本实用新型涉及一种对放射性物质三维定位追踪装置，属于辐射探测技术和放射性检测领域。
背景技术：
放射性物质的定位是全球核安全和核安保行业的重点，在核工业、核安全、环境保护、工业以及医学放射源管理、公共安全等领域被广泛应用。传统对放射性物质的定位追踪，主要采用辐射探测装置，通过阵列探测器得到的伽马图像反映了放射性物质的二维分布信息，但无法定位到具体的物理位置。进一步地，集成上普通相机，通过与光学平面图像进行融合，可获得放射性物质的位置信息。辐射探测装置集合普通相机方案，因缺乏环境的三维信息，其对放射性物质定位能力和精度不够。而核安全和核安保对核辐射监测的要求非常高，需要能确定到放射性物质所在场景的三维坐标，现有技术力不从心。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种对放射性物质三维定位追踪装置，通过构建三维立体的环境空间，实现对放射性物质的精准定位，能很好地满足核安全和核安保领域找寻放射性物质和精准定位的要求。
本实用新型提出的一种对放射性物质三维定位追踪装置，它包括数据传输模块、能够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并实时获得目标区域的光学平面图像和三维空间模型数据的探测系统、用于对投影数据进行重建得到伽马图像并将伽马图像和光学平面图像和三维空间模型数据进行图像融合的成像和融合模块、用于显示融合图像并根据融合图像对放射性物质进行三维直观追踪定位的图像显示和处理模块；
探测系统包括用于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的辐射探测装置、用于实时获得目标区域的环境信息的环境感知装置，环境感知装置包括用于实时获得目标区域的光学平面图像的普通相机成像装置、用于实时获得目标区域的三维空间模型数据的三维成像装置；
探测系统、数据传输模块、成像和融合模块、图像显示和处理模块依次相连接，且数据传输模块分别与辐射探测装置、环境感知装置、成像和融合模块相信号连接；
对放射性物质三维定位追踪装置还包括控制探测系统、数据传输模块、成像和融合模块、图像显示和处理模块进行工作的上位机。
进一步地，辐射探测装置为伽马相机。
进一步地，三维成像装置包括激光雷达扫描仪、双目视觉系统、多目视觉系统、深度感知摄像头、光场相机等。
进一步地，对放射性物质三维定位追踪装置还包括用于移动探测系统的运载主体。
更进一步地，运载主体为具有指定运载能力且移动轨迹可控的交通工具。
更进一步地，运载主体包括机器人、无人驾驶车或无人机。
更进一步地，运载主体与数据传输模块相信号连接，三维成像装置所得的三维空间模型数据通过数据传输模块提供给运载主体进行移动轨迹规划。
本实用新型提出的一种对放射性物质三维定位追踪方法，包括以下步骤：
上位机发出指令，启动探测系统对待检环境进行扫描，其中，探测系统包括辐射探测装置、环境感知装置；
通过辐射探测装置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，通过环境感知装置实时获得目标区域的环境信息，其中，环境感知装置包括普通相机成像装置、三维成像装置，通过普通相机成像装置实时获得目标区域的光学平面图像，通过三维成像装置实时获得目标区域的三维空间模型数据；以及
利用数据传输模块将辐射探测装置所得的投影数据、普通相机成像装置所得的光学平面图像、三维成像装置所得的三维空间模型数据传输至成像和融合模块，成像和融合模块对投影数据进行重建得到伽马图像，并将伽马图像和光学平面图像、三维空间模型数据进行图像融合；
再通过图像显示和处理模块进行显示，根据融合图像对放射性物质进行三维直观追踪定位。
进一步地，辐射探测装置为伽马相机。
进一步地，三维成像装置包括激光雷达扫描仪、双目视觉系统、多目视觉系统、深度感知摄像头、光场相机等。
进一步地，对放射性物质三维定位追踪方法还包括步骤：采用运载主体移动探测系统，以用于大范围检测。
更进一步地，运载主体为具有指定运载能力且移动轨迹可控的交通工具。
更进一步地，运载主体包括机器人、无人驾驶车或无人机。
更进一步地，三维成像装置所得的三维空间模型数据通过数据传输模块提供给运载主体进行移动轨迹规划。
本实用新型还提供了另一种技术方案：
由于采用了以上方案，本实用新型对放射性物质三维定位追踪装置，采用普通相机和三维成像集成方案进行环境感知，相比单一方式，具有三维定位能力，因此在环境中对放射性物质的定位追踪精度更高、可靠性更好。相应地，本技术可广泛适用于任何需要对放射性物质进行监测控制的地点，如机场、大型活动场馆等人流量大的公共场所、海关口岸、核物理实验室、核电站、核废料掩埋场所或贮藏库、医院、武器制造厂等。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本实用新型实施例一中对放射性物质三维定位追踪装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一中对放射性物质三维定位追踪方法的流程图；
图3为本实用新型实施例二中对放射性物质三维定位追踪装置的结构示意图；
图4为本实用新型实施例二中放射性物质三维定位追踪方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例一
参考附图1，一种对放射性物质三维定位追踪装置，它包括上位机100和依次相信号连接的探测系统200、数据传输模块300、成像和融合模块400、图像显示和处理模块500。上位机100控制探测系统200、数据传输模块300、成像和融合模块400、图像显示和处理模块500进行工作。
所述探测系统200包括辐射探测装置210、环境感知装置220。数据传输模块300分别与辐射探测装置210、环境感知装置220、成像和融合模块400相信号连接并进行数据传输。
辐射探测装置210用于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。在一种更为优选的实施方案中，辐射探测装置210为伽马相机，具体地，可以采用CANBERRA等单位的伽马相机、带核素识别功能的新一代伽马相机等。
环境感知装置220用于实时获得目标区域的环境信息，它包括普通相机成像装置221、三维成像装置222，其中，普通相机成像装置221用于实时获得目标区域的光学平面图像，三维成像装置222用于实时获得目标区域的三维空间模型数据。在一种更为优选的实施方案中，三维成像装置222包括激光雷达扫描仪、双目视觉系统、多目视觉系统、深度感知摄像头、光场相机等，具体地，可以采用RobotEye系列三维激光雷达扫描仪、Raytrix GmbH公司的R系列光场成像相机等市售产品。
成像和融合模块400用于对利用数据传输模块300传输过来的辐射探测装置210所得的投影数据进行重建得到伽马图像，所用的方法有期望最大化的统计迭代法等，并将伽马图像和利用数据传输模块300传输过来的普通相机成像装置221所得的光学平面图像、三维成像装置222所得的三维空间模型数据进行图像融合，所用到的方法有基于最大互信息的多分辨率方法和基于三维小波变换的三维融合等。
图像显示和处理模块500用于对融合图像进行显示，根据结果对放射性物质进行三维直观追踪定位。
本实施例还提供了另一种技术方案：参考附图2，一种对放射性物质三维定位追踪方法，包括以下步骤：
S1：上位机发出指令，启动探测系统对待检环境进行扫描，其中，探测系统包括辐射探测装置、环境感知装置。
S2：通过辐射探测装置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，通过环境感知装置实时获得目标区域的环境信息，其中，环境感知装置包括普通相机成像装置、三维成像装置，通过普通相机成像装置实时获得目标区域的光学平面图像，通过三维成像装置实时获得目标区域的三维空间模型数据。以及
S3：利用数据传输模块将辐射探测装置所得的投影数据、普通相机成像装置所得的光学平面图像、三维成像装置所得的三维空间模型数据传输至成像和融合模块，成像和融合模块对投影数据进行重建得到伽马图像，并将伽马图像和光学平面图像、三维空间模型数据进行图像融合。
S4：再通过图像显示和处理模块进行显示，根据融合图像对放射性物质进行三维直观追踪定位。
在一种更为优选的实施方案中，辐射探测装置为伽马相机。
在一种更为优选的实施方案中，三维成像装置包括激光雷达扫描仪、双目视觉系统、多目视觉系统、深度感知摄像头、光场相机等。
实施例二
考虑到由于事先可能不知道具体的放射源的所在，特别是应对大范围的监测时，或者待检区域如核事故现场因辐射水平高不适合人进行移动检测操作时，需要进行移动检测，因此，本实施例提供了一种对放射性物质三维定位追踪装置。
参考附图3，本实施例中的对放射性物质三维定位追踪装置与实施例一的区别仅在于，还包括用于移动探测系统200的运载主体600，进行大范围检测。
运载主体600为具有指定运载能力，且移动轨迹可控的交通工具。运载主体600，具体包括：机器人、无人驾驶车或无人机。
在一种更为优选的实施方案中，运载主体600连接数据传输模块300。三维成像装置222所得的三维空间模型数据通过数据传输模块300提供给运载主体600进行移动轨迹规划。
参考附图4，本实施例中的对放射性物质三维定位追踪方法与实施例一的区别仅在于，还包括步骤：
S5：采用运载主体移动上述的探测系统，用于大范围检测。
运载主体为具有指定运载能力，且移动轨迹可控的交通工具。运载主体具体包括：机器人、无人驾驶车或无人机。
在一种更为优选的实施方案中，上述的三维成像装置所得的三维空间模型数据通过数据传输模块提供给运载主体进行移动轨迹规划。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。