反向投影图像 170 中。在示例性实施例中，重建的图像在计算机的存储器内以虚拟的意义被旋转或者平移，同时探测器保持静止。因此，可以对多个目标同时应用MCRI，甚至在目标以不同的方向和/或不同的速度运动的情况下。更特别地，针对视场中的每一个目标，所有被探测的事件都被旋转或者平移。当目标包括发射辐射源时，反向投影探测事件将在重建的图像内相干地积累。当目标是非辐射发射目标时，事件将不在反向投影图像中互相对准，并且将融入图像的背景中。因此，可将具有辐射源的目标从视场中的其它非辐射发射目标中辨别出来。在一个特定实施例中，使用预定的标准来将辐射发射的目标从视场中的非辐射发射的目标中辨别出来。例如，预定的标准可以至少部分地基于事件与重建图像中心的对准和/或事件的积累的一致性的水平，如下文中将更详细描述的那样。存在可以确定目标的实时位置的多种方式。在不同的情况下跟踪位置的准确度， 响应等待时间，和/或其它的因素都会影响TLRI系统的性能。尽管可以将任何合适的实时位置确定系统与这里描述的TLRI系统一起使用，但是在示例性实施例中，TLRI系统包括多摄影机实时视频跟踪系统，以确定目标的位置、速度、姿势(pose)、方位、形状、和/或任何其它与目标有关的合适的信息。在一个实施例中，可通过建立每个摄影机的成像平面到3D 世界模型的精确映射，来报告在实物坐标中的目标位置。可替代地，可以使用2D建模。在示例性实施例中，模型至少确定目标相对于时间的位置。图7是示例性的目标-关联辐射成像(TLRI)系统200的示意图。该TLRI系统 200在此处还被称为成像探测系统。图8是可以与TLRI系统200 —起使用的跟踪系统202 的示意图。在示例性实施例中，TLRI系统200包括经由第一路由器206通信地耦合的探测系统204和跟踪系统202。TLRI系统200包括能够使得TLRI系统200的部件将数据和/ 或信号传送到TLRI系统200的其它部件的任何合适的网络，例如WiFi网络。跟踪系统202 和探测系统204可以在分离的计算机或单个计算机上体现。而且，TLRI系统200可以是分布式系统。跟踪系统202包括至少一个位置探测传感器或者设备208、位置捕获设备210、以及目标跟踪设备212。更特别地，在示例性实施例中，跟踪系统202包括多个摄影机214、图像捕获卡216、以及目标跟踪设备212。摄影机214被认为是位置探测传感器或者设备208。 可替代地，任何合适的位置探测传感器或者设备(例如雷达、激光雷达、毫米波成像、和/或能够使得TLRI系统200如本文描述那样起作用的任何其它合适的成像和/或跟踪技术) 可以在跟踪系统202中使用。在示例性实施例中，探测系统204包括至少一个传感器或者探测器218 (例如辐射探测器)、第二路由器220、处理器222、以及数据存储设备224。在特定实施例中，处理器222是TLRI服务器。当使用多于一个辐射探测器218时，辐射探测器218可以联网在一起以结合探测事件。至少一个显示器2 被耦合到跟踪系统202和/或探测系统204。跟踪系统202配置成确定具有与其关联的辐射源230的目标228的实物坐标。将目标228的坐标从跟踪系统202经由第一路由器206传送到处理器222。探测系统204配置成确定由辐射源230引起的事件的位置，并且将该事件位置传送给处理器222。处理器 222使用坐标来补偿源230和辐射探测器218之间的相对运动，以确定源目标2 和/或源230，以及在其运动穿过跟踪场(例如成像场23 时跟踪目标2 和/或源230的真实世界位置。在示例性实施例中，TLRI系统200可以跟踪多个具有或不具有与其关联的辐射源的目标。在一个实施例中，TLRI系统200可跟踪多个目标，其中每一个目标都具有与其关联的辐射源。在特定实施例中，处理器222配置成补偿目标2 相对于至少一个探测器 218的姿势的变化。如在这里所使用的那样，术语“姿势”指的是一个对象相对于另外一个对象的位置和方位。如图8所示，跟踪系统202包括多个位置探测设备，例如摄影机214，其通过在来自于摄影机214的图像之间实现对应，以及建立观测空间的3D模型来跟踪目标。为了校准跟踪系统202，摄影机214和辐射探测器218(图7中所示)的精确位置通过校准单元234在一个模型中被定义，并且在该模型中确定摄影机视图之间的对应。除了摄影机214和辐射探测器218的位置和方位之外，对每个摄影机214来说，校准还可包括，镜头参数(例如焦距)、偏斜，和/或节距，其限定如何将观测的空间映射到摄影机214的图像内。镜头扭曲参数也经常包括在校准内，特别对于宽视场镜头。
在示例性实施例中，校准是半自动的校准方法，其使用来自于摄影机214的影像来定义跟踪系统202的几何结构。更特别地，使用来自于摄影机214的图像来反算摄影机 214的位置和方位。为此，同时由多个摄影机214来测量观测空间内的固定的点。通过确定在不同的摄影机视图中的这些点之间的对应，并且建立足够数量的这样的点，可得出摄影机位置的精确估计。跟踪系统202使用模型(例如线状模型)，以及来自于摄影机214的图像内的点，来跟踪图像内的目标228 (图7所示)和/或源230 (图7所示)，并且确定目标 228和/或源230在真实世界中的3D位置。示例性实施例中的模型包括与车辆如何运动来跟踪图像内的目标相关的信息。 在一个实施例中，跟踪系统202包括康涅狄格州的法明顿的UTC Fire &kcurity制造的 ULTRAVIEW 企业视频平台和/或VISIOWAVE 智能视频平台。使用真实世界位置、速度、和/或方位，处理器222可如本文描述的那样补偿目标2 在辐射反向投影图像内的运动。如图8所示，跟踪系统202包括前景/背景分割阶段236，其将图像中相应于运动对象的区域从图像的背景中分离出来。分割阶段236保持视场232的空场景(图7所示) 的内部模型，并且通过对图像中的每一个像素计算像素的颜色和亮度的概率来执行前景分割。尽管下文中说明的跟踪系统202是跟踪车辆，但应该理解跟踪系统202配置成跟踪穿过视场232的任何合适的目标。在示例性实施例中，车辆探测阶段238通过由具有典型尺寸、形状和方位的假设车辆说明所观测的前景区域来探测车辆。在一个实施例中，车辆探测阶段238通过以步步都说明最大数量的图像数据的方式反复地将车辆假设置于视场232的场景中来执行贪婪
8搜索(greedy search) 0 一旦没有车辆可以被置于该场景内该反复的过程就结束。跟踪系统202以下述两种方式之一获得3D车辆位置M0。第一，如果车辆遵循基于图像的方法(该方法不依赖于将要已知的几何信息)，图像级探测被从图像平面投影到地平面，并且来自于地平面投影内的地平面位置被选择为车辆的3D位置M0。第二，如果车辆探测阶段238依赖于要与关于摄影机214的几何信息结合使用来驱动标度和姿势选择过程的3D车辆模型， 则通过用于驱动探测过程的3D模型位置来给出3D车辆位置M0。运动跟踪器242使用3D 车辆位置240来执行跟踪形成，探测和现有的跟踪之间的数据关联，以及跟踪维护。对于数据关联，可以使用通常最接近的邻近算法或者更复杂的多假设跟踪(MHT)分配策略。对于跟踪，使用扩展的Kalman滤波器或者粒子滤波器来执行车辆观测的跟踪。再次参考图7，探测系统204使用至少一个辐射探测器218探测来自于辐射源230 的事件。在一个特定实施例中，辐射探测器218是由通用电气公司制造的智能个人辐射定位器(IPRL)碲锌镉(CZT)探测器阵列。更特别地，IPRL探测器阵列配置成独立地探测辐射源230，并且在自然发生的放射性材料、本底(background)、医疗同位素、以及潜在的威胁或者违禁品之间进行区分。IPRL探测器阵列可确定所探测的辐射的方向、流量、能量和同位素，同时感测其自身的位置和方位。在示例性的实施例中，辐射探测器218包括定位或者方位传感器，例如全球定位系统(GPQ和/或内部方位传感器，其能够使探测器218连续地将所有的方向数据变换成实物坐标。例如，当探测器218关于目标2 运动时，使用定位或者方位传感器。显示器2 包括图形用户界面(GUI)，其将信息显示给用户。信息可以是实时的和/或存储的数据。例如，非补偿的辐射图像、补偿的辐射图像、目标的X-Y位置图、能量谱图、以及重叠视频都可以在GUI上显示给用户。在示例性实施例中，重叠视频包括示出由跟踪系统202跟踪的目标228的基本上实时的视频，以及添加在该视频上的基本上实时的补偿辐射图像。因此，用户可以在视觉上识别目标2 和实时跟踪目标228的运动。还可以从视频生成静止捕获。而且，在示例性实施例中，⑶I可以提供与利用TLRI系统200跟踪的每个目标有关的信息，并且允许用户选择显示哪个目标的信息。应当理解，GUI给用户提供任何合适的信息，包括但不限于，可用目标的列表、运动补偿的反向投影图像、非补偿的反向投影图像、多个反向投影的伽马射线、所选目标的X-Y位置、相对于时间的目标位置的图、所选目标的谱、用于反向投影的能量范围、所选目标的视频、所选目标的静止捕获、被辐射图像重叠的目标图像，和/或记录/重放时间标记。TLRI系统200配置成执行一种方法和/或算法以将探测的事件平移到运动目标 228的坐标，从而补偿目标2 相对于至少一个探测器218的运动。更特别地，辐射探测器 218探测康普顿散射来确定每个探测的事件的椎体。针对每个探测事件的椎体被反向投影， 以生成辐射图像。如上文中所述，辐射图像包括代表探测事件的点(θ，φ)的阵列，其中每个点(θ，φ)的强度是基于相应的椎体确定的。处理器222基于在发生事件时的时刻的目标 228和探测器218之间的瞬时角度，将辐射图像的每个像素和/或点(θ，φ)变换为针对每个事件的经运动-补偿的像素或点(θ’，φ’)。在示例性的实施例中，来自于跟踪系统202的坐标被用于补偿辐射源230的运动， 以使得椎体被有效地平移到辐射图像的中心点。基于来自于跟踪系统的坐标，可以使用任何合适的算法来计算对于辐射源的运动的补偿角度。在示例性的实施例中，旋转矩阵被应用到点(θ，φ)，以基于由跟踪系统202确定的目标228的坐标来旋转每个点(θ，φ)。旋转矩阵通过将每个点(θ，φ)围绕跟踪系统坐标系的X轴、Y轴和/或Z轴旋转，来将每个点 (θ，φ)变换成经运动-补偿的点(θ’，φ’)。这样，椎体就被映射成新的点(θ’，φ’)集合。与每个经运动-补偿的点(θ’，φ’)相关联的信号然后被加权。更特别地，与点 (θ’，φ’)相关联的每个椎体具有有限的厚度或者强度。每个椎体的厚度或者强度基于每个椎体的确定性。例如，椎体越确定，椎体就越薄，并且椎体越不确定，椎体就越厚。这样，基于椎体的确定性将与每个点(θ’，φ’)相关联的信号加权，以在辐射图像内产生不同厚度的椎体。因为点(θ’，φ’)已经被平移，所以如果目标是辐射发射的目标，则不同厚度、或者强度的椎体将相干地积累。在示例性的实施例中，对TLRI系统200的视场232内的每个目标2 来执行上述方法。更特别地，处理器222假定视场内的所有事件部是从每个目标发射的，并且对每个目标执行平移和加权。当对非辐射发射的目标执行该方法时，椎体将具有相对较低水平的相干积累，并且可能生成与图4中示出的图像130类似的图像。当对辐射发射的目标执行该方法时，椎体将具有相对较高水平的相干积累，并且可能生成与图5中示出的图像150类似的图像。基于相干性的水平，TLRI系统200和/或TLRI系统200的操作者确定哪个目标 228(如果有的话)正在发射辐射。在示例性的实施例中，TLRI系统200输出对于视场232 中至少一个目标228的经处理的平移的椎体的数据集(例如图像)。图9示出了代表非补偿辐射图像300和补偿辐射图像302的图。该图代表试验期间获得的数据，其中辐射源关于探测器以每秒(sec)大约10毫米(mm)运动。左侧栏中的一系列的辐射图像示出了在试验期间的不同时间时的相同的辐射图像300。辐射图像300不包括对源的运动的补偿。这样的图像可通过已知的辐射成像系统生成。右侧栏中的一系列辐射图像示出了在试验期间的不同时间时的相同的辐射图像302。辐射图像302包括上文中描述的运动补偿。因此，右侧栏中的辐射图像302是通过本文描述的TLRI系统200(在图7和图8中示出)生成的图像。在左侧栏的辐射图像300中，椎体沿着每个辐射图像的X轴间隔开，并且当辐射源运动较远的距离时变得间隔地更开，如左侧栏底部的辐射图像示出的那样。因此，在左侧栏中的辐射图像300看起来好像沿着X轴“拖尾”。相反，右侧栏的图像302示出椎体平移到图像的中心，因此补偿了源的运动。如可以在右侧栏的辐射图像302的下部看出的那样，椎体在辐射图像的中心附近重叠和/或相交，而不是沿着X轴间隔开。因此，这里描述的TLRI 系统可以探测到辐射源的存在以及为辐射源定位。当多个目标位于视场中时，非辐射发射的目标将产生与非补偿图像300相似的图像，而辐射发射的目标将产生与补偿图像302相似的图像。尽管这里描述的TLRI或者成像探测系统包括跟踪系统和探测系统，但应当理解其它合适的传感器可附加地包括在成像探测系统内。在特定实施例中，与跟踪系统结合使用多个不同类型的传感器，并且来自于不同类型的传感器的数据被相干地集成和混合。因此，使用成像探测系统将不同类型的传感器集成在一起，以使得可以向成像探测系统中递增地增添加很多相对较小的传感器，来改进图像探测系统的覆盖和/或灵敏度。不同类型的传感器可以包括不定向传感器，其将数据与目标的接近度关联起来。其它的传感器可以是考虑到方向性和进一步目标辨别的更复杂的传感器。不同类型的传感器可以配置成获得伽马辐射数据、中子数据、化学数据、生物数据、活性检验数据、重量数据、和/或任何其它合适类型的数据。例如，成像探测系统另外包括标尺，其用于当车辆被跟踪穿过伽马探测器时测量车辆的重量。假设探测系统探测到轻微升高的辐射水平和车辆的重量异常地重(指示例如屏蔽)，操作者就可以使用中子探测器进一步确定违禁品的存在。上述的TLRI系统例如在边境通道和/或公共检查点处探测运动的辐射源，例如特殊的核材料(SNM)、脏弹、其它的核威胁材料、和/或其它的违禁品，它们不可能被已知的探测系统探测到。而且，上述的TLRI系统可以通过使用多个探测器来探测轻微运动的辐射源，并且从位置和/或跟踪信息得到3D世界坐标。更特别地，通过补偿违禁品的运动，与已知的不补偿违禁品的运动的探测系统相比，此处描述的探测系统产生具有更多的重叠和/ 或相交事件的图像。而且，此处描述的跟踪系统能够使TLRI系统报告目标的位置以便随后的法律执行的介入和/或自动的行动，例如降低而不是升高交通护栏。跟踪系统还能够使得多个目标被跟踪并且将它们互相区分开。尽管任何合适的辐射成像技术都可以由上述的TLRI系统使用，但康普顿散射的探测提供4 π的灵敏度和更高能量的光谱成像，而不需要沉重的瞄准仪。在一个实施例中，提供了一种辐射成像系统。该辐射成像系统包括至少一个位置探测设备，其配置成确定目标的坐标；至少一个辐射探测器，其配置成探测来自与所述目标关联的辐射源的事件；以及处理器，其与所述至少一个位置探测设备和至少一个辐射探测器通信地耦合。该处理器配置成从该至少一个位置探测设备接收坐标和从该至少一个辐射探测器接收事件，使用来自该至少一个位置探测设备的坐标来补偿辐射源和该至少一个辐射探测器之间的相对运动，并且输出具有基于所述坐标平移的事件的辐射图像。在另一个实施例中，提供了一种辐射成像系统。该辐射成像系统包括具有至少一个位置探测设备的跟踪系统。该跟踪系统配置成基于来自于该至少一个位置探测设备的数据确定目标的坐标。该辐射成像系统还包括具有至少一个辐射探测器的辐射探测系统。该辐射探测系统配置成基于来自于该至少一个辐射探测器的数据，探测来自于与该目标关联的辐射源的事件。处理器与跟踪系统和辐射探测系统通信地耦合。该处理器配置成从跟踪系统接收坐标和从辐射探测系统接收事件，使用来自于跟踪系统的坐标补偿辐射源和该至少一个辐射探测器之间的相对运动，并且输出具有基于所述坐标平移的事件的辐射图像。在另一个实施例中，提供了一种生成辐射图像的方法。该方法包括使用至少一个位置探测设备获得目标的实物坐标，使用至少一个辐射探测器探测来自于与该目标关联的辐射源的事件，并且使用该实物坐标平移该事件，以补偿辐射源和所述至少一个辐射探测器之间的相对运动。生成使所平移的事件通常在辐射图像的视场的中心处相交的辐射图像。上文中详细描述了目标-关联的辐射成像系统的示例性实施例。该方法和系统并不限定于本文描述的特定实施例，反而系统的部件和/或方法的步骤可以独立地利用并且可以与本文描述的其它的部件和/或步骤分开地利用。例如，该方法还可以与其它的辐射成像系统和方法结合使用，并且不限于只利用本文描述的康普顿散射系统和方法来实施。 更确切地说，该示例性实施例可与很多其它的辐射探测应用结合实施和利用。
尽管在一些附图中示出本发明的各个实施例的特定特征，而在其它附图中没有示出，但这只是为了方便。根据本发明的原理，附图中的任何特征可以与任何其它的附图的任何特征结合参考和/或要求保护。该所写的说明书使用实例公开了该发明，包括最佳方式，并且还能够使本领域技术人员实施该发明，包括制造和使用任何设备或者系统，以及执行任何合并的方法。本发明的专利可行范围通过权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它的实例。这些其它实例也意图在权利要求的范围内，如果它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元素，或如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质区别的等价的结构元素。
权利要求
1.一种成像探测系统000)，包括至少一个位置探测设备008)，其配置成确定目标0 )的坐标； 至少一个探测器018)，其配置成探测来自于与所述目标关联的源(230)的事件；以及处理器022)，其与所述至少一个位置探测设备和所述至少一个探测器通信地耦合，所述处理器配置成从所述至少一个位置探测设备接收所述坐标和从所述至少一个探测器接收所述事件；使用从所述至少一个位置探测设备获得的坐标来平移所述事件，以补偿所述源和所述至少一个探测器之间的相对运动；以及输出经处理的具有基于所述坐标平移的事件的数据集。
2.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述至少一个探测器(218)配置成探测从所述源O30)到所述至少一个探测器的方向。
3.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述事件是辐射的离散发射，所述至少一个探测器(218)包括配置成探测所述辐射的离散发射的辐射探测器。
4.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述事件是连续可变信号的间隔， 所述至少一个探测器(218)配置成探测所述连续可变信号。
5.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述处理器(22 配置成补偿所述目标(228)相对于所述至少一个探测器018)的姿势的变化。
6.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述至少一个位置探测设备(208) 包括摄影机014)。
7.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述至少一个位置探测设备(208) 包括配置成获得实时视频的多个摄影机014)。
8.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述至少一个探测器(218)包括康普顿成像探测器。
9.根据权利要求1所述的成像探测系统000)，其中所述至少一个位置探测设备(208) 配置成传送所述目标(228)在三维世界坐标中的位置。
10.一种成像探测系统000)，包括包含位置探测设备O08)的跟踪系统002)，所述跟踪系统配置成基于从所述位置探测设备获得的数据来确定目标0 )的坐标；包含探测器018)的探测系统004)，所述探测系统配置成基于从所述探测器获得的数据来探测来自于与所述目标关联的源O30)的事件；以及与所述跟踪系统和所述探测系统通信地耦合的处理器022)，所述处理器配置成 从所述跟踪系统接收所述坐标以及从所述探测系统接收所述事件； 使用来自于所述跟踪系统的坐标来平移所述事件，以补偿所述源和所述探测器之间的相对运动；以及输出经处理的具有基于所述坐标平移的事件的数据集。
11.根据权利要求10所述的成像探测系统000)，其中多个目标(228)被定位于所述成像探测系统的视场032)内，所述处理器配置成针对所述多个目标中的每一个目标平移所有所探测到的事件。
12.根据权利要求10所述的成像探测系统000)，其中所述探测系统(204)配置成独立探测所述源030)，并且确定所述源是否是自然发生的放射性材料、本底、医疗同位素、以及潜在违禁品中的至少一个。
13.根据权利要求10所述的成像探测系统000)，其中所述探测系统(204)包括方位传感器，其配置成将探测到的方向数据连续变换成所述探测器018)的实物坐标。
14.根据权利要求10所述的成像探测系统000)，其中所述处理器(22 配置成对最初的点阵列中的每个点应用旋转矩阵，以基于所述坐标来旋转所述最初的点阵列中的每个点ο
15.一种用于生成源(230)相对于探测器(218)运动的图像的方法，所述方法包括使用位置探测设备(208)获得与所述源关联的目标0 )的实物坐标；使用所述探测器探测来自所述源的事件；使用所述实物坐标来平移所述事件，以补偿所述源与所述探测器之间的相对运动；以及生成使所平移的事件通常在图像的视场的中心处相交的图像。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所探测到的事件形成最初的点阵列，平移所述事件进一步包括将所述最初的点阵列中的每个点变换成经运动-补偿的点。
17.根据权利要求16所述的方法，其中变换所述最初的点阵列中的每个点进一步包括对所述最初的点阵列中的每个点应用旋转矩阵，以基于所述实物坐标来旋转所述最初的点阵列中的每个点。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括对与每一个经平移的事件相关联的信号进行加权。
19.根据权利要求18所述的方法，其中对信号进行加权进一步包括基于相关联的事件的确定性来对所述信号进行加权。
20.根据权利要求15所述的方法，其中多个目标(228)处于所述探测器018)的视场 (232)内，所述方法进一步包括使用每个目标的实物坐标来针对每一个目标平移所述事件， 以补偿每个目标与探测器之间的相对运动。
全文摘要
本发明涉及目标-关联的辐射成像系统。一种成像探测系统(200)包括至少一个位置探测设备(208)，其配置成确定目标(228)的坐标；至少一个探测器(218)，其配置成探测来自于与所述目标关联的源(230)的事件；以及处理器(222)，其与所述至少一个位置探测设备和所述至少一个探测器通信地耦合。所述处理器配置成从所述至少一个位置探测设备接收所述坐标和从所述至少一个探测器接收所述事件；使用从所述至少一个位置探测设备获得的坐标来平移所述事件，以补偿所述源和所述至少一个探测器之间的相对运动；以及输出经处理的具有基于所述坐标平移的事件的数据集。
文档编号G01V5/00GK102253420SQ201110143668
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者B·D·亚诺夫, F·潘, N·克拉恩斯特弗, W·V·迪克松三世, Y·杜 申请人:莫弗探测公司