同步定位放射性物质的检查系统和方法
技术领域
本发明涉及对相对移动目标的扫描成像过程,特别是涉及一种在扫描成像过程定位放射性物质的系统和方法。
背景技术
X射线成像车辆检查系统用于检查车辆,通过X射线穿透被扫描车辆,形成车辆的X射线图像,检查人员通过X射线图像不接触且无损地检查车辆的内部细节,不用打开集装箱也能查看集装箱内装载的货物。放射物质检查系统通过被动检测方式检查车辆中藏匿的放射性物质,当车辆通过检查系统时,如果存在放射性物质会发出报警,并给出放射性物质在车辆中的大体位置。
在现场实际使用时,车辆首先通过放射物质检查系统(RM)检查放射性物质是否存在,然后再进行X射线扫描。在放射性物质检查中,放射性物质探测是从车辆到达X射线的扫描成像装置开始,车辆完全通过扫描成像装置后结束,中间会通过遮挡探头的时间及车长来计算车辆移动速度,最终给出放射性物质在车辆的具体位置,该过程包括报警开始、报警高峰和报警结束。通过接口将上述信息传递给X射线检查系统。在X射线图像检查系统中,当加速器出束时,探测器开始收集数据,当加速器停止出束时,探测器停止采集,保存完整图像。X射线图像与设备扫描的开始时间、结束时间,以及当前扫描的出束频率和扫描设备的移动速度有关。X射线检查系统将放射性物质检查结果中放射性物质的位置,映射到X射线图像中,在对图像进行检查时,能够直观的看到放射物质在车辆的哪个位置,以便开箱人员迅速找到放射源。
在实际的使用中,在对X射线进行扫描时,往往先出束,待加速器剂量稳定后,才开始移动扫描设备,对被检车辆进行扫描。因此在X射线图像的前面会有一段空气值而不是一开始就扫描到车体。此外,由于被扫描车辆停放位置,在扫描时,可能会导致扫描了车辆的前端或后端的很长的一段空白,也会使得X射线扫描图像的最左或最右侧不是被扫描的车体。而在放射性物质检测中,是以车头为检测开始,给出放射性物质在车辆中的具体位置。由于这两种检查的起始点不同,使得X射线检查系统无法定位被扫描车辆在X射线图像中的精确位置,只能以图像开始的位置作为车头的位置,所以,在将RM检查结果对应到X射线图像时,由于这两种检查的起始点不同、两种检查图像的压缩比不同,会产生较大的偏差。另外,车辆在通过放射性物质检查系统时,如果不保持匀速运动,也将影响到RM系统计算车速的结果,进而影响到检查结果。
另外,由于两套系统独立工作,会产生两套系统检查结果一一对应的误差。在实际工作时,可能存在多辆集卡顺序通过RM检查系统,产生一些检查结果。而后在进行X射线检查系统时,这些车辆可能会自己调整被检查的顺序,或者个别车辆不进行X射线检查,直接开走。此时,都有可能造成X射线检查图像与RM结果对应错误的问题。
发明内容
考虑到现有技术中的问题,提出了一种定位放射性物质的系统和方法。
在本发明的一个方面,提出了一种定位放射性物质的系统,包括:扫描成像装置,包括产生X射线的射线源和接收穿透被检目标的X射线的探测设备,所述射线源通过向所述被检目标发射X射线来对所述被检目标进行成像;放射性探测器,与所述扫描成像装置的扫描过程同步地探测所述被检目标中是否包含放射性物质;其中,在所述放射性探测器探测到放射性物质的情况下,在所述扫描成像装置得到的X射线图像中标注所述放射性物质在所述被检目标的图像中的实际位置。
根据一些实施例,所述放射性探测器被设置为在所述被检目标的移动方向上与所述射线源的主束之间相距预定的距离。
根据一些实施例,在所述扫描成像装置开始扫描所述被检目标的同时,所述放射性探测器开始探测,并记录下扫描开始时间;当探测到放射性物质时,将探测到放射性物质距离扫描开始时间的时间间隔发送给所述扫描成像装置作为放射性物质报警开始时间,并且当探测到放射性物质辐射结束时,分别将报警高峰时间和报警结束时间发送给所述扫描成像装置,然后所述扫描成像装置基于所述扫描开始时间、所述报警开始时间、所述报警高峰时间和所述报警结束时间计算放射性物质在所述被检目标的图像中的实际位置;所述报警高峰时间是指放射性探测器探测到放射性物质峰值的时间距离扫描开始时间的时间间隔;所述报警结束时间是指放射性探测器不再探测到放射性物质的时间距离扫描开始时间的时间间隔。
根据一些实施例,通过设置在所述扫描成像装置的射线源扫描平面相应位置的传感器来确定所述被检目标已被扫描。
根据一些实施例,通过同步信号来控制所述扫描成像装置和所述放射性探测器同时工作。
根据一些实施例,响应于对所述射线源施加高压,来触发所述放射性探测器开始工作。
根据一些实施例,所述扫描开始时间记为T1,所述扫描结束时间记为T2,由此得到全部的扫描图像的时间为T;所述扫描成像装置从所述放射性探测器得到放射性物质报警开始信息、报警高峰信息、报警结束信息,分别记为Ts、Tm、Te,所述Ts、Tm、Te分别为所述报警开始时间、报警高峰时间、报警结束时间与扫描开始时间T1的时间间隔;通过计算Ts/T、Tm/T、Te/T来得到报警开始、报警高峰、报警结束在整个扫描过程中的比例;所述扫描成像装置在扫描结束后,从其探测设备获得总列数N,用总列数分别乘以上述的各个比例Ts/T、Tm/T、Te/T,分别得到在图像中对应的报警开始、报警高峰和报警结束对应的列数Ns、Nm、Ne;以扫描开始时间T1在图中的对应位置沿成图方向顺推Ns、Nm、Ne列分别得到报警开始、报警高峰、报警结束在图像中对应的位置。
根据一些实施例,基于所述放射性探测器与所述扫描成像装置的探测设备在相对移动方向上的距离对上述的报警开始、报警高峰和报警结束的列数Ns、Nm、Ne进行校正,或对扫描开始时间T1在图上的对应位置作校正。
根据一些实施例,所述放射性探测器在所述射线源发出的两个射线脉冲之间的时间间隔中进行放射性探测,以规避所述射线源的干扰。
根据一些实施例,所述的系统还包括速度探测器,在所述扫描成像装置静止而所述被检目标运动的情况下,测量所述被检目标在检测过程中的速度,所述扫描成像装置根据从所述速度传感器接收的有关被检目标的移动速度来控制对扫描图像的重建,并根据所述移动速度来修正扫描图像数据。
根据一些实施例,所述被检目标以预定速度相对于所述系统运动:如果被检目标处于该预定速度范围上限时,所述扫描成像装置按照射线源的出束频率进行采样;如果被检目标低于该预定速度范围上限时,所述扫描成像装置处于过采样状态,采用插值法或卷积法对图像进行重构。
在本发明的另一方面,提出了一种定位放射性物质的方法,包括步骤:利用扫描成像装置对被检目标进行成像,所述扫描成像装置包括产生X射线的射线源和接收穿透被检目标的X射线的探测设备,所述射线源通过向所述被检目标发射X射线来对所述被检目标进行成像;与所述扫描成像装置的扫描过程同步地探测所述被检目标中是否包含放射性物质;在所述放射性探测器探测到放射性物质的情况下,在所述扫描成像装置得到的X射线图像中标注所述放射性物质在所述被检目标的图像中的实际位置。
上述方案解决了现有技术中存在的定位放射性物质的位置精度不高的问题,提高在X射线图像中显示放射源位置的精度,也就是减少将放射性物质检查结果映射到X射线图像时,由于扫描方式等原因产生的偏差。
此外,根据上述方案,能够在对图像进行扫描的同时,完成放射物质检查。避免了由于两套系统分别独立运行,导致两套系统的检查结果在一一对应时,可能出现的错误。
附图说明
为了更好的理解本发明,将根据以下附图对本发明的实施例进行描述:
图1A和图1B是根据本发明一个实施方式的检查系统的结构示意图;
图2示出了射线源的出束脉冲与RM探测间隔之间的关系;
图3示出了根据本发明实施例的定位放射性物质的位置的过程中时序图;
图4示出了根据本发明实施例的RM设备与扫描成像装置之间的设置关系的示意图;
图5示出了根据本发明实施例的系统中得到的图像的例子;
图6示出了根据本发明实施例的系统的结构示意图。
附图没有对实施例的所有电路或结构进行显示。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或特征。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本发明。在以下描述中,为了提供对本发明的透彻理解,阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中,为了避免混淆本发明,未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解,当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时,它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
根据本发明的一些实施例,针对现有技术中定位放射性物质的位置精度不高的问题,提出了一种定位放射性物质的系统,它包括:扫描成像装置和放射性探测器。扫描成像装置包括产生X射线的射线源和接收穿透被检目标的X射线的探测设备,所述射线源通过向所述被检目标发射X射线来对所述被检目标进行成像。放射性探测器与所述扫描成像装置的扫描过程同步地探测所述被检目标中是否包含放射性物质。在所述放射性探测器探测到放射性物质的情况下,在所述扫描成像装置得到的X射线图像中标注所述放射性物质在所述被检目标的图像中的实际位置。这样,当对诸如车辆这样的移动目标(即被检目标)进行检查时,在存在放射性物质的情况下,将其准确地定位在该目标的图像上。
图1A和图1B是根据本发明一个实施方式的检查系统的结构示意图。如图1A所示,射线源110产生X射线,经过准直器120准直后,对移动的卡车140进行安全检查,由探测器150接收穿透卡车的射线,得到透射图像。在进行上述检查的同时,还利用设置的放射性探测器(RM探测器)130探测卡车140上是否包含有放射性物质。在RM探测器130探测到放射性物质的情况下,在扫描成像装置得到的X射线图像中标注放射性物质在卡车140的图像中的实际位置。
根据一些实施例,改变现有的放射物质检查系统工作方式,将放射物质检查系统很好的融入到X射线图像系统的工作流程中,解决两个检查结果映射偏差的问题。例如,在硬件安装时,将RM探测器130安装在加速器(或其他类型射线源)主束旁边,并尽量靠近。确保在进行检查时,加速器和RM设备(比如RM探测器)可以同时工作,检查被扫描车辆,如图1A所述。当进行X射线扫描时,可以从车头开始扫描,此时,被扫描车辆先经过RM探测系统,然后通过加速器主束;也可以从车尾开始扫描,此时,被扫描车辆先通过加速器主束,然后再通过RM探测系统。
此外,在进行X射线及RM探测检查的过程中,加速器与RM探测器130同时工作,其中RM探测器在加速器出束的两个脉冲中间的不出束时间进行探测,如图2所示,以避免加速器发出的射线对RM探测器的干扰。加速器每次脉冲的出束时间,大概在几个微秒,此时加速器会产生辐射,影响RM探测。两个脉冲之间的时间即为加速器触发周期,以出束频率40hz为例,大概在25毫秒左右。其中RM系统通过加速器触发信号线,能够得知加速器触发的时机,然后规避加速器触发的时刻,进行放射物质探测。
在其他实施例中,可以通过设置在扫描成像装置的射线源扫描平面相应位置的传感器来确定所述被检目标已被扫描,或者通过同步信号来控制扫描成像装置和放射性探测器同时工作。或者,响应于对射线源施加高压,来触发放射性探测器开始工作。当然对于加速器/射线源和RM探测器的同步控制不局限于上述的方法,只要能够使加速器/射线源与RM探测器同步不干扰地工作方式均在被发明的保护范围之内。
根据一些实施例,不由RM系统(包括RM探测器)计算放射物质位置信息,RM探测仅仅将探测到放射性物质的时间发送给X射线检查系统,由X射线检查系统计算放射性物质在X射线图像中的精确位置。例如,X射线检查系统在开始扫描被检车辆时,发送命令通知RM系统。RM系统记录下扫描开始时间,当检测到放射性物质时,将检测到放射性物质距离扫描开始的时间间隔(单位是毫秒)发送给X射线检查系统;当检测到放射性物质辐射结束时,分别将检测高峰和结束时的时间(此时间为距离开始扫描图像的时间间隔)发送给X射线检查系统。
然后,X射线检查系统综合各个信息计算放射性物质位置。例如,X射线系统知道本次扫描的开始和结束时间,然后从RM系统得到检测到放射性物质时的距离开始扫描的时间间隔,并且,X射线出束的频率是不变的,扫描的速度也是恒定的。因此,可以得到放射性物质在X射线图像上的对应关系,如图3所示。
由于RM设备安装位置不可能与加速器主束重合,总会有一定的偏差,如图4所示,d为两者之间的偏差。当RM检测的放射性物质高峰,也就是放射性物质最接近RM设备的时候,此时,X射线扫描图像上显示的加速器主束位置。又因为RM是以时间作为报警信息传递给X射线系统,X射线检查系统会认为此时,在加速器主束位置有放射性物质,与真实的放射性物质位置会有一个偏差d。因此,需要在计算时,将此偏差进行补偿。
例如,X射线检查系统计算精确位置方法如下:
1、X射线检查系统在开始扫描时,记录当前的时间T1,在扫描结束时,记录当时的时间为T2,由此得到全部的扫描图像的时间为T=T2-T1。
2、X射线检查系统从RM系统得到放射性物质报警开始、高峰、结束信息,此信息为距离开始扫描(T1)时的时间间隔,单位为毫秒。即,可以得到报警开始、高峰、结束距离开始扫描时的时间跨度,分别为Ts、Tm、Te。
3、通过Ts/T、Tm/T、Te/T可以得到报警开始、报警高峰、报警结束在整个扫描过程中的比例。
4、扫描成像装置在扫描结束后,从探测设备获得总列数N,用总列数分别乘以上述的各个比例Ts/T、Tm/T、Te/T,分别得到在图像中对应的报警开始、报警高峰和报警结束对应的列数Ns、Nm、Ne;以扫描开始时间T1在图中的对应位置沿成图方向顺推Ns、Nm、Ne列分别得到报警开始、报警高峰、报警结束在图像中对应的位置。例如,X射线检查系统在扫描结束后,可以知道本次扫描从探测器获得的总列数N。用总列数分别乘以第3步得到的各个比例,可以得到在图像中对应的报警开始列数Ns、Nm、Ne,此时得到的列数未考虑RM设备与加速器主束间的偏差。
5、X射线扫描图像一列数据会对应实际扫描的物理尺寸d,单位为毫秒。例如,扫描一辆集卡,总共产生了n列的X射线图像,对应的扫描的实际集卡长度大致为n*d。d的值预先写入数据库中,供整个X射线扫描系统使用。
6、基于放射性探测器与扫描成像装置的探测设备在相对移动方向上的距离对上述的报警开始、报警高峰和报警结束的列数Ns、Nm、Ne进行校正,或对扫描开始时间T1在图上的对应位置作校正。例如,如图4所示,预先测量RM探头与加速器主束之间的物理距离Lo。如果从车头向车尾扫描,则报警开始位置Ls=Ns*d+Lo,报警高峰位置Lm=Nm*d+Lo,报警结束位置Le=Ne*d+Lo。如果从车尾向车头扫描,则报警开始位置Ls=Ns*d-Lo,报警高峰位置Lm=Nm*d-Lo,报警结束位置Le=Ne*d-Lo。这些位置信息记录在数据库中。
根据上述的实施例,在X射线扫描时,同时进行放射性物质检查,解决了两套系统的检查结果一一对应的问题。此外,根据加速器出束时间进行定位,可以将车头前面及车尾后面扫描的空气也计算进去,不需要对X射线扫描再做限制。传统方式,需要在车头位置开始出束,在车尾停止出束,在实际使用中,比较难操作。再者,扫描设备移动速度稳定,避免了RM测速误差。同时,将车速、频率、探测器晶体等信息考虑进来,提高了精度。
图5示出了根据本发明实施例的系统的结构示意图。如下图5所示,红圈为放射源。图像下部的绿条部分为RM报警信息,绿色为安全,黄色为RM报警,红色为报警高峰,即放射源位置。
图6示出了本发明实施例的系统部署图。如图6所示,其中加速器610和探测器650为硬件设备,数据采集与控制模块651与探测器650进行连接并控制探测器650,控制装置611与加速器610连接并控制加速器610出束和停束,RM探测装置620与加速器610连接取得相关控制信息。图像检查站680和运行检查站670为扫描设备配套的工作站,通过交换机660与数据采集和控制模块651连接并进行通信,图像结果可以通过打印机690打印出来。扫描仪671与运行检查站670连接。RM终端621与运行检查站670连接,并通过硬件连接线连接RM探测装置620。其中,RM终端也可以通过交换机与运行检查站通信。
借助于上述的系统,在一些实施例中,加速器610产生X射线,穿透被检目标的X射线,被探测器650接收以对被检目标进行成像。诸如RM探测装置620之类的放射性探测器与包括加速器610和探测器650以及数据采集与控制模块651的扫描成像装置的扫描过程同步地探测被检目标中是否包含放射性物质。在放射性探测器探测到放射性物质的情况下,在所述扫描成像装置得到的X射线图像中标注所述放射性物质在所述被检目标的图像中的实际位置。这样,当对诸如车辆这样的移动目标进行检查时,在存在放射性物质的情况下,将其准确地定位在该目标的图像上。
此外,在其他实施例中,还可以设置速度传感器,在扫描成像装置静止而卡车运动的情况下,测量卡车在检测过程中的速度,扫描成像装置根据从速度传感器接收的有关卡车的移动速度来控制对扫描图像的重建,并根据移动速度来修正扫描图像数据。例如,卡车以预定速度相对于系统运动:如果卡车处于该预定速度范围上限时,扫描成像装置按照射线源的出束频率进行采样;如果卡车低于该预定速度范围上限时,扫描成像装置处于过采样状态,采用插值法或卷积法对图像进行重构。
以上的详细描述通过使用示意图、流程图和/或示例,已经阐述了定位放射性物质的系统和方法的众多实施例。在这种示意图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下,本领域技术人员应理解,这种示意图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种结构、硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个实施例中,本发明的实施例所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而,本领域技术人员应认识到,这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中,实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如,实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序),实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如,实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序),实现为固件,或者实质上实现为上述方式的任意组合,并且本领域技术人员根据本公开,将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外,本领域技术人员将认识到,本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发,并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何,本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于:可记录型介质,如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等;以及传输型介质,如数字和/或模拟通信介质(例如,光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明,但应当理解,所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质,所以应当理解,上述实施例不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。