人員攜帶放射性物質的實時檢測系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及輻射探測技術領域，具體涉及一種人員攜帶放射性物質的實時檢測系 統及方法。
【背景技術】
[0002] 放射源定位系統的在核工業、核安全、環境保護、工業及醫用放射源管理、公共安 全等領域具有廣泛的應用。傳統放射源的探測手段主要包括：放射性劑量儀、伽馬能譜儀 和伽馬探測器。其中，伽馬探測器是通過探測經過準直器準直的伽馬光子實現對放射源的 二維平面分布成像和能譜圖。通常伽馬探測器還與可見光相機集成一體，利用可見光圖像 與反映放射源的二維分布圖像進行融合，要實現放射源的可視化精確二維定位。目前該 類放射性定位系統已被開發，并應用于海關港口、機場、車站等對人員攜帶放射源的檢測。 但是在現有技術中，單個的探測器無法獲得放射源與探測器的距離，因此探測器上的計數 率并不能真實反映放射源的活度，導致存在漏檢或誤檢。目前可以解決的方法如專利CN 103163548A中提出的使用多個探測器，或多個光學相機，或單臺設備在多個角度進行成 像。但是多個探測器和多個光學相機的技術方案使得成本增加；單臺設備多個角度測量的 技術方案則不適用于實時動態成像。
【發明內容】
[0003] 本發明旨在解決上述成本高或實時性差的技術問題，為此，本發明提出了一種人 員攜帶放射性物質的實時檢測系統及方法。
[0004] 有鑒于此，本發明第一方面實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測系統，可以 包括：伽馬探測器及準直器，所述伽馬探測器對準檢測場景，所述伽馬探測器通過所述準直 器探測入射伽馬光子，獲取二維的放射源分布圖，其中，所述伽馬探測器的探測器計數率為 C，探測器面積為S，所述放射源分布圖中包含能量信息E和粒子入射角度0，單目可見光 相機，所述單目可見光相機用于獲取所述檢測場景的二維的光學圖像；圖像融合模塊，所述 圖像融合模塊分別與所述伽馬探測器和所述單目可見光相機相連，用于將所述放射源分布 圖和所述光學圖像融合成為放射源光學融合圖像；距離識別模塊，所述距離識別模塊與所 述圖像融合模塊相連，用于從所述放射源光學融合圖像中扣除背景信息，識別出嫌疑人后 判斷出所述嫌疑人攜帶的所述放射源與伽馬探測器之間的距離r;活度計算模塊，所述活 度計算模塊分別與所述伽馬探測器和所述距離識別模塊相連，用于計算放射源的活度值A， VxposA 計算公式為~T-，其中nE是所述伽馬探測器對能量為E的粒子的固有探測效 廠_ 率；歷史平均化模塊，所述歷史平均化模塊與所述活度計算模塊相連，用于取當前時刻的前 面連續N幀所述放射源分布圖對應的N個活度值的中位數，作為當前時刻的放射源的活度 值：？，其中N為正整數；報警模塊，所述報警模塊與所述歷史平均化模塊相連，若所述I放 射源超過預設閾值，所述報警模塊進行聲光電報警。
[0005] 本發明實施例的系統具有成本低、實時性好的優點，在僅用單目相機的情況下可 以獲得較為真實的放射源種類和活度，可以實現較為精確的識別報警。
[0006] 有鑒于此，本發明第二方面實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測方法，可以 包括以下步驟:A.利用伽馬探測器及準直器探測入射伽馬光子，獲得檢測場景的二維的放 射源分布圖，其中，所述伽馬探測器的探測器計數率為C，探測器面積為S，所述放射源分布 圖中包含能量信息E和粒子入射角度0 ;B.獲取所述檢測場景的二維的光學圖像；C.將所 述放射源分布圖和所述光學圖像融合成為放射源光學融合圖像；D.從所述放射源光學融 合圖像中扣除背景信息，識別出嫌疑人后判斷出所述嫌疑人攜帶的所述放射源與所述伽馬 探測器之間的距離r;E.計算放射源的活度值A，計算公式為』= -t-，其中"是 r- 所述伽馬探測器對能量為E的粒子的固有探測效率；F.取當前時刻的前面連續N幀所述放 射源分布圖對應的N個活度值的中位數，作為當前時刻的放射源的活度值2，其中N為正整 數；G.若所述Z:放射源超過預設閾值，進行聲光電報警。
[0007] 本發明實施例的方法具有成本低、實時性好的優點，在僅用單目相機的情況下可 以獲得較為真實的放射源種類和活度，可以實現較為精確的識別報警。
[0008] 本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0009] 本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0010]圖1是本發明一個實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測系統的結構框圖。 [0011]圖2是本發明另一個實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測系統的結構框圖。
[0012] 圖3是本發明一個實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測系統中距離識別模 塊的結構框圖。
[0013] 圖4是本發明實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測方法的流程圖。
[0014] 圖5是本發明另一個實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測方法的流程圖。
[0015] 圖6是本發明一個實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測方法中步驟D詳細流 程圖。
[0016] 圖7a_7e是本發明實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測過程中得到的圖像 示例圖。
[0017] 圖8是本發明實施例的通過幾何方法計算放射源與伽馬探測器之間的距離的示 意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0019] 在本發明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內"、"外"、"順時 針"、"逆時針"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于 描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特 定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0020] 圖1是本發明實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測系統的結構框圖。如圖1 所示，該實施例的人員攜帶放射性物質的實時檢測系統包括：伽馬探測器100、準直器101、 單目可見光相機200、圖像融合模塊300、距離識別模塊400、活度計算模塊500、歷史平均化 模塊600以及報警模塊700。
[0021] 其中，伽馬探測器100和準直器101配套使用。伽馬探測器100對準檢測場景。伽 馬探測器100通過準直器101探測入射伽馬光子，獲取二維的放射源分布圖。其中，伽馬探 測器100的探測器計數率為C，探測器面積為S。放射源分布圖中包含能量信息E和粒子入 射角度Q。
[0022] 其中，單目可見光相機200用于獲取檢測場景的二維的光學圖像。
[0023] 其中，圖像融合模塊300分別與伽馬探測器100和單目可見光相機200相連。圖像 融合模塊300用于將放射源分布圖和光學圖像配準后進行融合成為放射源光學融合圖像。
[0024] 其中，距離識別模塊400與圖像融合模塊300相連。距離識別模塊400用于從放 射源光學融合圖像中扣除背景信息，識別出嫌疑人后判斷出嫌疑人攜帶的放射源與伽馬探 測器之間的距離r。
[0025] 其中，活度計算模塊500分別與伽馬探測器100和距離識別模塊400相連。活度 計算模塊500用于計算放射源的活度值A，計算公式為^ = ",.c5、XC0S沒，其中n￡是伽馬探 r 測器100對能量為E的粒子的固有探測效率。
[0026] 其中，歷史平均化模塊600與活度計算模塊500相連。歷史平均化模塊600用于 取當前時刻的前面連續N幀放射源分布圖對應的N個活度值的中位數，作為當前時刻的放 射源的活度值，記為Z，其中N為正整數。
[0027] 其中，報警模塊700與歷史平均化模塊600相連。若Z超過預設閾值，報警模塊 700進行聲光電報警。
[0028] 在本發明的一個實施例中，如圖2所示，人員攜帶放射性物質的實時檢測系統還 可以包括與伽馬探測器100相連的放射源種類判斷模塊800。該放射源種類判斷模塊800 用于獲取通過伽馬探測器100的放射源的能譜信息并判斷放射源的種類。
[0029] 在本發明的一個實施例中，如圖3所示，距離識別模塊400具體包括：背景扣除子 模塊410、腳面位置提取子模塊420和計算子模塊430。
[0030] 背景扣除子模塊410與圖像融合模塊300相連，用于從放射源光學融合圖像扣除 背景信息，識別出嫌疑人。腳面位置提取子模塊420與背景扣除子模塊410相連，用于提取 嫌疑人的最低點位置作為腳面位置。計算子模塊430與腳面位置提取子模塊420相連，用 于根據腳面位置，對照預先標定的地面背景圖像位置-距離查找表判斷出放射源與伽馬探 測器之間的距離，或者，經過幾何方法計算出放射源與伽馬探測器之間的距離。需要說明的 是，經過幾何方法計算出的距離通常是近似數值。
[0031] 為了更加精確的獲取放射源與伽馬探測器的真實距離，地面背景圖像-放射源在 人體高度-距離的三維查找表，用于精確獲取放射源與伽馬探測器之間的精確距離。為了 減小查找表，加快運算速度，識別放射源所在人體部位、人體腳面及人體頭部，可采用中國 人體平均身高對放射源高度進行估計，從而快速計算放射源與伽馬探測器的精確距離。
[0032] 在本發明的一個實施例中，單目可見光相機200可以為普通單目光學相機或廣角 單目光學相機。
[0033] 在本發明的一個實施例中，人員攜帶放射性物質的實時檢測系統可以應用于港 口、機場、汽車站、火車站、地鐵站、醫院或核電站。伽馬探測器100及準直器101可以吊裝 或放置于固定支架或可移動平臺上。
[0034]由上可知，根據本發明實施例的人員攜帶放射性物質的