一种基于双编码板的伽马相机及其用于放射性物质定位的方法
专利汇可以提供一种基于双编码板的伽马相机及其用于放射性物质定位的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于双编码板的 伽 马 相机 及其用于 放射性 物质 定位 的方法，属于 辐射 探测技术和放射性监测领域，可以获得高于阵列探测器 像素 个数的高 分辨率 辐射图像。本发明包括：第一编码板、第二编码板、编码板切换装置、阵列探测器、探测器 位置 变换装置、 深度相机 、 数据采集 处理系统、屏蔽结构；利用两个编码板和一个阵列探测器，通过进行两次放射性成像并将图像 叠加 ，可以获得更高分辨的放射性图像，同时利用探测器得到的能谱和剂量数据，结合深度相机的距离检测功能，可以实现放射性物质的位置、种类、活度、剂量的测定，实现一种多功能多用途的放射性位置定位方法。，下面是一种基于双编码板的伽马相机及其用于放射性物质定位的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于双编码板的伽马相机，其特征在于，包括：数据采集处理系统(1)、阵列探测器(2)、探测器位置变换装置(3)、第一编码板(4)、屏蔽结构(5)、第二编码板(6)、深度相机(7)、编码板切换装置(24)；数据采集处理系统(1)、阵列探测器(2)、探测器位置变换装置(3)都位于屏蔽结构(5)围成的六面体空间内，屏蔽结构(5)六个面中的前端一面用编码板代替，数据采集处理系统（1）固定在屏蔽结构后端内侧，探测器位置变换装置(3)固定在数据采集处理系统（1）的前端，阵列探测器（2）固定在探测器位置变换装置(3)上，深度相机(7)固定在屏蔽结构(5)的底侧，编码板切换装置(24)分别与屏蔽结构5的前端两侧边连接，第一编码板(4)和第二编码板(6)分别通过编码板切换装置(24)与屏蔽结构(5)连接，数据采集处理系统(1)置于阵列探测器(2)后端，阵列探测器(2)通过利用数据线连接到数据采集处理系统(1)，数据采集处理系统(1)包括数据获取模块、数据传输模块和数据处理模块，数据采集处理系统(1)通过所述数据传输模块与数据处理装置与阵列探测器(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于双编码板的伽马相机，其特征在于，第一编码板(4)为基于16阶编码阵列的31阶嵌套编码板，第二编码板(6)为基于17阶修正均匀冗余阵列的33阶嵌套阵列。
3.根据权利要求1或2所述的基于双编码板的伽马相机，其特征在于，阵列探测器(2)探测单元的大小与编码板的孔径单元大小相同。
4.根据权利要求1或2所述的基于双编码板的伽马相机，其特征在于，阵列探测器(2)为阵列式辐射探测器，阵列探测器(2)的探测材料为有机闪烁晶体、无机闪烁晶体、半导体或气体电离室，阵列探测器(2)的阵列结构为线阵式、像素式或多层阻性板式。
5.根据权利要求1所述的基于双编码板的伽马相机，其特征在于，所述的数据获取、传输、处理模块的设计和搭建采用的核心部件为ASIC芯片、FPGA芯片、PCB板、ARM板、Windows主板、无线射频模块、GPRS数据传输模块中的一种或几种组合。
6.一种基于双编码板的伽马相机用于放射性物质定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：首先将第一编码板和处于位置一处的阵列探测器结合成第一伽马相机，对待测区域放射性物质进行成像，所述位置一为阵列探测器所在平面的中心位置，该位置与第一编码板平行且二者中心点连线垂直于探测器；
步骤2：将所述阵列探测器移动到位置二处，将第二编码板与所述移动后的阵列探测器结合成第二伽马相机，对待测区域放射性物质进行成像，所述位置二为所述阵列探测器所在平面的左上、左下、右上、右下四个角落中的某一个方向平移半个探测器像素大小；
步骤3：保持伽马相机方向和位置不变，利用深度相机对待测区域进行光学成像并测量待测区域与成像系统的距离；
步骤4：利用数据采集处理系统将第一伽马相机和第二伽马相机获得的放射性成像结果进行叠加，获得高空间分辨放射性成像结果；
步骤5：利用数据采集处理系统将步骤4获得的高空间分辨放射性成像结果与步骤3获得的光学成像结果进行配准，获得能够直接指示出放射性物质空间位置的复合图像；
步骤6：利用阵列探测器测到的伽马能谱数据和深度相机测得的距离信息，计算出放射性物质的核素种类、放射性活度、剂量率。
7.根据权利要求6所述的基于双编码板的伽马相机用于放射性物质定位的方法，其特征在于，步骤1和步骤2中所述第一编码板、所述第二编码板分别与所述阵列探测器结合构成第一伽马相机和第二伽马相机时，所述第一编码板、所述第二编码板的中心点所处位置相同，均位于处于位置一处的阵列探测器的正前方。
8.根据权利要求6所述的基于双编码板的伽马相机用于放射性物质定位的方法，其特征在于，步骤3中所述深度相机在使用前通过校准使得深度相机与第一伽马相机的视野中心重合，确保伽马相机和深度相机对同一个区域进行成像，同时深度相机的光学成像视野角大于等于伽马相机的视野角，确保光学可成像区域大于等于伽马相机的可成像区域。
9.根据权利要求6所述的基于双编码板的伽马相机用于放射性物质定位的方法，其特征在于，步骤4中所述将第一伽马相机和第二伽马相机获得的放射性成像结果进行叠加时，将第二伽马相机获得的17阶放射性图像与第一伽马相机获得的16阶图像的每一像素分割成四份并按照中心点对齐，直接进行数值相加，获得一幅新的放射性图像。
10.根据权利要求6所述的基于双编码板的伽马相机用于放射性物质定位的方法，其特征在于，步骤6中利用阵列探测器测得的伽马能谱数据分析放射性核素种类的方法包括寻峰匹配法、对称零面积法、人工神经网络方法或机器学习方法；通过阵列探测器测得的剂量率和距离信息反推放射性核素活度和种类的方法为利用核素识别结果判断伽马射线能量，利用特征伽马射线计数和距离平方反比关系反推放射性物质活度和一米远处空气剂量率。
一种基于双编码板的伽马相机及其用于放射性物质定位的
方法
技术领域
背景技术
发明内容
2通过利用数据线连接到数据采集处理系统1，数据采集处理系统1包括数据获取模块、数据传输模块和数据处理模块，数据采集处理系统1通过所述数据传输模块与数据处理装置与阵列探测器2相连接。
步骤2：将所述阵列探测器移动到位置二处，将第二编码板与所述移动后的阵列探测器结合成第二伽马相机，对待测区域放射性物质进行成像，所述位置二为所述阵列探测器所在平面的左上、左下、右上、右下四个角落中的某一个方向平移半个探测器像素大小；
步骤3：保持伽马相机方向和位置不变，利用深度相机对待测区域进行光学成像并测量待测区域与成像系统的距离；
步骤4：利用数据采集处理系统将第一伽马相机和第二伽马相机获得的放射性成像结果进行叠加，获得高空间分辨放射性成像结果；
步骤5：利用数据采集处理系统将步骤4获得的高空间分辨放射性成像结果与步骤3获得的光学成像结果进行配准，获得能够直接指示出放射性物质空间位置的复合图像；
步骤6：利用阵列探测器测到的伽马能谱数据和深度相机测得的距离信息，计算出放射性物质的核素种类、放射性活度、剂量率。
步骤4中所述将第一伽马相机和第二伽马相机获得的放射性成像结果进行叠加时，将第二伽马相机获得的17阶放射性图像与第一伽马相机获得的16阶图像的每一像素分割成四份并按照中心点对齐，直接进行数值相加，获得一幅新的放射性图像；
步骤5中的图像配准采用的方法为基于灰度信息的方法、基于空间变换域的方法或基于图像特征的方法，图像配准所采用的计算平台为OpenCV计算机视觉库、ArcGIS或MATLAB中；
步骤6中利用阵列探测器测得的伽马能谱数据分析放射性核素种类的方法包括寻峰匹配法、对称零面积法、人工神经网络方法或机器学习方法；通过阵列探测器测得的剂量率和距离信息反推放射性核素活度和种类的方法为利用核素识别结果判断伽马射线能量，利用特征伽马射线计数和距离平方反比关系反推放射性物质活度和一米远处空气剂量率；
以上基于双编码板的伽马相机用于放射性物质定位方法中还利用了用于远程控制伽马相机和深度相机的上位机下位机系统、无线通信模块、GPS定位系统；上位机系统指的是操作人员远程操控时使用的软硬件系统，用于远程控制伽马相机和深度相机进行测量，控制探测器位置变换装置和编码板切换装置。下位机系统指的是安装在伽马相机上的用于接收上位机系统发出的控制指令的软硬件系统。无线通信模块用于信号传输和指令发送，GPS定位系统用于实时定位伽马相机地理位置，安装在伽马相机下位机系统上。
图3是本发明中第一编码板和第二编码板的孔径排列示意图，其中，301为第一编码板孔径排列示意图，302为第二编码板孔径排列示意图；
图4是本发明实施例中将阵列探测器从位置一移动到位置二的结构装置示意图；
图5是本发明实施例中第一编码板和阵列探测器构成第一伽马相机并对中心位置处放射源进行成像的示意图；
图6是本发明实施例中第二编码板和阵列探测器构成第二伽马相机并对中心位置处放射源进行成像的示意图；
图7是本发明实施例中对第一伽马相机、第二伽马相机的成像结果进行叠加获得可以更高精度显示放射源位置的辐射图像；
图中，1为数据采集系统，2为阵列探测器，3为探测器位置变换装置，4为第一编码板，5为屏蔽结构，6为第二编码板，7为深度相机，8为搭载阵列探测器平台，9为电磁铁，10 为金属轴，11为阵列探测器中间4×4个像素a，12为第一编码板中间3×3个单元，13为放射源位置a，14为阵列探测器中间4×4个像素b，15为第二编码板中间3×3个单元，16为17阶阵列探测器，17为放射源位置b，18为第二伽马相机获得的17阶辐射热点图像，19为第二伽马相机获得的17阶辐射热点图像右上角16×16个像素,20为第一伽马相机获得的16阶辐射热点图像,21为第二伽马相机获得的17阶辐射热点图像右上角16×16个像素中间4×4个像素，22为第一伽马相机获得的16阶辐射热点图像中间4×4个像素，23为放射源在辐射热点图象上的对应位置，24为编码板切换装置。
具体实施方式
步骤202：将所述阵列探测器移动到位置二处，将第二编码板与所述移动后的阵列探测器结合成第二伽马相机，对待测区域放射性物质进行成像，所述位置二为所述阵列探测器所在平面的左上、左下、右上、右下四个角落中的某一个方向平移半个探测器像素大小；
步骤203：保持伽马相机方向和位置不变，利用深度相机对待测区域进行光学成像并测量待测区域与成像系统的距离；
步骤204：利用数据采集处理系统将第一伽马相机和第二伽马相机获得的放射性成像结果进行叠加，获得高空间分辨放射性成像结果；
步骤205：利用数据采集处理系统将步骤4获得的高空间分辨放射性成像结果与步骤3获得的光学成像结果进行配准，获得能够直接指示出放射性物质空间位置的复合图像；
步骤206：利用阵列探测器测到的伽马能谱数据和深度相机测得的距离信息，计算出放射性物质的核素种类、放射性活度、剂量率。
步骤4中所述将第一伽马相机和第二伽马相机获得的放射性成像结果进行叠加时，将第二伽马相机获得的17阶放射性图像与第一伽马相机获得的16阶图像的每一像素分割成四份并按照中心点对齐，直接进行数值相加，获得一幅新的放射性图像；
步骤5中的图像配准采用的方法为基于灰度信息的方法、基于空间变换域的方法或基于图像特征的方法，图像配准所采用的计算平台为OpenCV计算机视觉库、ArcGIS或MATLAB中；
步骤6中利用阵列探测器测得的伽马能谱数据分析放射性核素种类的方法包括寻峰匹配法、对称零面积法、人工神经网络方法或机器学习方法；通过阵列探测器测得的剂量率和距离信息反推放射性核素活度和种类的方法为利用核素识别结果判断伽马射线能量，利用特征伽马射线计数和距离平方反比关系反推放射性物质活度和一米远处空气剂量率。
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