CN110596746B - 使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了剂量当量仪自动测试/校准/检定装置及其使用方法，所述装置包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元；所述使用方法包括以下步骤：S1按装置所述的结构进行布局；S2在相同条件下采集一组图像；S3将字符与背景区分割出来；S4将字符二值化；S5处理为结果或/和结论；S6处理为证书。本发明优点和有益效果：可不分节假日连续测试并留有可复查的客观证据。充分利用图像中相邻像素之间相关性信息。靠算法判断变化集合所在区域，而非人为设定参数来判断，在软件运行中更具有可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及辐射剂量检定，主要涉及剂量当量仪自动测试校准检定装置的方法。
背景技术
为了依据《GB/T 4835.1—2012防护仪器β、x和γ辐射周围和/或定向剂量当量(率)仪和/或监测仪第1部分：便携式工作场所和环境测量仪与监测仪》对辐射防护用H*(10)剂量当量仪进行测试/校准，或依据《GB/T 13161—2015辐射防护仪器X、γ、中子和β辐射个人剂量当量Hp(10)和Hp(0.07)直读式个人剂量当量仪》对Hp(10)个人剂量当量仪进行测试，或参照/依据《JJG 1009—2016X、γ辐射个人剂量当量Hp(10)监测仪检定规程》对个人剂量进行监测用的剂量当量仪进行校准/检定，其中“剂量有效范围的每个数量级内至少取三个剂量值测量响应，在不同剂量值处，同样应使用剂量率额定范围内的不同剂量率值”之规定，在tmax限制下，测量时间仍然偏长(对于H0＝10μSv，tmax大约为几十小时)，即使进一步将照射时间低于几十秒的剂量值测量测试点去掉，测量次数仍然偏多；对于一台剂量有效范围为：10μSv～1Sv(5个数量级)，剂量率额定范围为：1μSv/h～1Sv/h(6个数量级)的常见剂量当量仪，如图7所示，去掉照射时间超过16小时的测量点，假设放射源的出源/收源移动时间为1秒，将照射时间低于100秒的剂量值测量测试点去掉，一共也有40个照射剂量点，总照射时间达75小时，如果要满足《GB/T 13161—2015》表2(P31)中隐含n≥4的要求，则照射剂量点更多，总照射时间更长；采用人工测量工作强度大，完成这样的测试是非常费力的。
特别是基于上述剂量率的要求，通常采用(1)不同活度的放射源(甚至不同种类的放射源，例如：低剂量率段使用Cs-137，高剂量率段使用Co-60)获得剂量率的不同数量级，(2)改变测试点与辐射源之间的距离获得不同的剂量率，(3)在测试点与γ辐射源之间通过使用射线衰减器插入不同衰减量的衰减片来获得不同的剂量率，(4)方案(1)组合(2)或/和(3)使辐射单元输出的剂量率可以涵盖几个数量级。
本发明的目的：本发明目的提供使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，完成很难用人工实现的测量任务，避免人工检测存在的工作强度大、效率低等问题，可不分节假日24小时连续不间断地对同一组样品进行测试，提高检测效率并对测量结果留有可复查的客观证据。
发明内容
本发明通过下述技术方案实现：使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，包括剂量当量仪自动测试/校准/检定装置和使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，是一种通过使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置来实现的方法；
所述剂量当量仪自动测试/校准/检定装置包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元；
所述承载台单元中包括承载台、电动小车和轨道，承载台放置在电动小车上，电动小车在轨道上，轨道与射线平行，电动小车的驱动控制线和状态信号反馈线连接到接口单元，剂量当量仪放置在承载台上,其参考点与测试点重合且参考方向符合规定；
所述辐射单元中包括辐射控制器和辐射源；辐射控制器与接口单元连接，接收主处理单元的命令、返回辐射单元状态；辐射控制器与辐射源连接，完成主处理单元的“照射”、“结束照射”命令；
所述射线衰减单元设置在辐射源与位于测试点的剂量当量仪之间，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后到达位于测试点的剂量当量仪；
所述射线衰减单元包括衰减片模块、驱动模块和通讯模块；
所述衰减片模块包括至少两个衰减片，所述衰减片可水平移动且移动方向垂直于辐射源发出的射线束，衰减片有两个停止位置，衰减片在其中一个停止位置时，辐射源发出的射线束垂直于衰减片表面穿透通过后到达位于测试点的剂量当量仪，即衰减片对射线有“衰减”作用，该停止位置标注为(SJ)，衰减片在另一个停止位置时，对该射线束中心完全无遮挡，即衰减片无“衰减”作用，该停止位置标注为(SJ0)；
所述驱动模块包括数量与衰减片数量相同的动力机构，每个衰减片与其中一个动力机构连接，动力机构可驱动衰减片水平移动，衰减片与动力机构之间的连接件位于辐射源到测试点的射线束之外；驱动模块与通讯模块连接并通过通讯模块接收控制命令；
所述通讯模块与接口单元连接，射线衰减单元接收控制命令；
所述剂量当量仪单元包含至少一台被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪，被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪通称为剂量当量仪，剂量当量仪置于辐射源的均匀辐射场中，剂量当量仪显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集图像；
所述图像采集单元中包括至少一台图像采集仪，一台图像采集仪为摄像头或照相机或CCD图像阵列或CMOS图像阵列，图像采集仪与接口单元连接；
所述接口单元包括以太网通讯模块和USB通讯模块，接口单元与主处理单元连接，接口单元与辐射单元连接，接口单元与承载台单元连接，接口单元与图像采集单元连接；
所述主处理单元主要包括处理器、RAM存储器等构成，主处理单元与接口单元连接；主处理单元通过接口单元向辐射单元发送控制命令并接收辐射单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元向承载台单元发送控制命令并接收承载台单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元接收图像采集单元上传的图像数据，存储并处理这些图像数据。
使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、按剂量当量仪自动测试/校准/检定装置所述的结构进行布局，将剂量当量仪放置在辐射源的均匀辐照场中，使得剂量当量仪的显示器被图像采集仪单元中至少一台图像采集仪拍摄；
S2、保持图像采集仪与被摄剂量当量仪的显示器几何位置不变、进入图像采集仪的背景保持不变、照明条件不变、图像采集仪的光电参数不变，在上述相同条件下采集一组图像；
所述一组图像至少包括初始值图像和终值图像；在开始照射前通过图像采集单元中的图像采集仪获取剂量当量仪被照射前显示的指示值图像为初始值图像，之后辐射单元按主处理单元设定参数进行照射，在结束照射后通过图像采集仪单元中的图像采集仪获取照射结束后剂量当量仪显示的指示值图像为终值图像；
S3、将上述一组图像中显示窗内字符与背景区分割出来，具体包括以下步骤：
S31、计算图像的像素的灰度值；或更进一步将图像转变为灰度图像；
S32、将一组图内相邻采集顺序图像在相同位置处像素的灰度差值作为“灰度差数据”；
“灰度差数据”通常用与原始图像相同大小和特性的二维数组表示，但也可例外，如：使用一维数组表示，图像在磁盘上保存为数据文件就是一维数组，保存在内存中的图像数据与内存地址的关系也是一维数组。
“灰度差数据”可以采用以下S32a、S32b、S32c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S32a、“正像差数据”；
S32b、“负像差数据”；
S32c、“像差数据”；
S33、将“灰度差数据”按图像的某一坐标轴累积形成“灰度差的强度分布曲线”；
S34、从“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”的分布区间；
S35、“灰度变化像素”在X坐标轴的分布区间和在Y坐标轴的分布区间交汇形成的矩形区域内确定出“灰度变化像素”集合；
S36、对“灰度变化像素”集合进行标记，提取“灰度变化像素”集合构成的几何图案的特征量，简称“变化像素特征量”，所述“变化像素特征量”包括以下S36a、S36b、S36c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S36a、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“光学特征”；
S36b、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“几何特征”；
S37、在包含“灰度变化像素”集合构成的几何图案的区域内，标记出该区域内与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的非字符的背景像素并提取其特征量，简称“背景像素特征量”，“背景像素特征量”采用以下S37a、S37b、S37c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S37a、背景像素构成的几何图案的“光学特征”；
S37b、背景像素构成的几何图案的“几何特征”；
S37c、背景像素构成的几何图案的“位置特征”；
S38、根据“背景像素特征量”和“变化像素特征量”，将显示窗内字符与背景分割出来；
S4、将显示窗内分割出的字符二值化后识别出来作为指示值，将指示值与获取该图像的时刻关联后存储到计算机RAM或/和HDD中，在RAM或/和HDD中以ASCII码格式或UNICODE编码格式存储；
S5、将以ASCII码格式或UNICODE编码格式指示值处理为测试或校准或检定要求的测试结果或/和结论；或称为原始记录；
S6、将测试结果或/和结论处理为测试报告或校准证书或检定证书。
进一步优选地，在步骤S36中“灰度变化像素”构成的几何图案“光学特征”用该几何图案的平均灰度表示。
“灰度变化像素”构成的几何图案的“光学特征”可以使用所有“灰度变化像素”的灰度总和等多种方式来表示，但较佳的表示方式为该特征量用“灰度变化像素”的平均灰度表示，以便与背景像素作区别比较。
进一步优选地，在步骤S37中与“灰度变化像素”构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“光学特征”用该背景像素的平均灰度表示。
与“灰度变化像素”构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“光学特征”可以使用所有该背景像素的灰度总和等多种方式来表示，但较佳的表示方式为特征量用该背景像素的平均灰度表示，以便与“灰度变化像素”作区别比较。
进一步优选地，在步骤S2中采集一组图像时，初始值图像多于一张，或/和终值图像多于一张，或/和在获取初始值图像到获取终值图像之间间隔性地获取多幅图像——即：辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像。
初始值图像、终值图像多于一张的目的在于：
(1)从图像采集仪视频流数据中提取图像时，若剂量当量仪数字发生显示更新，提取到的图像是由关键帧平滑后的图像，其指示值图像可能为关键帧混合后的图像，可能出现指示值数字可能不正确(例如：数字“1”与数字“5”混合后的图像为数字“9”等)，也可能指示值数字其笔画不正确(例如：数字“2”与数字“1”或数字“3”混合后的图像为笔画不正确的等)，为克服这一可能的缺陷，较佳方案为：采用间隔大约0.2秒连续提取3～5张图像，从多张图像中挑选连续相邻不仅能正确识别而且识别结果相等的图像作为提取到的结果；提取间隔太短，则可能连续提取图像均为有缺陷的图像；提取间隔太长，则连续提取图像可能为正常数据跳动而得不到识别结果相等的相邻图像；
(2)部分剂量当量仪处于报警状态时，显示器交替显示报警信息和剂量当量数字，因而须从多张图像中挑选出包含剂量当量数字的图像；
(3)从数张初始值图像中分别计算出图像无字符变化时的“灰度差数据”沿X坐标轴和Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”，作为初始值图像的“差值噪声”曲线；
(4)从数张终值图像中分别计算出图像无字符变化时的“灰度差数据”沿X坐标轴和Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”，作为终值图像的“差值噪声”曲线；
(5)从初始值图像的“差值噪声”曲线与终值图像的“差值噪声”曲线的差异，作为初始值图像与终值图像照明亮度变化的修正依据；
(6)从初始值图像的“差值噪声”曲线与终值图像的“差值噪声”曲线的差异，作为初始值图像与终值图像字符变化显著性依据。
辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像的目的在于：
(1)从多幅图像中获得更多的“灰度差数据”沿X坐标轴和Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”，从而将所有发生过灰度显著变化的像素集合为变化集合，得到更多的“正像差集合”和“负像差集合”的特征；
(2)从多幅图像中获得图像无变化区域的像素集合，作为初始值图像与终值图像照明亮度变化的修正依据；
(3)从多幅图像中获得图像无变化区域的像素集合的“差值噪声”曲线，作为初始值图像与终值图像字符变化显著性依据。
更进一步优选地，对将初始值图像、终值图像、以及初终值之间间隔性地获取的多幅图像中显示的指示值进行识别。
更进一步优选地，在显示器因反光、显示器表面轻微划伤等因素人工能正常识别，但计算机出现识别困难时，通过推断得出指示值数据。
在测试/校准/检定中，多数情况下，指示值数据是有规律的，甚至是可预测，如：剂量当量仪指示值只会增加，剂量当量仪指示值与照射时间成比例等。
利用剂量当量约定值与时间成正比，通过辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像，将获取图像的时间与剂量当量约定值关联，当显示器因反光、显示器表面轻微划伤等因素人工能正常识别，但计算机出现识别困难时，可以合理推断出正确数据。
当在辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像的时间间隔小于剂量当量仪指示值发生变化的最小间隔时间时，可以不经过对获取的图像中的指示值进行识别，就可以推断出剂量当量仪应该显示的数据。
当剂量当量显示器自身有缺陷时，即使“推断数据”正确，人工复核也会根据有关规定另行处理。
更进一步优选地，在步骤S36处理中对“灰度变化像素”集合进行标记时，根据“变化像素特征量”将被检测仪表器的闪烁报警指示灯标记出来，或将被检测仪表器的显示窗中闪烁报警指示图案标记出来。
更进一步优选地，在步骤S36处理中对“灰度变化像素”集合进行标记时，根据“变化像素特征量”将被检测仪表器的显示窗中闪烁背景与指示值图案标记出来。
进一步优选地，步骤S34从沿某坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”在该坐标轴的分布区间的具体步骤包括将沿某坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”按该坐标轴“升序”、或“降序”、或“升序和降序”进行累积，得到该坐标轴的“累积曲线”，从该“累积曲线”得到“灰度变化像素”在该坐标轴的分布区间。
两坐标轴区间交汇形成的区域内包含了变化的指示值，从而实现指示值图案定位，同时，指示值图案在显示窗内部，因而也实现了显示窗的定位。
更进一步优选地，将“灰度差的强度分布曲线”按坐标轴“升序”、或“降序”、或“升序和降序”进行累积时，仅对“灰度差的强度分布曲线”中高于阈值的数据进行累积。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)提供使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，完成很难用人工实现的测量任务，避免人工检测存在的工作强度大、效率低等问题，可不分节假日24小时连续不间断地对同一组样品进行测试，提高检测效率并对测量结果留有可复查的客观证据。
(2)水平移动的衰减片可避免意外停电、或断气、或气压不足等使“被动式累积剂量系统”剂量计样品约定值不准确而报废的发生。
(3)通过“灰度变化像素”确定“灰度变化像素”集合构成的几何图案所在区域和其“特征量”，以及与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“特征量”，从而将“灰度变化像素”集合构成的几何图案所在区域的背景提取出来，进而可将显示窗区域的背景提取出来，最终将所有指示值图案与背景区分开。
(4)充分利用图像中相邻像素之间相关性信息。
通过将一组图像内相邻采集顺序图像在相同位置处像素的灰度差值作为“灰度差数据”，对“灰度差数据”累积形成“灰度差的强度分布曲线”，除“灰度差数据”越大“灰度差数据”的“强度”值越大之外，该相同坐标“灰度变化像素”数量越多“灰度差数据”的“强度”值也就越大，充分统计了“灰度变化像素”沿某坐标分布这样一个相关性信息，因而提高了对低对比度的检测能力。
通过对“灰度差数据”的“灰度差的强度分布曲线”进行累积得到累积曲线；除“灰度差数据”越大累积曲线斜率越大之外，某个区域内变化的像素数量越多累积曲线斜率也越大，与“灰度差数据”的残差形成的累积曲线斜率的差异也就越大，因而进一步提高了对低对比度的检测能力，克服了帧差法和背景模型未充分利用图像中相邻像素之间相关性信息的缺点。
(5)利用“升序”或/和“降序”累积曲线斜率特性或/和交叉特性，靠算法判断变化集合所在区域，而非人为设定参数来判断，在软件运行中更具有可操作性。
(6)剂量当量仪单元中可以有不止一台剂量当量仪同时照射，以提高检测效率；通过使用多台图像采集仪，在批量测试/校准/检定时，对剂量当量仪显示器位于不同方向的被测试仪器同时检测成为可能，进一步提高了检测效率，对每台剂量当量仪的显示器刻意用冗余使用多台图像采集仪从不同角度来采集指示值的图像，减少因显示器中出现反光使指示值的判读出现困难的几率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明通过使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置来实现的方法的流程框图。
图2为将显示窗内字符与背景区分割出来步骤的示意图，图中(201)为图像(Pn)的示意图，(202)为图像(Pn+1)的示意图，(203)为“正像差”图像，(204)为“负像差”图像，(205)为“像差”图像，(206)为“像差”图像沿X坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”IX(n,y)，(207)为“像差”图像沿Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”IY(n,x)。
图3为“像差”图像沿X坐标轴的局部“灰度差的强度分布曲线”。
图4为图像沿X坐标轴的“灰度强度分布”中局部数个“灰度强度”值随图像幅数据的变化曲线。
图5为剂量当量仪在不同位置对不同衰减片的响应。
图6a缺笔显示的7段数码显示器用形态学可完全正确地判读的示意图；图6b因缺笔显示的7段数码显示器多字符具有相同的形态须通过推断得出数据的示意图。
图7为按《GB/T 13161—2015》估算的照射剂量点和总照射时间(小时)。
图8为剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的系统结构示意图。
图9为射线衰减器结构示意图。
图10为射线衰减器中射线衰片的示意图。
图11为用2台图像采集仪同时测试4台显示器与射线入射方向垂直的个人剂量当量仪的示意图。
图12为用3台图像采集仪同时测试4台个人剂量当量仪，其显示器与射线入射方不一致时的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
【实施例1】
本发明通过下述技术方案实现：使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，包括剂量当量仪自动测试/校准/检定装置和使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，是一种通过使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置来实现的方法；
如图8、9、10所示，所述剂量当量仪自动测试/校准/检定装置包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元。
所述承载台单元中包括承载台、电动小车和轨道，承载台放置在电动小车上，电动小车在轨道上，轨道与射线平行，电动小车的驱动控制线和状态信号反馈线连接到接口单元，剂量当量仪放置在承载台上,其参考点与测试点重合且参考方向符合规定。
术语“参考点”、“测试点”和“参考方向”与国家标准和检定规程中定义一致。
承载台单元通过改变测试点与辐射源之间的距离获得不同的剂量率。
所述辐射单元中包括辐射控制器和辐射源；辐射控制器与接口单元连接，接收主处理单元的命令、返回辐射单元状态；辐射控制器与辐射源连接，完成主处理单元的“照射”、“结束照射”命令；所述辐射源泛指X辐射源,γ辐射源。
所述射线衰减单元设置在辐射源与位于测试点的剂量当量仪之间，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后到达位于测试点的剂量当量仪。
所述射线衰减单元包括衰减片模块、驱动模块和通讯模块。
所述衰减片模块包括至少两个衰减片，图9和10中用“衰减片1”“衰减片2”……“衰减片n”表示，所述衰减片可水平移动且移动方向垂直于辐射源发出的射线束，图10中分别用“衰减片移动方向”和“射束方向”表示，衰减片有两个停止位置，衰减片在其中一个停止位置时，辐射源发出的射线束垂直于衰减片表面穿透通过后到达位于测试点的剂量当量仪，即衰减片对射线有“衰减”作用，该停止位置图10中标注为(SJ)，衰减片在另一个停止位置时，对该射线束中心完全无遮挡，即衰减片无“衰减”作用，该停止位置图10中标注为(SJ0)。
所述驱动模块包括数量与衰减片数量相同的动力机构，每个衰减片与其中一个动力机构连接，动力机构可驱动衰减片水平移动，衰减片与动力机构之间的连接件位于辐射源到测试点的射线束之外；驱动模块与通讯模块连接并通过通讯模块接收控制命令。
所述通讯模块与接口单元连接，射线衰减单元接收控制命令；作为优选方案无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将射线衰减单元的状态信息通过通讯模块传输给主处理单元。
衰减片水平移动的优点在于，意外停电、或断气、或气压不足时不改变衰减片的状态，特别是可避免“被动式累积剂量系统”剂量计样品照射中停电引发的报废。
设计衰减片的厚度和数量时，可以设计使得当所有衰减片处于(SJ)位置时，衰减器的出射剂量率为安全射剂量率——在测试中使用率较低的低剂量率，充当专利申请号2014206877506《一种用于计量检定的γ射线辐照装置》中“快门”的角色；两个衰减片可用其组合得到3个衰减系数，只使用1个衰减片没有太大实际意义。
衰减片在图10中标注为(SJ0)位置停止时，对该射线束中心完全无遮挡——若此时以增大体积为代价，可以设计为准直器的一部分，例如衰减片为薄片时，可以此时成为限光环或散射捕获槽，衰减片为厚片时，此时可以成为限光环和散射捕获槽的组合体。
所述剂量当量仪单元包含至少一台被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪，被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪通称为剂量当量仪，剂量当量仪置于辐射源的均匀辐射场中，图8中辐射源的射线照射到剂量当量仪，剂量当量仪显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集图像；即图8中用剂量当量仪的“指示值图像”传递给图像采集仪表示；所述图像采集单元中包括至少一台图像采集仪，一台图像采集仪为摄像头或照相机或CCD图像阵列或CMOS图像阵列，图像采集仪与接口单元连接。
图像采集单元中有长焦距图像采集仪、广角图像采集仪等多个图像采集仪完成不同的功能，也采用了不同的接口(如：USB通讯接口、有线以太网接口、极其昂贵的WVR4300L无线WIFI接口等)。
所述接口单元包括以太网通讯模块和USB通讯模块；接口单元与主处理单元连接，接口单元与辐射单元连接，接口单元与承载台单元连接，接口单元与图像采集单元连接。
所述主处理单元主要包括处理器、RAM存储器等构成，主处理单元与接口单元连接；主处理单元通过接口单元向辐射单元发送控制命令并接收辐射单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元向承载台单元发送控制命令并接收承载台单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元接收图像采集单元上传的图像数据，存储并处理这些图像数据。
如图1所示，使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、按剂量当量仪自动测试/校准/检定装置所述的结构进行布局，将剂量当量仪放置在辐射源的均匀辐照场中，使得剂量当量仪的显示器被图像采集仪单元中至少一台图像采集仪拍摄；
例如：同时测试4台显示器与射线入射方向垂直的个人剂量当量仪时，个人剂量当量仪安放在一种专门模拟佩戴在人体上的膜体后进行照射，一般说来需2台图像采集仪从垂直于射线入射方向的左右两边来分别采集指示值的图像，如图11所示。
又例如：有的个人剂量当量仪显示器与射线入射方向垂直，而有的个人剂量当量仪显示器与射线入射方向平行，若检测中，有3台个人剂量当量仪显示器与射线入射方向垂直，剩余一台位置，但只有个人剂量当量仪显示器与射线入射方向平行，若要节省时间，一般就安排同时进行检测，通常说来需3台图像采集仪，2台图像采集仪从垂直于射线入射方向的左右两边来分别采集指示值的图像，另1台图像采集仪只能从辐射源方向来采集指示值的图像，为了将该图像采集仪置于辐射场外，该图像采集仪使用长焦距镜头，如图12所示。
S2、保持图像采集仪与被摄剂量当量仪的显示器几何位置不变、进入图像采集仪的背景保持不变、照明条件不变、图像采集仪的光电参数不变，在上述相同条件下采集一组图像；
所述一组图像至少包括初始值图像和终值图像；在开始照射前通过图像采集单元中的图像采集仪获取剂量当量仪被照射前显示的指示值图像为初始值图像；辐射单元按主处理单元设定参数进行照射；在结束照射后通过图像采集仪单元中的图像采集仪获取照射结束后剂量当量仪显示的指示值图像为终值图像；
S3、将上述一组图像中显示窗内字符与背景区分割出来，具体包括以下步骤：
S31、计算图像的像素的灰度值；或更进一步将图像转变为灰度图像。
S32、将一组图内相邻采集顺序图像在相同位置处像素的灰度差值作为“灰度差数据”；
“灰度差数据”通常用与原始图像相同大小和特性的二维数组表示，但也可例外，如：使用一维数组表示，图像在磁盘上保存为数据文件就是一维数组，保存在内存中的图像数据与内存地址的关系也是一维数组。
“灰度差数据”可以采用以下S32a、S32b、S32c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S32a、“正像差数据”；
S32b、“负像差数据”；
S32c、“像差数据”；
S33、将“灰度差数据”按图像的某一坐标轴累积形成“灰度差的强度分布曲线”；
S34、从“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”的分布区间；
S35、“灰度变化像素”在X坐标轴的分布区间和在Y坐标轴的分布区间交汇形成的矩形区域内确定出“灰度变化像素”集合；
S36、对“灰度变化像素”集合进行标记，提取“灰度变化像素”集合构成的几何图案的特征量，简称“变化像素特征量”，所述“变化像素特征量”包括以下S36a、S36b、S36c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S36a、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“光学特征”；
S36b、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“几何特征”；
S36c、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“位置特征”；
S37、在包含“灰度变化像素”集合构成的几何图案的区域内，标记出该区域内与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的非字符的背景像素并提取其特征量，简称“背景像素特征量”，“背景像素特征量”采用以下S37a、S37b、S37c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S37a、背景像素构成的几何图案的“光学特征”；
S37b、背景像素构成的几何图案的“几何特征”；
S37c、背景像素构成的几何图案的“位置特征”；
S38、根据“背景像素特征量”和“变化像素特征量”，将显示窗内字符与背景分割出来；
S4、将显示窗内分割出的字符二值化后识别出来作为指示值，将指示值与获取该图像的时刻关联后存储到计算机RAM或/和HDD中，在RAM或/和HDD中以ASCII码格式或UNICODE编码格式存储；
S5、将以ASCII码格式或UNICODE编码格式指示值处理为测试或校准或检定要求的测试结果或/和结论；或称为原始记录；
S6、将测试结果或/和结论处理为测试报告或校准证书或检定证书。
进一步优选地，在步骤S36中“灰度变化像素”构成的几何图案“光学特征”用该几何图案的平均灰度表示。
“灰度变化像素”构成的几何图案的“光学特征”可以使用所有“灰度变化像素”的灰度总和等多种方式来表示，但较佳的表示方式为该特征量用“灰度变化像素”的平均灰度表示，以便与背景像素作区别比较。
进一步优选地，在步骤S37中与“灰度变化像素”构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“光学特征”用该背景像素的平均灰度表示。
与“灰度变化像素”构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“光学特征”可以使用所有该背景像素的灰度总和等多种方式来表示，但较佳的表示方式为特征量用该背景像素的平均灰度表示，以便与“灰度变化像素”作区别比较。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)提供使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，完成很难用人工实现的测量任务，避免人工检测存在的工作强度大、效率低等问题，可不分节假日24小时连续不间断地对同一组样品进行测试，提高检测效率并对测量结果留有可复查的客观证据。
(2)水平移动的衰减片可避免意外停电、或断气、或气压不足等使“被动式累积剂量系统”剂量计样品约定值不准确而报废的发生。
(3)通过“灰度变化像素”确定“灰度变化像素”集合构成的几何图案所在区域和其“特征量”，以及与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“特征量”，从而将“灰度变化像素”集合构成的几何图案所在区域的背景提取出来，进而可将显示窗区域的背景提取出来，最终将所有指示值图案与背景区分开。
(4)充分利用图像中相邻像素之间相关性信息。
通过将一组图像内相邻采集顺序图像在相同位置处像素的灰度差值作为“灰度差数据”，对“灰度差数据”累积形成“灰度差的强度分布曲线”，除“灰度变化像素”的“灰度差数据”越大“像差”的“强度”值越大之外，该相同坐标“灰度变化像素”数量越多“像差”的“强度”值也就越大，充分统计了“灰度变化像素”沿某坐标分布这样一个相关性信息，因而提高了对低对比度的检测能力。
通过对“灰度差数据”的“灰度差的强度分布曲线”进行累积得到累积曲线；除“灰度变化像素”的变化前后的灰度差值越大累积曲线斜率越大之外，某个区域内变化的像素数量越多累积曲线斜率也越大，与“像差”的残差形成的累积曲线斜率的差异也就越大，因而进一步提高了对低对比度的检测能力。对“灰度差数据”的“灰度差的强度分布曲线”进行累积，累积量既比例于“灰度变化像素”的变化前后灰度差值又比例于相邻图像“灰度变化像素”的变化前后灰度差值，因而克服了帧差法和背景模型未充分利用图像中相邻像素之间相关性信息的缺点。
(5)利用“升序”或/和“降序”累积曲线斜率特性或/和交叉特性，靠算法判断变化集合所在区域，而非人为设定参数来判断，在软件运行中更具有可操作性。
(6)剂量当量仪单元中可以有不止一台剂量当量仪同时照射，以提高检测效率；通过使用多台图像采集仪，在批量测试/校准/检定时，对剂量当量仪显示器位于不同方向的被测试仪器同时检测成为可能，进一步提高了检测效率，对每台剂量当量仪的显示器刻意用冗余使用多台图像采集仪从不同角度来采集指示值的图像，减少因显示器中出现反光使指示值的判读出现困难的几率。
【实施例2】
本实施例的与实施例1基本一致，不同之处在于，对于步骤(S2)，本发明具有以下优选设计：
一组图像通常包括初始值图像和终值图像，但作为本发明专利，一组图像必须包括初始值图像和终值图像；将初始值图像和终值图像放在不同的组中，可能需作亮度修正、或/和几何变化等。
当改变剂量当量仪与辐射源之间的距离后，或图像采集仪与被摄剂量当量仪的显示器几何位置发生变化，或进入图像采集仪的其他背景发生变化，或照明条件发生变化，或图像采集仪的光电参数(如：光圈、焦距、色温等)发生变化后，应作为新的一组图像。
例如：改变剂量当量仪与辐射源之间的距离时，由于承载剂量当量仪的平台运动时产生加速度和震动，可能会改变图像采集仪与被摄剂量当量仪的显示器几何位置，导致被摄剂量当量仪的图像有微小变化；同时，被摄剂量当量仪的显示器上的照明条件可能发生了变化；还可能进入图像采集仪的背景图像发生了变化等。
S2具体的过程为：
S21在开始照射前通过图像采集单元中的图像采集仪获取剂量当量仪被照射前显示的初始值图像；
S22之后辐射单元按主处理单元设定参数进行照射
S23在结束照射后通过图像采集仪单元中的图像采集仪获取照射结束后剂量当量仪显示的终值图像；
采集一组图像时，可重复(S21)至(S23)，直到完成该组的所有测试，可将S23获取终值图像及识别结果作为下次照射的初始值图像及识别结果。
进一步优选地，在步骤(S2)中采集一组图像时，初始值图像多于一张，或/和终值图像多于一张，或/和在获取初始值图像到获取终值图像之间间隔性地获取多幅图像——即：辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像。
初始值图像、终值图像多于一张的目的在于：
(1)从图像采集仪视频流数据中提取图像时，若剂量当量仪数字发生显示更新，提取到的图像是由关键帧平滑后的图像，其指示值图像可能为关键帧混合后的图像，可能出现指示值数字可能不正确(例如：数字“1”与数字“5”混合后的图像为数字“9”等)，也可能指示值数字其笔画不正确(例如：数字“2”与数字“1”或数字“3”混合后的图像为笔画不正确的等)，为克服这一可能的缺陷，较佳方案为：采用间隔大约0.2秒连续提取3～5张图像，从多张图像中挑选连续相邻不仅能正确识别而且识别结果相等的图像作为提取到的结果；提取间隔太短，则可能连续提取图像均为有缺陷的图像；提取间隔太长，则连续提取图像可能为正常数据跳动而得不到识别结果相等的相邻图像。
(2)部分剂量当量仪处于报警状态时，显示器交替显示报警信息和剂量当量数字，因而须从多张图像中挑选出包含剂量当量数字的图像。
(3)从数张初始值图像中分别计算出图像无字符变化时的“灰度差数据”沿X坐标轴和Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”，作为初始值图像的“差值噪声”曲线。
(4)从数张终值图像中分别计算出图像无字符变化时的“灰度差数据”沿X坐标轴和Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”，作为终值图像的“差值噪声”曲线。
(5)从初始值图像的“差值噪声”曲线与终值图像的“差值噪声”曲线的差异，作为初始值图像与终值图像照明亮度变化的修正依据。
(6)从初始值图像的“差值噪声”曲线与终值图像的“差值噪声”曲线的差异，作为初始值图像与终值图像字符变化显著性依据。
例如：三幅连续的间隔初始值图像(n-2，n-1，n)和三幅连续的间隔终值图像(n+1，n+2，n+3)的“灰度差数据”沿X坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”IX(n-2,x)、IX(n-1,x)、IX(n,x)、IX(n+1,x)和IX(n+2,x)(仅显示局部曲线，X坐标从130到150)，如图3所示，可以直观地看出初始值图像的“差值噪声”曲线IX(n-2,x)、IX(n-1,x)与终值图像的“差值噪声”曲线IX(n+1,x)和IX(n+2,x)差异不大，初始值图像与终值图像字符变化产生的差异IX(n,x)与“差值噪声”曲线有明显的差异。
辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像的目的在于：
(1)从多幅图像中获得更多的“灰度差数据”沿X坐标轴和Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”，从而将所有发生过灰度显著变化的像素集合标记为变化集合，得到更多的“正像差”和“负像差”及其特征，减少指示值图像中未标记的像素；
(2)从多幅图像中获得图像无变化区域的像素集合，作为初始值图像与终值图像照明亮度变化的修正依据；
(3)从多幅图像中获得图像无变化区域的像素集合的“差值噪声”曲线，作为初始值图像与终值图像字符变化显著性依据。
如图4所示，图像沿X坐标轴的“灰度强度分布”中数个“灰度强度”值随图像幅数据的变化曲线；此处“灰度”的强度值为图像中所有Y坐标相同的像素的“灰度”值的累加。图中值具体为：仅显示曲线中X坐标为x123～x131部分，其中：x124曲线与其他曲线重叠而被删除，图像幅数与采样时间成比例，因而也是图像沿X坐标轴的“灰度强度分布”中局部数个点的强度值随时间的变化图，图中图像幅数为三千多幅。从图4中可以得到：(a)照明亮度是变化的且大约在n100处照明亮度出现了突变；在n3100处照明亮度出现了较大的突变；(b)x123、x135和x136为像素变化较多的区域，x129～x131为像素无变化区域，x137和x138为像素变化区域向像素无变化区域的过渡区；
更进一步优选地，对将初始值图像、终值图像、以及初终值之间间隔性地获取的多幅图像中显示的指示值进行识别。
更进一步优选地，在显示器因反光、显示器表面轻微划伤等因素人工能正常识别，但计算机出现识别困难时，通过推断得出指示值数据。
在测试/校准/检定中，多数情况下，指示值数据是有规律的，甚至是可预测，如：剂量当量仪指示值只会增加，剂量当量仪指示值与照射时间成比例等。
利用剂量当量约定值与时间成正比，通过辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像，将获取图像的时间与剂量当量约定值关联，当显示器因反光、显示器表面轻微划伤等因素人工能正常识别，但计算机出现识别困难时，可以合理推断出正确数据。
当在辐射单元按主处理单元设定参数进行照射中间隔性地获取多幅图像的时间间隔小于剂量当量仪指示值发生变化的最小间隔时间时，可以不经过对获取的图像中的指示值进行识别，就可以推断出剂量当量仪应该显示的数据。例如：以3600μSv/h对剂量当量仪进行照射时，剂量当量仪指示值的μSv的个位大约每秒就会变化一次，十位大约每十秒就会变化一次，因而已知获取的指示值时对应的照射时间，就可以推断出剂量当量仪应该显示的数据。
当剂量当量显示器自身有缺陷时，即使“推断数据”正确，人工复核也会根据有关规定另行处理。
例如：如图6a所示，7段数码显示器f笔段出现识别困难时，根据形态学完全可以正确译码；如图6b所示，7段数码显示器b段出现识别困难时，字符“5”与字符“9”具有相同的形态，字符“6”与字符“8”具有相同的形态，根据形态学就无法正确译码了，但是：
(1)当指示值识别密度足够高时，可直接跟踪指示值字符的每一次跳变，在现有条件下，软件会将这种推断数据标注出来，让人工复核；
(2)当指示值识别出来并与获取该图像的时刻(采样时刻)关联后，推断出“最佳推断数据”；最简单可行的方案是：对该组已正确识别数据对采样时刻作拟合，具有相同的形态的候选字符以符合拟合最佳的候选字符作为“最佳推断数据”，同样软件会将这种推断数据标注出来，让人工复核。
更进一步优选地，在步骤S36处理中对“灰度变化像素”集合进行标记时，根据“变化像素特征量”将被检测仪表器的闪烁报警指示灯标记出来，或将被检测仪表器的显示窗中闪烁报警指示图案标记出来。
更进一步优选地，在步骤S36处理中对“灰度变化像素”集合进行标记时，根据“变化像素特征量”将被检测仪表器的显示窗中闪烁背景与指示值图案标记出来。
显示窗与闪烁报警指示灯的存在形状、外形尺寸、颜色以及位置等差异。一般显示窗为方形，显示窗内有多个变化的显示指示值图案，而闪烁报警指示灯比显示窗小，相比之下可能为小方形或小园形实体，与显示指示值图案有形状差异和外形尺寸差异，显示窗及显示指示值图案与闪烁报警指示灯可能还有颜色差异。显示窗中闪烁报警指示图案与显示指示值图案有形状差异和外形尺寸差异，以及与显示指示值图案变化可能不同步的差异。有些被检测仪表器的处于报警状态时，背景作明暗交替闪烁或指示值闪烁等，可通过多幅图像的中“变化像素特征量”(“光学特征”、或/和灰度变化的“时间特征”、或/和“几何特征”、或/和“位置特征”等)将其标记出来。
【实施例3】
本实施例的与实施例1基本一致，不同之处在于，上述技术方案中的对步骤(S3)本发明具有以下优选设计，优选设计中S3步骤具体过程为：
(S31)计算图像的像素的灰度值；或更进一步将图像转变为灰度图像。为了从原理上说明本专利的方法，将该组图像内所有图像转变为灰度图像，并按图像的获取顺序分别标注为(P0)、(P1)、(P2)、…、(Pn)、(Pn+1)、…；图像由若干像素构成。
如图2所示，以2幅图像为例说明将显示窗内字符与背景区分割出来步骤的示意图，图中(201)为图像(Pn)的示意图，(202)为图像(Pn+1)的示意图，为满足文本印刷要求的单色图，图2中(201)和图2中(202)的亮度及对比度均被作了调整。
(S32)计算本组内相邻采集顺序图像在相同位置处像素的灰度差值数据作为“灰度差数据”，即：将灰度图像(Pn+1)逐点减去灰度图像(Pn)对应点；“灰度差数据”可以采用以下S32a、S32b、S32c中的任意一种、或任意两种、或全部：
(S32a)“正像差数据”:将“灰度差数据”中灰度差值小于“0”的像素点忽略，具体处理方法可以是：将灰度差值小于“0”的值用“0”作为“正像差数据”，将灰度差值大于“0”的可直接作为“正像差数据”，用(Zn)表示；即：
“正像差数据”对应的像素灰度值的数值增大，定义代表像素变“亮”
(S32b)“负像差数据”；将“灰度差数据”中灰度差值大于“0”的像素点忽略，具体处理方法可以是：将灰度差值大于“0”的值用“0”作为“负像差数据”，将灰度差值小于“0”的直接作为“负像差数据”，此时“负像差数据”为非正数，需转变为正数后才能用图像显示出“负像差”图像，“负像差数据”用(Fn)表示，用公式表示为：
或者将灰度差值小于“0”的取绝对值后作为“负像差数据”，用公式表示为：
“负像差数据”对应的像素灰度值的数值减小，定义代表像素变“暗”。
(S32c)“像差数据”；将灰度差值直接作为“像差数据”，用(Wn)表示；即：
Wn(x,y)＝Pn+1(x,y)-Pn(x,y)
为了能用图像显示出“像差”图像，将灰度差值取绝对值后作为“像差数据”，即：
Wn(x,y)＝|Pn+1(x,y)-Pn(x,y)|
或者等效地：
“像差数据”对应的像素灰度值可能增大也可能减小，即：可能包括变“亮”的像素，也可能包括变“暗”的像素。
(S33)将“灰度差数据”按图像的某一坐标轴累积形成“灰度差的强度分布曲线”；将图像(Pn+1)逐点减去图像(Pn)对应点的“灰度差数据”按图像的Y坐标轴累积得到X方向的“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)，“灰度差数据”按图像的X坐标轴累积得到Y方向的“灰度差的强度分布曲线”IY(n,y)。
“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)和IY(n,y)由下列公式计算：
公式中XL、XH和YL、YH分别为“像差数据”(Wn)在X坐标轴和Y坐标轴的起点坐标和终点坐标；Wn也可以换成Zn、Fn来计算。
“灰度差的强度分布曲线”上某一X点的强度值实际上是沿Y坐标轴所有像素的灰度差的累积，沿Y坐标轴变化的像素越多，则强度值越大，因而提高了对低对比度的检测能力，克服了帧差法和背景模型未充分利用图像中相邻像素之间相关性信息的缺点。
(S34)从“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”的分布区间；
由“灰度差数据”沿X方向的“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)可以得到“灰度变化像素”在X坐标轴上的分布区间，例如：对“灰度差的强度分布曲线”进行微分、或积分或利用其分斜率特性等可得到“灰度变化像素”在X坐标轴上的分布区间；类似地，由“灰度差数据”沿Y方向的“灰度差的强度分布曲线”IY(n,y)可以得到得到“灰度变化像素”在Y坐标轴上的分布区间。
作为较佳方案，使用“正像差数据”作为“灰度差数据”后从“灰度差的强度分布曲线”得到“正像差”“灰度变化像素”的分布区间，使用“负像差数据”作为“灰度差数据”后从“灰度差的强度分布曲线”得到“负像差”“灰度变化像素”的分布区间，之后将“正像差”“灰度变化像素”的分布区间与“负像差”“灰度变化像素”的分布区间进行合并，得到“灰度变化像素”的分布区间。也可直接使用“像差数据”作为“灰度差数据”从“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”的分布区间。
(S35)“灰度变化像素”在X坐标轴的分布区间和在Y坐标轴的分布区间交汇形成的矩形区域内确定出“灰度变化像素”集合；
“灰度变化像素”集合，包括可能存在的“正像差集合”和“负像差集合”；
“正像差数据”对应的像素集合，被定义为“正像差集合”(SZn)。用“正像差数据”经过一定算法而制作出的图像称为“正像差”图像，算法中最基本需要将“正像差数据”中最大数据的数据映射为图像中的黑色点——即：RGB(0,0,0),“正像差数据”中最小的数据映射为图像中的白色点——即：RGB(255,255,255)；图2中(203)为根据该方法制作的“正像差”图像。
“负像差数据”对应的像素集合，被定义为“负像差集合”(SFn)，用“负像差数据”经过一定算法而制作出的图像称为“负像差”图像，算法中最基本需要将“负像差数据”中绝对值最大的数据映射为图像中的黑色点——即：RGB(0,0,0),“负像差数据”中绝对值最小的数据映射为图像中的白色点——即：RGB(255,255,255)；图2中(204)为根据该方法制作的“负像差”图像。
“像差数据”对应的像素集合，被定义为“像差集合”(Wn)，用“像差数据”经过一定算法而制作出的图像称为“像差”图像，算法中最基本需要将“像差数据”中绝对值最大的数据映射为图像中的黑色点——即：RGB(0,0,0),“像差数据”中绝对值最小的数据映射为图像中的白色点——即：RGB(255,255,255)；图2中(205)为根据该方法制作的“像差”图像。
图2中(206)为“像差”图像沿X坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”IX(n,y)，图2中(207)为“像差”图像沿Y坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”IY(n,x)。
(S36)对“灰度变化像素”集合进行标记，提取“灰度变化像素”集合构成的几何图案的特征量，简称“变化像素特征量”，所述“变化像素特征量”包括以下S36a、S36b、S36c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S36a、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“光学特征”；
S36b、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“几何特征”；
S36c、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“位置特征”；
“灰度变化像素”集合构成的几何图案的特征量可以有“光学特征”(如：所构成的几何图案的像素的灰度的总和或灰度的平均值、灰度的变化量、灰度变化的“时间特征”、边缘梯度等)，也可以有“几何特征”(如：长、宽、长宽比、周长、面积、长方向夹角等)，还可以有“位置特征”等。即：“变化像素特征量”可以包括“光学特征”、“几何特征”、“位置特征”等。按几何图案同时发生变化的“光学特征”具有变化前和变化后两种状态，可以是“亮”到“暗”，也可以是“暗”到“亮”；从多张图的“光学特征”按几何图案发生变化的时间关系还可有灰度变化的“时间特征”等。
根据“变化像素特征量”中“光学特征”在变化前和变化后有两种状态，用“灰度差数据”作为“光学特征”，其“灰度差数据”又分为“正像差数据”对应的像素集合，被定义为“正像差集合”(SZn)和“负像差数据”对应的像素集合，被定义为“负像差集合”(SFn)；
“正像差集合”(SZn)变化前/后的“光学特征”分别用GSZ(n)和GSZ(n+1)表示；
“负像差集合”(SFn)变化前/后的“光学特征”分别用GSF(n)和GSF(n+1)表示；
“灰度变化像素”构成的几何图案的“光学特征”可以使用所有“灰度变化像素”的灰度总和等多种方式来表示，但较佳的表示方式为用“灰度变化像素”(不含“差值噪声”对应的像素)的平均灰度表示，以便与背景像素作区别比较。
进一步优选地，在步骤S36中“灰度变化像素”构成的几何图案“光学特征”用该几何图案的平均灰度表示。
在这种条件下，“正像差集合”(SZn)中“灰度变化像素”构成的几何图案变化前的“光学特征”GSZ(n)(不含“差值噪声”对应的像素)近似等于“负像差集合”(SFn)中“灰度变化像素”构成的几何图案变化后的“光学特征”GSF(n+1)，即：
GSZ(n)≈GSF(n+1)
“正像差集合”(SZn)中GSZ(n+1)近似等于“负像差集合”(SFn)中GSF(n)，即：
GSZ(n+1)≈GSF(n)
进一步优选地，在初/终值图像之间间隔性地获取多幅图像后，用“变化像素特征量”(包括“光学特征”、灰度变化的“时间特征”、“几何特征”、“位置特征”)可将被检测仪表器的闪烁报警指示灯标记出来、或将显示窗中闪烁报警指示图案标记出来、或显示窗中闪烁背景与指示值图案标记出来。
(S37)在包含“灰度变化像素”集合构成的几何图案的区域内，标记出该区域内与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的非字符的背景像素并提取其特征量，简称“背景像素特征量”，“背景像素特征量”采用以下S37a、S37b、S37c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S37a、背景像素构成的几何图案的“光学特征”；
S37b、背景像素构成的几何图案的“几何特征”；
S37c、背景像素构成的几何图案的“位置特征”；
“非字符的背景像素”特指在上述区域内可能还有未发生变化的指示值图案，需将该指示值图案排除在外。
背景像素大概率与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的周长最长，且常常超过该几何图案外围周长的一半。
作为优选方案，第一步在步骤(S35)确定的矩形区域内提取背景像素的“光学特 征”；第二步通过标记扩大背景像素的区域，使更多的背景像素参与背景像素特征量的计算中，因而扩大后的包含“灰度变化像素”集合构成的几何图案的区域就不一定是矩形了。
图像(Pn)和图像(Pn+1)的背景像素的“光学特征”分别用Gb(n)和Gb(n+1)表示，在本专利步骤(2)要求的条件下，通常有Gb(n)≈Gb(n+1)。
进一步优选地，在步骤S37中与“灰度变化像素”构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“光学特征”用该像素的平均灰度表示；背景像素的“光学特征”可以使用所有该背景像素的灰度总和等多种方式来表示，但较佳的表示方式为特征量用该背景像素的平均灰度表示，以便与“灰度变化像素”作区别比较。
如果：Gb(n)≈Max{GSZ(n),GSZ(n+1)}，即：背景的平均灰度数值大，则为背光高亮度型显示器(如无源LCD等)。
如果：Gb(n)≈Min{GSZ(n),GSZ(n+1)}，即：背景的平均灰度数值低，则为显示字符发光型显示器(如LED等)。
(S38)根据“背景像素特征量”和“变化像素特征量”，将显示窗内字符与背景分割出来；
优选地第一步将显示窗分割出来。例如：以Gb(n)、Gb(n+1)为种子像素，根据灰度特性连续性，通过生长法将步骤(S37)中的背景扩大到整个显示窗，利用显示窗的几何特征以及与相邻图块的灰度差异或颜色差异，将显示窗分割出来，此区域内可能有空洞——被指示值图案包围的背景。
第二步在显示窗内，将显示窗内字符与背景分割出来。例如：以Gb(n)、Gb(n+1)、GSZ(n)、GSZ(n+1)、GSF(n)、GSF(n+1)为特征可将显示窗内字符与背景分割出来。
例如：全局阈值是指整幅图像使用同一个阈值做分割处理，适用于GSZ(n)和GSZ(n+1)有明显对比的图像时(如：LED显示器)，可简单地使用全局阈值进行分割，这种方法只考虑像素本身的灰度值，一般不考虑空间特征，因而对噪声很敏感。常用的全局阈值选取方法有利用图像灰度直方图的峰谷法、最小误差法、最大类间方差法、最大熵自动阈值法以及其它一些方法。
又例如：动态地根据显示窗内背景的选取阈值，进行图像分割，这时的阈值为自适应阈值。
进一步优选地，步骤(S34)从沿某坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”在该坐标轴的分布区间的具体步骤包括将沿某坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”按该坐标轴“升序”、或“降序”、或“升序和降序”进行累积，得到该坐标轴的“累积曲线”，从该“累积曲线”得到“灰度变化像素”在该坐标轴的分布区间。
两坐标轴区间交汇形成的区域内包含了变化的指示值，从而实现指示值图案定位，同时，指示值图案在显示窗内部，因而也实现了显示窗的定位。
具体地，分别将“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)和IY(n,y)按坐标轴“升序”进行累积，得到“升序累积曲线”，用UX(n,x)和UY(n,y)表示；
按坐标轴降序进行累积，得到“降序累积曲线”，用DX(n,x)和DY(n,y)表示；
从X坐标轴的“升序和降序”累积曲线，UX(n,x)和DX(n,x)得到显示窗中“灰度变化像素”沿X坐标轴的所在区间；
从Y坐标轴的“升序和降序”累积曲线，UY(n,y)和DY(n,y)得到显示窗中“灰度变化像素”沿Y坐标轴的所在区域。
图像(Pn)和(Pn+1)“像差数据”沿X坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)及“升序累积曲线”，用UX(n,x)和“降序累积曲线”，用DX(n,x)。
“累积曲线”实际上是“灰度变化像素”的面积的堆积，“灰度变化像素”的面积越大，则“累积曲线”越大，因而进一步提高了对低对比度的检测能力。
更进一步优选地，将“灰度差的强度分布曲线”按坐标轴“升序”、或“降序”、或“升序和降序”进行累积时，仅对“灰度差的强度分布曲线”中高于阈值的数据进行累积。
例如：分别计算出“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)和IY(n,y)的平均值和以及样本方差和以为阈值，仅对“灰度差的强度分布曲线”IX(n,x)中高于阈值的数据进行累积；以为阈值，仅对“灰度差的强度分布曲线”IY(n,x)中高于阈值的数据进行累积；利用“升序累积曲线”和“降序累积曲线”交叉特性，靠算法判断“灰度变化像素”，而非人为设定数量参数来判断，在软件运行中更具有可操作性。
如图5所示，利用本装置对4台某型号的个人剂量当量仪(分别标注为：PRM1、PRM2、PRM3和PRM4)和另外1台某型号的个人剂量当量仪(标注为：GM)对4个衰减片(S0、S1、S2和S3)进行不同位置(WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5)处剂量当量响应及重复性测试，为了对比相同条件下PRM与GM指示值的差异，用重复性监督差异，同时将4台PRM个人剂量当量仪与GM个人剂量当量仪进行照射，用1台图像采集仪对4台PRM个人剂量当量仪进行读数，另用1台图像采集仪对GM个人剂量当量仪进行读数并顺带将部分PRM个人剂量当量仪也拍摄上。
由图中可以得到，对于S0衰减片，在不同位置处4台PRM剂量当量仪与GM剂量当量仪具有相近的校准系数；而对S1、S2和S3衰减片，在不同位置处4台PRM剂量当量仪发生了明显变化，但相互之间的比例关系无明显变化，其剂量当量响应从高到低仍然按PRM1、PRM2、PRM3和PRM4顺序排列；而GM剂量当量仪具有的校准系数变化不明显。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：包括剂量当量仪自动测试/校准/检定装置和使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法；
所述剂量当量仪自动测试/校准/检定装置包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元；
所述承载台单元中包括承载台、电动小车和轨道，承载台放置在电动小车上，电动小车在轨道上，轨道与射线平行，电动小车的驱动控制线和状态信号反馈线连接到接口单元，剂量当量仪放置在承载台上,其参考点与测试点重合且参考方向符合规定；
所述辐射单元中包括辐射控制器和辐射源；辐射控制器与接口单元连接，接收主处理单元的命令、返回辐射单元状态；辐射控制器与辐射源连接，完成主处理单元的“照射”、“结束照射”命令；
所述射线衰减单元设置在辐射源与位于测试点的剂量当量仪之间，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后到达位于测试点的剂量当量仪；
所述射线衰减单元包括衰减片模块、驱动模块和通讯模块；
所述衰减片模块包括至少两个衰减片，所述衰减片可水平移动且移动方向垂直于辐射源发出的射线束，衰减片有两个停止位置，衰减片在其中一个停止位置时，辐射源发出的射线束垂直于衰减片表面穿透通过后到达位于测试点的剂量当量仪，即衰减片对射线有“衰减”作用，该停止位置标注为SJ，衰减片在另一个停止位置时，对该射线束中心完全无遮挡，即衰减片无“衰减”作用，该停止位置标注为SJ0；
所述驱动模块包括数量与衰减片数量相同的动力机构，每个衰减片与其中一个动力机构连接，动力机构可驱动衰减片水平移动，衰减片与动力机构之间的连接件位于辐射源到测试点的射线束之外；驱动模块与通讯模块连接并通过通讯模块接收控制命令；
所述通讯模块与接口单元连接，射线衰减单元接收控制命令；
所述剂量当量仪单元包含至少一台被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪，被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪通称为剂量当量仪，剂量当量仪置于辐射源的均匀辐射场中，剂量当量仪显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集图像；
所述图像采集单元中包括至少一台图像采集仪，一台图像采集仪为摄像头或照相机或CCD图像阵列或CMOS图像阵列，图像采集仪与接口单元连接；
所述接口单元包括以太网通讯模块和USB通讯模块，接口单元与主处理单元连接，接口单元与辐射单元连接，接口单元与承载台单元连接，接口单元与图像采集单元连接；
所述主处理单元主要包括处理器、RAM存储器构成，主处理单元与接口单元连接；主处理单元通过接口单元向辐射单元发送控制命令并接收辐射单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元向承载台单元发送控制命令并接收承载台单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元接收图像采集单元上传的图像数据，存储并处理这些图像数据；
使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、按所述剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的结构进行布局，将剂量当量仪放置在辐射源的均匀辐照场中，使得剂量当量仪的显示器被图像采集仪单元中至少一台图像采集仪拍摄；
S2、保持图像采集仪与被摄剂量当量仪的显示器几何位置不变、进入图像采集仪的背景保持不变、照明条件不变、图像采集仪的光电参数不变，在上述相同条件下采集一组图像；
所述一组图像至少包括初始值图像和终值图像；在开始照射前通过图像采集单元中的图像采集仪获取剂量当量仪被照射前显示的指示值图像为初始值图像，之后辐射单元按主处理单元设定参数进行照射，在结束照射后通过图像采集仪单元中的图像采集仪获取照射结束后剂量当量仪显示的指示值图像为终值图像；
S3、将上述一组图像中显示窗内字符与背景区分割出来，具体包括以下步骤：
S31、计算图像的像素的灰度值；
S32、将一组图内相邻采集顺序图像在相同位置处像素的灰度差值作为“灰度差数据”；“灰度差数据”采用以下S32a、S32b、S32c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S32a、“正像差数据”；
S32b、“负像差数据”；
S32c、“像差数据”；
S33、将“灰度差数据”按图像的某一坐标轴累积形成“灰度差的强度分布曲线”；
S34、从“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”的分布区间；
S35、“灰度变化像素”在X坐标轴的分布区间和在Y坐标轴的分布区间交汇形成的矩形区域内确定出“灰度变化像素”集合；
S36、对“灰度变化像素”集合进行标记，提取“灰度变化像素”集合构成的几何图案的特征量，简称“变化像素特征量”，所述“变化像素特征量”包括以下S36a、S36b、S36c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S36a、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“光学特征”；
S36b、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“几何特征”；
S36c、“灰度变化像素”集合构成的几何图案的“位置特征”；
S37、在包含“灰度变化像素”集合构成的几何图案的区域内，标记出该区域内与“灰度变化像素”集合构成的几何图案相邻的非字符的背景像素并提取其特征量，简称“背景像素特征量”，“背景像素特征量”采用以下S37a、S37b、S37c中的任意一种、或任意两种、或全部：
S37a、背景像素构成的几何图案的“光学特征”；
S37b、背景像素构成的几何图案的“几何特征”；
S37c、背景像素构成的几何图案的“位置特征”；
S38、根据“背景像素特征量”和“变化像素特征量”，将显示窗内字符与背景分割出来；
S4、将显示窗内分割出的字符二值化后识别出来作为指示值，将指示值与获取该图像的时刻关联后存储到计算机RAM或/和HDD中，在RAM或/和HDD中以ASCII码格式或UNICODE编码格式存储；
S5、将以ASCII码格式或UNICODE编码格式指示值处理为测试或校准或检定要求的测试结果或/和结论；
S6、将测试结果或/和结论处理为测试报告或校准证书或检定证书。
2.根据权利要求1所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：在步骤S36中“灰度变化像素”构成的几何图案“光学特征”用该几何图案的平均灰度表示。
3.根据权利要求1所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：在步骤S37中与“灰度变化像素”构成的几何图案相邻的非字符的背景像素的“光学特征”用该背景像素的平均灰度表示。
4.根据权利要求1所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：在步骤S2中采集一组图像时，初始值图像多于一张，或/和终值图像多于一张，或/和在获取初始值图像到获取终值图像之间间隔性地获取多幅图像。
5.根据权利要求4所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：对初始值图像、终值图像、以及初终值之间间隔性地获取的多幅图像中显示的指示值进行识别。
6.根据权利要求4所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：在显示器因反光、显示器表面轻微划伤因素人工能正常识别，但计算机出现识别困难时，通过推断得出指示值数据。
7.根据权利要求4所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：在步骤S36处理中对“灰度变化像素”集合进行标记时，根据“变化像素特征量”将被检测仪表器的闪烁报警指示灯标记出来，或将被检测仪表器的显示窗中闪烁报警指示图案标记出来。
8.根据权利要求4所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：在步骤S36处理中对“灰度变化像素”集合进行标记时，根据“变化像素特征量”将被检测仪表器的显示窗中闪烁背景与指示值图案标记出来。
9.根据权利要求1所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：步骤S34从“灰度差的强度分布曲线”得到“灰度变化像素”的分布区间的具体步骤包括将沿某坐标轴的“灰度差的强度分布曲线”按该坐标轴“升序”、或“降序”、或“升序和降序”进行累积，得到该坐标轴的“累积曲线”，从该“累积曲线”得到“灰度变化像素”在该坐标轴的分布区间。
10.根据权利要求9所述的使用剂量当量仪自动测试/校准/检定装置的方法，其特征在于：将“灰度差的强度分布曲线”按坐标轴“升序”、或“降序”、或“升序和降序”进行累积时，仅对“灰度差的强度分布曲线”中高于阈值的数据进行累积。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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