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4π空间全景 放射源 定位系统及方法

阅读：852发布：2020-05-12

专利汇可以提供4π空间全景放射源定位系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种4π空间全景放射源定位系统及方法，其中，系统包括：三维射线定位探测器，三维射线定位探测器为长方体，且三维射线定位探测器的任一面设有读出多通道的电子电学电路，以获取伽马射线在探测器上的三维作用位置；多个准直器设置于探测器的其他面上；数据处理中心用于获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布，得到分布信息，并根据分布信息获得伽马射线的入射面信息，并根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，以获取放射源在入射面的二维位置分布图。该系统可以根据测量事件的坐标维度获取放射源的二维位置分布图，并且可以获得放射源4π定位视野，避免盲目搜索，提高辐射源搜寻的效率。，下面是4π空间全景放射源定位系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，包括：
三维射线定位探测器，所述三维射线定位探测器为长方体，且所述三维射线定位探测器的任一面设有读出多通道的电子电学电路，以获取伽马射线在探测器上的三维作用位置；
多个准直器，所述多个准直器设置于所述探测器的其他面上；以及
 数据处理中心，用于获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布，得到分布信息，并根据所述分布信息获得所述伽马射线的入射面信息，并且根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，以获取放射源在所述入射面的二维位置分布图，其中，所述数据处理中心具体用于统计所述测量事件中每一个坐标维度的伽马射线入射深度信息，并将服从指数衰减分布的维度作为所述入射面，并根据所述其他两个维度的坐标信息和所述传输矩阵信息获得所述放射源的二维位置信息。
2.根据权利要求1所述的4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，根据所述多通道的电子电学电路的能量分布信息获得所述三维作用位置。
3.根据权利要求1所述的4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，在所述其他面上，每个面隔预设距离设置准直器。
4.根据权利要求1或3所述的4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，所述准直器为编码孔或针孔准直器。
5.根据权利要求1所述的4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，还包括：
至少一个可见光摄像头，用于对于所述二维位置分布图与可见光图像进行配准融合显示。
6.根据权利要求1所述的4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，所述三维射线定位探测器为闪烁探测器或半导体探测器。
7.根据权利要求6所述的4π空间全景放射源定位系统，其特征在于，所述闪烁探测器的一面或多面耦合有光电器件阵列，所述闪烁探测器的薄片晶体材料包括有机闪烁体和无机闪烁体。
8.一种4π空间全景放射源定位方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的系统，其中，方法包括以下步骤：
获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布；
根据所述每一个坐标维度的统计分布得到分布信息；
根据所述分布信息获得伽马射线的入射面信息，根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，其中，所述根据所述分布信息获得所述伽马射线的入射面信息，根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，进一步包括：统计所述测量事件中每一个坐标维度的伽马射线入射深度信息；根据服从指数衰减分布的维度作为所述入射面，并将所述其他两个维度的坐标信息和所述传输矩阵信息获得所述放射源的二维位置信息；以及
获取放射源在所述入射面的二维位置分布图。

说明书全文

4π空间全景放射源 定位系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核辐射探测技术领域，特别涉及一种4π空间全景放射源定位系统及方法。

背景技术

[0002] 随着科技的发展，放射源被广泛应用于工业、农业、医学、军事等各个方面，例如食物灭菌、无损探伤、放射治疗等。然而，由于放射源能量高，可以造成电离辐射，导致细胞的
病变或破坏细胞组织，甚至对人体造成伤害，具有很大的危险性。因此，需要对放射源进行
严格管理和监控，当放射源发生丢失、泄露或被盗事件时，需要对放射源进行快速寻找，以
降低其危害。

[0003] 相关技术中，基于编码板的成像探测器(如伽马放射源定位仪的准直器，编码孔径成像系统及其编码板等)被应用于放射源监测和寻找，然而，这些探测器的成像视野有限。
虽然通过多个编码板探测器在环形均布可以实现360度视野的核辐射探测，但是该方法需
要多个探测器，最终并没有实现4π空间全景，有待解决。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出一种4π空间全景放射源定位系统，该系统有效避免盲目搜索，提高了辐射源搜寻的效率。

[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种4π空间全景放射源定位方法。

[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种4π空间全景放射源定位系统，包括：三维射线定位探测器，所述三维射线定位探测器为长方体，且所述三维射线定位探测
器的任一面设有读出多通道的电子电学电路，以获取伽马射线在探测器上的三维作用位
置；多个准直器，所述多个准直器设置于所述探测器的其他面上；数据处理中心，用于获取
测量事件在每一个坐标维度的统计分布，得到分布信息，并根据所述分布信息获得所述伽
马射线的入射面信息，并且根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信
息进行二维图像重建，以获取放射源在所述入射面的二维位置分布图。

[0008] 本发明实施例的4π空间全景放射源定位系统，可以通过获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布得到分布信息，从而根据分布信息获得伽马射线的入射面信息，并且根
据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，以获取
放射源在入射面的二维位置分布图，实现4π全景寻源，并且定位过程简单快速，能够有效避
免盲目搜索，提高了辐射源搜寻的效率，设备简单、成本低廉。

[0009] 另外，根据本发明上述实施例的4π空间全景放射源定位系统还可以具有以下附加的技术特征：

[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据处理中心具体用于统计所述测量事件中每一个坐标维度的伽马射线入射深度信息，并根据服从指数衰减分布的维度作为所
述入射面，并根据所述其他两个维度的坐标信息和所述传输矩阵信息获得所述放射源的二
维位置信息。

[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据所述多通道的电子电学电路的能量分布信息获得所述三维作用位置。

[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述其他面上，每个面隔预设距离设置准直器。

[0013] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述准直器为编码孔或针孔准直器。

[0014] 进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：至少一个可见光摄像头，用于对于所述二维位置分布图与可见光头像进行配准融合显示。

[0015] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述三维射线定位探测器为闪烁探测器或半导体探测器。

[0016] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述闪烁探测器的一面或多面耦合有光电器件阵列，所述闪烁探测器的薄片晶体材料包括机闪烁体和无机闪烁体。

[0017] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种4π空间全景放射源定位方法，包括以下步骤：获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布；根据所述每一个坐标维度
的统计分布得到分布信息；根据所述分布信息获得所述伽马射线的入射面信息，根据其他
两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建；获取放射源在
所述入射面的二维位置分布图。

[0018] 本发明实施例的4π空间全景放射源定位方法，可以通过获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布得到分布信息，从而根据分布信息获得伽马射线的入射面信息，并且根
据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，以获取
放射源在入射面的二维位置分布图，实现4π全景寻源，并且定位过程简单快速，能够有效避
免盲目搜索，提高了辐射源搜寻的效率，设备简单、成本低廉。

[0019] 另外，根据本发明上述实施例的4π空间全景放射源定位方法还可以具有以下附加的技术特征：

[0020] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述分布信息获得所述伽马射线的入射面信息，根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维
图像重建，进一步包括：统计所述测量事件中每一个坐标维度的伽马射线入射深度信息；根
据服从指数衰减分布的维度作为所述入射面，并根据所述其他两个维度的坐标信息和所述
传输矩阵信息获得所述放射源的二维位置信息。

[0021] 本发明附加的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

[0022] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0023] 图1为根据本发明实施例的4π空间全景放射源定位系统的结构示意图；

[0024] 图2为根据本发明一个实施例的三个维度计数统计示意图；

[0025] 图3为根据本发明一个实施例的入射面的重建结果示意图；以及

[0026] 图4为根据本发明实施例的4π空间全景放射源定位方法的流程图。

具体实施方式

[0027] 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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0028] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的4π空间全景放射源定位系统及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的4π空间全景放射源定位系统。

[0029] 图1是本发明实施例的4π空间全景放射源定位系统的结构示意图。

[0030] 如图1所示，该4π空间全景放射源定位系统10包括：三维射线定位探测器100、多个准直器(如准直器200)和数据处理中心。

[0031] 其中，三维射线定位探测器100为长方体，且三维射线定位探测器100的任一面设有读出多通道的电子电学电路，以获取伽马射线在探测器100上的三维作用位置。多个准直
器设置于探测器的其他面上。数据处理中心，用于获取测量事件在每一个坐标维度的统计
分布，得到分布信息，并根据分布信息获得伽马射线的入射面信息，并且根据其他两个维度
的坐标信息和入射面的准直器200的传输矩阵信息进行二维图像重建，以获取放射源在入
射面的二维位置分布图。本发明实施例的系统10可以根据测量事件的坐标维度获取放射源
的二维位置分布图，并且可以获得放射源4π定位视野，避免盲目搜索，提高辐射源搜寻的效
率。

[0032] 可以理解的是，如图1所示，本发明实施例的放射源定位系统10包括：三维射线定位探测器100、多个准直器(如准直器200)和数据处理中心组成。其中，三维射线定位探测器
100可以为长方体，并且可以由多通道电子学电路读出信号，从而根据多通道能量分布信息
获得伽马射线在探测器上的三维作用位置(x，y，z)；三维射线定位探测器100各个面每隔一
定距离各放置一个准直器200，准直器200为编码孔或针孔准直器。

[0033] 具体的，结合图2和图3所示，本发明实施例的系统10的定位方法为统计测量事件在每一个坐标维度的统计分布，从而根据分布信息获得伽马射线入射面信息，再根据另外
两个维度坐标信息以及入射面的准直器200的传输矩阵信息进行二维图像重建，进而获得
放射源在入射面的二维精确位置分布图，获得放射源的4π定位视野，避免盲目搜索，提高辐
射源搜寻的效率。

[0034] 进一步地，在本发明的一个实施例中，数据处理中心具体用于统计测量事件中每一个坐标维度的伽马射线入射深度信息，并根据服从指数衰减分布的维度作为入射面，并
根据其他两个维度的坐标信息和传输矩阵信息获得放射源的二维位置信息。

[0035] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据多通道的电子电学电路的能量分布信息获得三维作用位置。

[0036] 可以理解的是，本发明实施例采用多通道电子学读出信号，并且采用最大释然估计算法来估计射线的三维作用位置(x，y，z)，从而分别统计三个维度的计数分布，如图2可
知，放射源入射方向为X轴正方向，所以采用所有事件的(y，z)坐标以及在X轴负方向的准直
器200的信息进行二维图像重建，获得放射源的精确位置分布如图3所示。

[0037] 此外，在本发明的另一个实施例中，通过统计所有事件在三个坐标轴方向的坐标分布情况，判断那个轴向更加符合指数衰减规律从而确定入射坐标轴。例如，直接计算所有
事件在坐标轴的均值来判断入射面，如图2所示，由图中可以得到均值分别为8.6mm，17.5mm
和17.4mm,计算各轴均值与中心位置17.5mm的距离，可以得到：-8.9mm，0mm，-0.1mm，由此可
知X轴距离最大，并且为负值，所以确定放射源入射方向为X轴正方向，所选准直器200为X轴
负方向上的准直器。

[0038] 进一步地，在本发明的一个实施例中，在其他面上，每个面隔预设距离设置准直器。

[0039] 可选地，在本发明的一个实施例中，准直器为编码孔或针孔准直器。

[0040] 进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的系统10还包括：至少一个可见光摄像头，用于对于二维位置分布图与可见光头像进行配准融合显示。

[0041] 可以理解的是，本发明实施例的系统10可以与一个或多个可见光摄像头集成一起，并将得到的放射源分布图与可见光图像配准融合显示。

[0042] 可选地，在本发明的一个实施例中，三维射线定位探测器为闪烁探测器或半导体探测器。

[0043] 其中，在本发明的一个实施例中，闪烁探测器的一面或多面耦合有光电器件阵列，闪烁探测器的薄片晶体材料包括机闪烁体和无机闪烁体。

[0044] 可以理解的是，本发明是实施例的三维位置灵敏探测器100可以采用NaI闪烁体探测器，由尺寸35mm×3.5mm×3.5mm的连续NaI晶体，一面耦合8×8的SiPM阵列(像素有效面
积3.2mm×3.2mm)。

[0045] 另外，本发明实施例的放射源定位系统10还可以放置于汽车、无人机、直升飞机等其他移动设备上，从而可以通过探测器100测量获得的方向控制移动设备向放射源移动，而
且还可以与其它高定位精度、低探测效率的放射源定位系统相结合使用，进一步提高探测
的精确度，提高探测的效率。

[0046] 根据本发明实施例提出的4π空间全景放射源定位系统，可以通过获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布得到分布信息，从而根据分布信息获得伽马射线的入射面信
息，并且根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重
建，以获取放射源在入射面的二维位置分布图，实现4π全景寻源，并且定位过程简单快速，
能够有效避免盲目搜索，提高了辐射源搜寻的效率，设备简单、降低制作成本。

[0047] 其次参照附图描述根据本发明实施例提出的4π空间全景放射源定位方法。

[0048] 图4是本发明实施例的4π空间全景放射源定位方法的流程图。

[0049] 如图4所示，该4π空间全景放射源定位包括以下步骤：

[0050] 在步骤S401中，获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布。

[0051] 在步骤S402中，根据每一个坐标维度的统计分布得到分布信息。

[0052] 在步骤S403中，根据分布信息获得伽马射线的入射面信息，根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建。

[0053] 在步骤S404中，获取放射源在入射面的二维位置分布图。

[0054] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据分布信息获得伽马射线的入射面信息，根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重建，进一
步包括：统计测量事件中每一个坐标维度的伽马射线入射深度信息；根据服从指数衰减分
布的维度作为入射面，并根据其他两个维度的坐标信息和传输矩阵信息获得放射源的二维
位置信息。

[0055] 需要说明的是，前述对4π空间全景放射源定位系统实施例的解释说明也适用于该实施例的4π空间全景放射源定位方法，此处不再赘述。

[0056] 根据本发明实施例提出的4π空间全景放射源定位方法，可以通过获取测量事件在每一个坐标维度的统计分布得到分布信息，从而根据分布信息获得伽马射线的入射面信
息，并且根据其他两个维度的坐标信息和入射面的准直器的传输矩阵信息进行二维图像重
建，以获取放射源在入射面的二维位置分布图，实现4π全景寻源，并且定位过程简单快速，
能够有效避免盲目搜索，提高了辐射源搜寻的效率，设备简单、降低制作成本。

[0057] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

[0058] 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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0059] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0060] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0061] 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
必须针对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
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0062] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

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