專利名稱：用于輻射源的精確空間定位的增強型伽馬成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于輻射源的精確空間定位的增強型伽馬成像裝置，尤其適用于輻 射環(huán)境中諸如維護、拆卸或檢驗操作的程序的準(zhǔn)備。這樣的裝置包括一伽馬照相機。
背景技術(shù)：
自二十世紀(jì)九十年代初期以來，申請人已研發(fā)出一種相對小型的伽馬成像裝置 ALADIN用于定位發(fā)射伽馬射線的輻射源。這樣的成像裝置輸出由伽馬影像形成的最終影 像，其中至少一個輻射源被表示為疊加在觀測場景的一可見光或準(zhǔn)可見光影像上的一偽彩 色光點。此輻射源的影像由伽馬照相機接收的伽馬射線的一強度分布組成，而此觀測場景 的可見光或準(zhǔn)可見光影像由此伽馬照相機本身或者由與此伽馬照相機相互作用的一輔助 性可見光或準(zhǔn)可見光的黑白感光或彩色感光照相機攝取。這樣的伽馬成像裝置輸出此裝置 觀測到的任意輻射源的位置信息。該準(zhǔn)可見光影像可以是一紅外線影像。圖1顯示這樣一伽馬成像裝置的一范例的剖視圖。它包含一伽馬照相機1，此伽 馬照相機1包含串聯(lián)的一針孔準(zhǔn)直器2、一閃爍器3、一組光子元件4，該組光子元件4含有 串聯(lián)的一影像增強管、一光纖縮減器及一 CCD檢測器。所述光子元件在圖中未顯示。該閃 爍器3及該組光子元件位于一殼體5中以避開來自該伽馬成像裝置觀測的至少一個輻射源 8的伽馬射線Y。在一備選實施例中，該針孔準(zhǔn)直器2可由一編碼掩?？紫?未顯示)替 代。編碼掩模伽馬照相機所具有的靈敏度高于針孔伽馬照相機的。該閃爍器3將接收到的伽馬射線R Y轉(zhuǎn)變成施加給該組光子元件4的光信號，該 組光子元件4將接收到的所述光信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于進行處理的電信號。該伽馬成像裝置可進一步包含附接到該伽馬照相機1上的一可見光或近可見光 感光輔助照相機6，其中光軸xl偏離該伽馬照相機1的視線軸x2，同時保持大致上與該伽 馬照相機1的視線軸x2平行。此配置所提供的優(yōu)勢在于能夠攝取該可見光或準(zhǔn)可見光影 像(下文中稱為該可見光影像)，同時攝取產(chǎn)生該伽馬影像的該伽馬射線。然而，其缺點在 于必須校正該可見光影像上的視差，使得經(jīng)校正的可見光影像看起來是以如同該伽馬影像 的視線方向攝取的。另一配置在專利申請案[1]中被予以描述，專利申請案[1]的出處在此說明書的 末尾，該視差校正由一瞄準(zhǔn)鏡系統(tǒng)以45°執(zhí)行，使該輔助照相機能夠觀測到視線軸與該伽 馬照相機的視線軸大致合成一條軸線的一視野。此配置對該瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的組裝相對復(fù)雜，該 瞄準(zhǔn)系統(tǒng)必須具有精確校準(zhǔn)的位置?？梢栽O(shè)想該伽馬照相機1在所述準(zhǔn)直器2上游處還包含一快門7。當(dāng)該準(zhǔn)直器2 是針孔型時，該快門7適于采用兩個位置一打開位置及一關(guān)閉位置。當(dāng)該快門7處于打開 位置時，該伽馬照相機1可以攝取觀測場景的可見光影像而當(dāng)該快門7處于關(guān)閉位置時，該 伽馬照相機1可以攝取伽馬射線，從而獲得伽馬影像。相同的攝取通道可被使用。然而，這 兩幅影像不能是同時的，因為必須將該快門7從一個位置切換到另一個位置。伽馬影像一般是一 8比特056灰度級)編碼數(shù)字影像。它可以根據(jù)在數(shù)十毫秒(實時速率)與數(shù)秒(所謂的準(zhǔn)實時速率)間變化的一攝取率來刷新?？梢岳鄯e多幅伽馬 影像得到一 16比特編碼的伽馬影像。使用的影像數(shù)常常在高輻射度情況下的數(shù)百到低輻 射度情況下的數(shù)千之間。當(dāng)攝取一伽馬影像時，該快門7關(guān)閉，因此不能同時攝取一可見影像。此影像能夠檢測一輻射源是否存在，但不能檢測到它的精確空間位置。經(jīng)驗表明 使用這樣的伽馬照相機，在0. 1 μ Gy/hr的整體環(huán)境中能保證檢測到輻射量率為10 μ Gy/hr 的一輻射源。此伽馬影像是在處理該組光子元件輸出的信號后獲得的，這些處理操作可能 由低通濾波及著色組成。在此配置中，該伽馬影像及該可見光影像因以相同軸線攝取而完全對齊。然而，它 們不是同時拍攝的，因為它們源自不同的快門狀態(tài)。最終影像是經(jīng)回溯處理獲得的。具有兩個位置的該快門7不能和該針孔準(zhǔn)直器伽馬照相機1 一起使用，這是因為 在使用一編碼掩模孔隙的情況下，在打開位置不能攝取任何適于進行處理的影像。在使用 一編碼掩?？紫兜那闆r下，使用一關(guān)閉的固定快門。在使用該編碼掩模伽馬照相機的情況 下，附接到該伽馬照相機的一輔助照相機必須用以獲取該可見光影像且該伽馬影像與該可 見光影像的疊加大概在實驗室定標(biāo)之后被執(zhí)行。另外，必須判定該伽馬成像裝置與該輻射 源之間的距離，這意味著一大限制。文獻(xiàn)[2]及[3]描述了針孔準(zhǔn)直器伽馬成像裝置的操作及性能，這些文獻(xiàn)的出處 在此說明書的末尾。參考文獻(xiàn)[4]及[5]描述了編碼掩?？紫顿ゑR成像裝置。參考的專利 申請案[6]描述了使該伽馬成像裝置增強所做測量的精準(zhǔn)度的額外儀器。參考文獻(xiàn)[7]及 [8]闡述該閃爍器及所述光子元件可如何由一機器可讀混合像素化半導(dǎo)體組成的一固體檢 測器替代。此固體檢測器也可以由一基本半導(dǎo)體矩陣組成。該固體半導(dǎo)體檢測器將接收的 該伽馬射線直接轉(zhuǎn)變成電信號。舉例而言，該半導(dǎo)體材料可以是硅或碲化鎘。在這兩種情 況中，該伽馬照相機不能攝取可見光影像，該輔助照相機必須被提供。該伽馬成像裝置還可包括一準(zhǔn)直伽馬光譜探針，其包含位于一伽馬光譜準(zhǔn)直器下 游的一伽馬光譜檢測器。該探針牢牢地連接到該伽馬照相機或該輔助照相機。圖1未顯示 一準(zhǔn)直伽馬光譜探針。該準(zhǔn)直伽馬光譜探針能夠在一預(yù)定時段內(nèi)對接收的該伽馬射線進行 能量測量并對該伽馬射線的數(shù)目進行計數(shù)，從而能夠識別及量化發(fā)出該伽馬射線的輻射性 元素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的就在于提出一種不具有上述缺點的伽馬成像裝置，這些缺點即需 要在該伽馬影像與該可見光影像間進行視差處理以及在離線模式中獲取最終影像。為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明關(guān)于一種伽馬成像裝置，其包含用于攝取一觀測場景之一伽馬射線影像(稱為一伽馬影像)的一針孔準(zhǔn)直器伽馬 照相機，該伽馬照相機提供有一前端面且具有一視線軸；用于攝取該觀測場景之一可見光影像的一輔助照相機。根據(jù)本發(fā)明，該輔助照相 機位于該伽馬照相機之該前端面的上游，且具有與該伽馬照相機之該視線軸大致合并的一 光軸，使得該可見光影像與該伽馬影像大體上同時以相同的視線方向來攝取。該伽馬成像裝置可進一步包含該輔助照相機與該伽馬照相機輸出之信號的采集與處理裝置，用于相對于該攝取動作大致上實時地提供該觀測場景之一最終影像給顯示裝 置，該最終影像是該可見光影像與位于該觀測場景中且在該攝取的伽馬影像上檢測出的一 或多個輻射源之一表示的一疊加。該表示是一著色斑點或一輪廓。該輔助照相機可安裝在一支撐部件上，該支撐部件特別地通過螺接或卡合來附接 到該伽馬照相機前端。該支撐部件大體上可以是一轉(zhuǎn)筒且具有大于該伽馬照相機之外徑的一外徑而能 夠螺接或卡合。因而裝備有該輔助照相機的該伽馬成像裝置仍是很小型的。有利的是該支撐部件由對可見光不透明的一材料制成以防止所述光進入該伽馬 照相機內(nèi)部。該支撐部件由密度足夠低的一材料制成，如鋁或塑料，以盡可能少地衰減來自該 觀測場景的該伽馬射線。該伽馬成像裝置可進一步包含牢固地連接到該支撐部件以及/或者該伽馬照相 機的一準(zhǔn)直光譜探針。該伽馬成像裝置可進一步在該前端面包含一任選地可移動快門，用于在它關(guān)閉時 產(chǎn)生伽馬影像或在它打開時產(chǎn)生可見光影像。該伽馬成像裝置可適于提供該觀測場景的一可見光影像。來自該伽馬照相機與該 輔助照相機的所述可見光影像重新對齊。本發(fā)明還關(guān)于一種用于定位一(具有如上)特征的伽馬成像裝置所觀測的一場景 中存在的一或多個輻射源的方法。其包含以下步驟大致上同時攝取該觀測場景的一可見光影像及來自所述輻射源的伽馬射線；利用攝取的該伽馬射線形成該觀測場景的一伽馬影像；通過以下步驟處理該伽馬影像而產(chǎn)生所述輻射源的一表示將該伽馬影像劃分成一或多個由像素組成的基本區(qū)，將至少一指示符分配給每個基本區(qū)，此指示符表達(dá)一基本區(qū)像素信號量；在所述基本區(qū)中判定該指示符大于一閾值的一或多個有效區(qū)；可取舍地，修剪所述有效區(qū)以顯示所述有效區(qū)的輪廓，所述有效區(qū)或其輪廓給出 該表不。將該可見光影像與該表示疊加以獲得該觀測場景的一最終影像；顯示該最終影像。在另一實施例中，該處理可進一步包含在所述基本區(qū)中判定該指示符小于該閾值的一或多個中性區(qū)；分配一零級給所述中性區(qū)像素；以一或多個閾值來進行閾值處理及以所述中性區(qū)及有效區(qū)之所述閾值為基礎(chǔ)進 行著色處理，所述中性區(qū)及有效區(qū)在進行閾值處理及著色處理之后給出該表示。該閾值處理在該濾波后面以便消除干擾。舉例而言，上述指示符是所述基本區(qū)之像素的一平均等級。


本發(fā)明在參考附圖，閱讀對實施例之范例的描述后將得以更清楚地理解，給出的 所述實施例僅是為了實現(xiàn)說明而非限制的目的，其中上述圖1是一已知伽馬成像裝置的一剖視圖。圖2A、2C、2D是根據(jù)本發(fā)明的伽馬成像裝置之范例在其組裝期間的三維視圖，圖 2B繪示一編碼掩模伽馬成像裝置1 ；圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的一伽馬成像裝置之范例的一剖視圖；圖4A到4C繪示用于定位出現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的一伽馬成像裝置所觀測的一場景中 的一個或多個輻射源的方法之范例的各步驟。各附圖中相同、類似或等效的部分具有相同的參考編號，以利于從一幅圖過渡到另一幅圖。為了使所述圖式更易讀，圖中表示的各部分未必遵照統(tǒng)一的比例。
具體實施例方式現(xiàn)在查看圖2A、2C、2D，所述圖式繪示出根據(jù)本發(fā)明的一伽馬成像裝置在組裝過程 中的各個視圖。它包含與圖1中所描述的參考編號為1的照相機非常相似的傳統(tǒng)伽馬照相 機10。它由如圖2A中的一針孔準(zhǔn)直器伽馬照相機組成。在圖2B中，此伽馬照相機是編碼 掩模型的，這幅圖不是本發(fā)明的一部分。該伽馬照相機10在針孔12端具有一前端面11。 在圖2C、2D中，該針孔端伽馬照相機的前端面未顯示。該伽馬照相機10要攝取一觀測場景 17的一伽馬影像。該伽馬照相機10具有一條視線軸χΓ。此伽馬成像裝置還包含對可見光或近可見 光(例如紅外線)敏感的一輔助照相機15。該輔助照相機15最好為一數(shù)碼照相機。該輔 助軸相機15包含一條光軸χ2’。該輔助照相機15牢固地連接到該伽馬照相機10的前端面 11，其光軸x2’與該伽馬照相機10的視線軸χΓ大致合成一條軸線。該伽馬照相機10與 該輔助照相機15以相同的視線方向來查看觀測場景17，該輔助照相機15相對于觀測場景 17位于該伽馬軸相機10的上游。醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中使用的大部分商業(yè)伽馬照相機包含具有平行通道的一準(zhǔn)直器，或 一編碼掩模準(zhǔn)直器。此配置提供出色的信號采集功能。針孔準(zhǔn)直器使得通過伽馬照相機 獲取適于作處理的一可見光影像能夠?qū)崿F(xiàn)，盡管影像的質(zhì)量一般。因此，如前文所述，在使 用同一個成像裝置的情況下，可以利用一個可移動的快門從可見光模式切換到伽馬射線模 式，可見光影像在此快門打開時被攝取而伽馬射線影像在此快門關(guān)閉時被攝取。然而，不能 同時獲取一可見光影像及一伽馬射線影像。萬一在此快門打開時大量的光到達(dá)該伽馬照相 機，可能會在所述感測器產(chǎn)生眩光及余輝現(xiàn)象。因而希望盡量減少該伽馬照相機在可見模 式中產(chǎn)生的影像數(shù)目。該輔助照相機15經(jīng)由在該伽馬照相機10的前端面11端附接到該伽馬照相機10 的一支撐部件16而牢固地連接到該伽馬照相機10。該輔助照相機15封裝在該支撐部件 16中。該輔助照相機15選擇小型相機。該伽馬照相機10卡合在該支撐部件16中或螺接 在該支撐部件16上。該支撐部件16由密度盡可能低的材料制成，以使來自處于該觀測場 景17中的一或多個輻射源22的伽馬射線Ry的衰減最小并導(dǎo)向該伽馬照相機10。舉例而言，適合的材料為鋁或塑料。不管伽馬照相機10的類型是什么都可以使用相同的支撐部 件16。換言之，該支撐部件16與多個伽馬照相機10的型號兼容。該針孔伽馬照相機10 在該前端面包含大致為錐形體的一準(zhǔn)直器而一編碼掩模伽馬照相機10的前端面大致為平 面。舉例而言，該支撐部件16采用轉(zhuǎn)筒形狀，該轉(zhuǎn)筒在一端為包含該輔助照相機的一外殼 18而在另一端包含一分隔室19，其中該伽馬照相機10的前端面11安裝在該分隔室19中。 再參考圖3?？商峁┮宦菁y20用于如圖3所示螺固在該伽馬照相機10上。該伽馬照相機 15的鏡片可與該支撐部件16對齊。該支撐部件16的外徑大于該伽馬照相機10的外徑而 能夠卡合。目的在于相對于單獨的伽馬照相機的直徑，不過分加大該伽馬成像裝置的直徑。 然而一旦該支撐部件16附接到該伽馬照相機10，該伽馬成像裝置所具有的長度相對于單 獨的伽馬照相機的長度就增加。該支撐部件16對于到達(dá)該輔助照相機15的可見光或近可見光是不透明的且足夠 緊密地附接到該伽馬照相機10以防止所述光進入該伽馬照相機10。這保護了該伽馬照相 機的閃爍器及影像增強器并延長其服務(wù)壽命。該伽馬照相機10的檢測器21不管是一 CXD還是一固態(tài)半導(dǎo)體檢測器，都包含多 個敏感元件或像素，每一個均輸出與位于該觀測場景17中的一個或多個伽馬輻射源22所 發(fā)射的伽馬射線RY的分布有關(guān)的一電信號。當(dāng)該檢測器21是一固態(tài)半導(dǎo)體檢測器時，來 自該檢測器21的信號既取決于其在該檢測器21表面上的位置又取決于該閃爍器(如果有 的話)或該檢測器的作用源的每秒的伽馬能量。根據(jù)本發(fā)明的該伽馬成像裝置可進一步包含牢固地連接到該支撐部件16以及/ 或者該伽馬照相機10的一準(zhǔn)直伽馬光譜探針23。該伽馬光譜探針17的方向是沿著一條軸 線x3’，該軸線x3’大致與該伽馬照相機10及該可見光照相機15的公共軸χΓ、x2’平行 但偏離它們。另外，可設(shè)想在該伽馬照相機10的前端面有一可選擇地可移動快門24。此快門使 該伽馬照相機在關(guān)閉時產(chǎn)生伽馬影像或在打開時產(chǎn)生可見光影像。使用該快門M能夠初 步校準(zhǔn)該照相機在伽馬模式及可見光模式中的視野。還存在有平行光束準(zhǔn)直器伽馬照相機。使用一平行光束準(zhǔn)直器的伽馬照相機不適于定位遠(yuǎn)距離的輻射源，例如距離該準(zhǔn) 直器超過1米。此類型的照相機在接觸或虛接觸時是優(yōu)選的，此準(zhǔn)直器與該源間的距離一 般在幾厘米到幾十厘米之間。使用一編碼掩模準(zhǔn)直器的伽馬照相機可適于觀測處于較遠(yuǎn)距離的輻射源，但當(dāng)所 述來源處于觀測視野附近時它們會造成偽跡產(chǎn)生的問題。因而發(fā)明人觀測到當(dāng)所述輻射源 相對于該伽馬照相機處于變化的距離時，所述距離從幾十厘米到幾十米，在觀測視野的任 一點，包括視野的界限附近，或在視野之外，相對于一編碼掩模配置或平行光束準(zhǔn)直器，此 針孔配置是較佳的。針孔配置能夠獲得具有無限遠(yuǎn)景深的一光學(xué)系統(tǒng)，即在不需要特別聚 焦的情況下，所述輻射源看起來將很清楚，而不管其相對于該伽馬成像裝置的距離是多少。另外，使用一針孔伽馬照相機就不需要使用復(fù)雜的解碼算法。根據(jù)本發(fā)明的該伽馬成像裝置還包含一顯示裝置沈及由該輔助照相機15與該伽 馬照相機10輸出的電信號的采集與處理裝置25。這些采集與處理裝置25包含兩個采集與 處理通道，一個稱為伽馬通道Vg而另一個稱為可見光通道Vv，這兩個通道相互作用而在該顯示裝置沈上輸出一最終影像If，此最終影像是該可見光照相機15沿著視線方向在一指 定時間攝取的一場景的一可見光影像。該最終影像If顯示出該伽馬照相機10大致在所述 指定時間以大致相同的視線方向攝取的一或多個輻射源22的一表示R的一疊加。視線方 向?qū)?yīng)于所述軸線xl’、x2’。這兩部照相機的所述光軸xl’、x2’在所述圖式中合并為一條 軸線。所述照相機的視野可以是不同的，但該可視照相機的視野最好比較大。該采集與處理裝置25包括可能傳統(tǒng)的一計算機影像處理系統(tǒng)。至少兩種處理模式可以使用，第一種稱為疊加模式而第二種稱為導(dǎo)引模式，稱為 合成模式的第三模式可能將這兩種模式部分地組合在一起。在所述處理模式中，可見光影 像Iv及形成伽馬影像Ig之基礎(chǔ)的伽馬射線大體上同時被攝取，它們對應(yīng)于同一觀測場景。 這些影像分別經(jīng)由通道Vv、Vg傳遞。首先將參考圖4A描述該疊加模式。在開始時間(t = 0)，該輔助照相機攝取該觀測場景的一可見光影像Iv (方框Bi) 且該伽馬照相機大體上同時攝取來自處于同一觀測場景中的一或多個輻射源的一伽馬射 線RY (方框B2)。此伽馬射線R γ將用來形成一伽馬影像Ig (方框B； )，但此伽馬影像Ig僅在對應(yīng) 于檢測器曝光時間的一時間texp之后形成。舉例而言，此曝光時間texp在0. 04秒到5秒 之間變化，最好是在0. 8秒到略微多于2秒之間。一旦該伽馬影像Ig在該檢測器上形成，它就被處理(方框B4)，該處理可包含至少 一低通濾波以消除噪音。該處理還包含利用一或多個閾值來進行閾值處理，在閾值處理之 后進行著色處理以根據(jù)該伽馬影像Ig的等級將不同的顏色分配給其中的所述像素，此著 色處理取決于所述閾值。所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員目前已知的其他處理可想象得到。此處 理產(chǎn)生所述輻射源的一表示R(方框BQ。所述輻射源對應(yīng)于該表示R中的著色斑點。該表示R疊加在該可見光影像Iv上(方框B6)，這就產(chǎn)生了最終影像If。所述著 色斑點分散在該可見光影像背景上。該最終影像If在時間t = texp+At時顯示在該顯示 裝置26上(方框B7)。形成該伽馬影像Ig到顯示該最終影像If所經(jīng)歷的時間Δ t非常短， 這取決于所使用的該處理裝置的性能與該照相機的曝光時間通常在幾毫秒到幾秒之間。根據(jù)本發(fā)明的該伽馬成像裝置接著可攝取另一伽馬射線RY且大致同時攝取同 一觀測場景的另一可見光影像Iv。兩連續(xù)伽馬影像的形成間的刷新時間大約在0. 04秒到 5秒之間。現(xiàn)在將參考圖4B描述該導(dǎo)引模式。在開始時間(t = 0)，該輔助照相機攝取該觀測場景的一可見光影像Iv(方框 Bll)且該伽馬照相機大體上同時攝取來自處于同一觀測場景中的一或多個輻射源的一伽 馬射線RY (方框B12)。此伽馬射線R γ將用來形成一伽馬影像Ig (方框Bi;3)，但此伽馬影像Ig僅在對應(yīng) 于該檢測器曝光時間的一時間texp之后形成在該檢測器。舉例而言，此曝光時間texp在 0. 04秒到5秒之間變化，最好是在0. 8秒到略微多于2秒之間。所形成的該伽馬影像Ig將被處理(方框B14)。它被劃分成一或多個具有像素的 基本區(qū)zb。每個基本區(qū)zb分配有至少一個表達(dá)出該基本區(qū)zb之每個像素中存在的信號量 的指示符II。為了達(dá)到此目的，可執(zhí)行一算術(shù)分析且該指示符Il可以是該基本區(qū)zb的每個像素的等級的算術(shù)平均值。可以使用其他指示符，諸如算術(shù)平均值的變異，或其他統(tǒng)計指 示符，諸如平均值或其他分位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差等。然后在所述基本區(qū)Zb中，判定該指示符Il大于一閾值Sl的一或多個有效區(qū)zu。 所述有效區(qū)ZU給出所述輻射源的一表示R。之后可在該可見光影像Iv上疊加該表示R。在一備選實施例中，每個有效區(qū)zu都可被修剪以顯示出該伽馬影像Ig的每個有 效區(qū)ZU的輪廓C。所述有效區(qū)ZU的輪廓給出了所述輻射源的表示。在此情況中，在該可見 光影像Iv上，只疊加該伽馬影像Ig的所述有效區(qū)zu的輪廓C。在上述兩種情況中，所述有 效區(qū)zu或所述有效區(qū)的輪廓產(chǎn)生所觀測之輻射源的一表示R。該表示R疊加在該可見光影像Iv上(方框B6)，這就產(chǎn)生了最終影像If。該最終影像If在時間t = texp+ Δ t時顯示在該顯示裝置洸上(方框B7)。形成 該伽馬影像Ig到顯示該最終影像If所經(jīng)歷的時間At非常短。它取決于所使用的該處理 裝置的性能與該照相機的曝光時間，通常在幾毫秒到幾秒之間?；緟^(qū)zb的數(shù)目、其幾何形狀及所述閾值Sl是可調(diào)整的且可由操作根據(jù)本發(fā)明 之該成像裝置的一操作員來選擇。該幾何形狀最好是多邊形。所述有效區(qū)zu是產(chǎn)生最強 輻射的區(qū)域。現(xiàn)在將參考圖4C描述該合成模式。在開始時間(t = 0)，該輔助照相機攝取該觀 測場景的一可見光影像Iv(方框B21)且該伽馬照相機大體上同時攝取來自處于同一觀測 場景中的一或多個輻射源的一伽馬射線RY (方框B2》。此伽馬射線R Y將用來形成一伽 馬影像Ig (方框B2!3)，但此伽馬影像Ig僅在對應(yīng)于該檢測器曝光時間的一時間texp之后 形成。舉例而言，此曝光時間texp在0. 04秒到5秒之間變化，最好是在0. 8秒到略微多 于2秒之間。所形成的該伽馬影像Ig將被處理(方框B24)。它被劃分成一或多個提供有像素 的基本zb。每個基本區(qū)Zb分配有至少一個表達(dá)出該基本區(qū)Zb之每個像素中存在的信號量 的指示符12。為了達(dá)到此目的，可執(zhí)行一算術(shù)分析且該指示符12可以是該基本區(qū)Zb之每 個像素的等級的算術(shù)平均值。可以使用其他指示符，諸如中值或其他分位數(shù)、方差，或所述 指示符隨時間的漸進。然后在所述基本區(qū)zb中，判定該指示符12小于一閾值S2的一或多 個有效區(qū)zu以及確定該指示符S2的一或多個有效區(qū)zu。然后所述中性區(qū)zn的像素指定 為零級。接著以所述中性區(qū)zn及有效區(qū)zu的一或多個閾值執(zhí)行閾值處理，后面接著進行 以所述閾值為基礎(chǔ)的著色處理?？梢韵氲皆陂撝堤幚碇坝袨V波處理。所述有效區(qū)zu及 所述中性區(qū)zn在閾值處理與著色處理之后產(chǎn)生所述輻射源的該表示R(方框B25)。該表示R疊加在該可見光影像Iv上(方框B26)，這就產(chǎn)生了最終影像If。該最終影像If在時間t = texp+ Δ t時顯示在該顯示裝置21上(方框B27)。所 述輻射源看起來像該可見光影像上的著色斑點。形成該伽馬影像Ig到顯示該最終影像If 所經(jīng)歷的時間At非常短。它取決于所使用的該處理裝置的性能與該照相機的曝光時間， 通常在幾毫秒到幾秒之間。根據(jù)本發(fā)明的該伽馬成像裝置接著可攝取另一伽馬射線且大致同時攝取同一觀 測場景的另一可見光影像Iv。攝取兩幅連續(xù)伽馬影像之間的刷新時間大約在0. 04秒到5 秒之間。
基本區(qū)zb的數(shù)目、其幾何形狀及所述閾值Sl是可調(diào)整的且可由操作根據(jù)本發(fā)明 之該成像裝置的一操作員來選擇。該幾何形狀最好是多邊形。所述有效區(qū)ZU是產(chǎn)生最強 輻射的區(qū)域。在本發(fā)明中，該成像裝置能夠同時攝取產(chǎn)生一伽馬影像的一伽馬射線及該同一觀 測場景中的一可見光影像。在先前技術(shù)中，不可以以同一視線方向來觀測該場景是因為該伽馬照相機與該輔 助照相機相對于彼此是軸向偏離的或者有一反射鏡。當(dāng)該伽馬影像在可見光模式及伽馬模 式中操作時，該可見光影像與產(chǎn)生該伽馬影像的該伽馬射線不是同時被攝取的。因而根據(jù)本發(fā)明之該伽馬成像裝置能夠在移動該伽馬照相機與該輔助照相機組 件時實時定位所述輻射源。因此可以獲取上面框住經(jīng)檢測之該輻射源的該觀測場景的一可 見光影像。在一備選實施例中，可以獲取該觀測場景的一可見光影像，疊加有經(jīng)檢測之所述 輻射源的一表示。另一實施例以該觀測場景的一特定點為目的且進行較長的測量。此較長測量的好處是產(chǎn)生出色的測量統(tǒng)計的影像累積。此模式包括比較緩慢地刷 新該最終影像，因為這和累積的影像數(shù)目有關(guān)。累積的影像數(shù)目可以任選地預(yù)定。如果根據(jù)本發(fā)明之該伽馬成像裝置中提供有一準(zhǔn)直光譜探針，則可以獲得對所檢 測之所述輻射源的量化。但是，此量化是在離線模式中獲得的。盡管本發(fā)明之多個實施例已被詳細(xì)呈現(xiàn)及描述，但可以理解的是可以在不脫離本 發(fā)明之范圍的情況下做各種改變及變更。參考文獻(xiàn)[1JFR-A-2 734 372[2] “ The development and improvement of the Aladin gamma camera to localize gamma activity in nuclear activities" , C. Le Goaller et al. , European Commission, Nuclear science and technology, EUR 18230,1998.[3] " On site nuclear video imaging " , C. Le Goaller et al. , Waste Management 1998, Tucson, USA, February 1998.[4] " Imaging systems :new techniques for decommissioning " , C. Maheet al.，ANS 2005，Denver, USA, August 2005.[5]" Recent progress in low-level gamma imaging" , C. Maheet al. , ICEM 2007, Bruges, Belgium, September 2007.[6]WO 2006/090035[7]" Gamma imaging :recent achievements and on-going developments", Le Goaller et al. , European Nuclear Conference 2005, Versailles, France,December 2005.[8] " First experimental tests with a CdTe photon counting pixel detector hybridized with a Medipix2 readout chip " , 0. Gal et al. , IEEE2003, Nuclear Science Symposium Conference Record, September 2007.
權(quán)利要求
1.一種伽馬成像裝置，其包含用于攝取一觀測場景(17)之一伽馬射線影像(稱為伽馬 影像)的一伽馬照相機(10)，該伽馬照相機提供有一前端面(11)且具有一視線軸(χΓ )， 以及用于攝取該觀測場景(17)之一可見光影像的一輔助照相機(15)，其特征在于該輔助 照相機(15)位于為一針孔準(zhǔn)直器伽馬照相機的該伽馬照相機(10)之該前端面(11)的上 游，該輔助照相機(15)具有與該伽馬照相機(10)之該視線軸(χΓ )大致合并的一光軸 (x2’)，使得該可見光影像與該伽馬影像大體上同時以相同的視線方向來攝取。
2.如權(quán)利要求1所述的伽馬成像裝置，其進一步包含該輔助照相機(15)與該伽馬照相 機(10)輸出之信號的采集與處理裝置(25)，用于相對于該攝取動作大致上實時地提供該 觀測場景(17)之一最終影像(If)給顯示裝置( )，該最終影像(If)是該可見光影像(Iv) 與位于該觀測場景(17)中且在該攝取伽馬影像上檢測出的一或多個輻射源0 之一表示 的一疊加。
3.如權(quán)利要求2所述的伽馬成像裝置，其中該表示(R)是一著色斑點或一輪廓。
4.如權(quán)利要求第1項到第3項中任一項所述的伽馬成像裝置，其中該輔助照相機(15) 安裝在一支撐部件(16)上，該支撐部件(16)，特別地通過螺接或卡合來附接到該伽馬照相 機(10)前端。
5.如權(quán)利要求4所述的伽馬成像裝置，其中該支撐部件(16)大體上是一轉(zhuǎn)筒且具有大 于該伽馬照相機(10)之外徑的一外徑而能夠螺接或卡合。
6.如權(quán)利要求第4項或第5項所述的伽馬成像裝置，其中該支撐部件(16)由對可見光 不透明的一材料制成以防止所述光進入該伽馬照相機(10)內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求第4項到第6項中任一項所述的伽馬成像裝置，其中該支撐部件(16)由 密度足夠低的一材料制成，如鋁或塑料，以使來自該觀測場景(17)的該伽馬射線盡可能少 地衰減。
8.如權(quán)利要求第1項到第7項中任一項所述的伽馬成像裝置，其進一步包含牢固地連 接到該支撐部件(16)以及/或者該伽馬照相機(10)的一準(zhǔn)直光譜探針03)。
9.如權(quán)利要求第1項到第8項中任一項所述的伽馬成像裝置，其進一步在該伽馬照相 機(10)之該前端面(11)包含一任選地可移動快門04)。
10.如上述權(quán)利要求任一項所述的伽馬成像裝置，其中該伽馬照相機(10)適于提供該 觀測場景的一可見光影像，來自該伽馬照相機(10)與該輔助照相機(1 的所述可見光影 像相對于彼此重新對齊。
11.一種用于定位如權(quán)利要求第2項到第10項中任一項所述的一伽馬成像裝置觀測的 一場景中存在的一或多個輻射源的方法，特征在于其包含以下步驟一大致上同時以相同的視線方向，由該伽馬照相機攝取來自所述輻射源02)的伽馬 射線(RY)及由該輔助照相機攝取該觀測場景的一可見光影像(Iv)，該輔助照相機位于該 伽馬照相機的上游，其光軸大致與該伽馬照相機之視線軸合并；一利用攝取的該伽馬射線形成該觀測場景的一伽馬影像(Ig)；一通過以下步驟處理該伽馬影像(Ig)而產(chǎn)生所述輻射源0 的一表示(R)——將該伽馬影像(Ig)劃分成一或多個由像素組成的基本區(qū)(zb)，——將至少一指示符(Il)分配給每個基本區(qū)(zb)，此指示符(Il)表達(dá)一基本區(qū)(zb) 信號量；——在所述基本區(qū)(zb)中判定該指示符(Il)大于一閾值(Si)的一或多個有效區(qū)(ZU)；——可取舍地，修剪所述有效區(qū)(ZU)以顯示所述有效區(qū)的輪廓(C)，所述有效區(qū)或其 輪廓給出該表示(R)。一將該可見光影像(Iv)與該表示(R)疊加以獲得該觀測場景(17)的一最終影像 (If)；一顯示該最終影像(If)。
12.如權(quán)利要求第11項所述的用于定位至少一輻射源的方法，其中該處理進一步包含一在所述基本區(qū)(zb)中判定該指示符(12)小于該閾值(S2)的一或多個中性區(qū)(zn)； 一分配一零級給所述中性區(qū)(zn)像素；一以一或多個閾值來進行閾值處理及以所述中性區(qū)及有效區(qū)之所述閾值為基礎(chǔ)進行 著色處理，所述中性區(qū)及有效區(qū)在進行閾值處理及著色處理之后給出該表示(R)。
13.如權(quán)利要求第11項或第12項中任一項所述的用于定位的方法，其中該閾值處理在 該濾波后面。
14.如權(quán)利要求第11項或第12項中任一項所述的用于定位的方法，其中該指示符 (II、1 是該基本區(qū)(zb)之像素的一平均等級。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種伽馬射線成像裝置，其包含用于攝取一觀測場景(17)之一伽馬射線影像(稱為伽馬影像)的一伽馬照相機(10)，該伽馬照相機提供有一前端面(11)且具有一視線(x1’)，以及用于攝取該觀測場景(17)之一可見光影像的一輔助照相機(15)。該輔助照相機(15)位于該伽馬照相機(10)之該前端面(11)且具有一光軸(x2’)，該光軸(x2’)與該伽馬照相機(10)之該視線(x1’)大體一致，使得該可見光影像與該伽馬影像幾乎同時以相同的視線來攝取。
文檔編號G01T1/164GK102057299SQ200980121807
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者克里斯多佛·勒果阿樂, 查里·馬埃 申請人:原子能與替代能源委員會