[發(fā)明專利]一種移動放射源定位校正與優(yōu)化方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010213464.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111524167A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒藝;劉雙全;魏龍;于月
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號: G06T7/277
• 分類號: G06T7/277;G06T7/77;G06K9/62
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種移動放射源定位校正與優(yōu)化方法，其步驟包括：1)獲取放射源移動過程中的輻射圖像，將每一所述輻射圖像中像素最大值位置(x,y)作為放射源在輻射圖像中的中心位置；2)采用卡爾曼濾波算法，從x、y方向分別對各輻射圖像中的放射源位置進(jìn)行校正和優(yōu)化；3)將步驟2)校正和優(yōu)化后的t時刻采集的輻射圖像中的放射源位置與t時刻輻射圖像對應(yīng)的光學(xué)圖像進(jìn)行匹配融合。本發(fā)明使用卡爾曼濾波算法和平滑方法對放射源運(yùn)動位置進(jìn)行校正與優(yōu)化，獲得高準(zhǔn)確，無跳動且運(yùn)動軌跡連續(xù)的放射源定位；最后將放射源位置與光學(xué)圖像進(jìn)行匹配融合，可應(yīng)用于移動放射源定位檢測的多種場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明應(yīng)用于編碼孔徑的伽馬相機(jī)，涉及核安全檢測領(lǐng)域，具體針對移動放射源檢測的應(yīng)用場景，是一種新的對移動放射源定位進(jìn)行校正和優(yōu)化的方法。

背景技術(shù)

基于編碼孔徑的伽馬相機(jī)成像需要一定的統(tǒng)計計數(shù)才能得到信噪比高、真實(shí)可信的核輻射分布圖像。傳統(tǒng)的伽馬相機(jī)，采用靜止成像的方式，在探測器和放射源保持相對位置固定不變的情況下，經(jīng)過長時間探測累積充分的計數(shù)進(jìn)行成像，從而獲得高質(zhì)量的成像結(jié)果。

在運(yùn)動成像過程中，由于探測器與放射源之間的相對位置不斷變化，放射源在探測器視野中位置也不斷發(fā)生變化。放射源的運(yùn)動一方面將運(yùn)動偽影引入數(shù)據(jù)中，另一方面數(shù)據(jù)的信號與噪聲比值也發(fā)生變化。通常認(rèn)為，核輻射分布圖像中像素最大值所在位置即代表放射源位置。由于伽馬相機(jī)采集數(shù)據(jù)運(yùn)動偽影與噪聲的干擾，輻射分布圖像中放射源位置存在定位不準(zhǔn)確的問題。在連續(xù)采集時放射源位置往往在某幾幀發(fā)生跳動，會大幅度偏離正確位置。放射源被行人攜帶，伽馬相機(jī)采集所得放射源位置與行人位置偏差較大，定位不準(zhǔn)確。此外，由于輻射圖像像素遠(yuǎn)小于光學(xué)圖像像素，在進(jìn)行熱點(diǎn)與移動目標(biāo)的匹配與融合時，熱點(diǎn)定位的變化往往不夠連續(xù)，不能緊跟移動的目標(biāo)物體。

為了解決伽馬相機(jī)在移動放射源成像中放射源定位跳動問題與定位不連續(xù)問題，本發(fā)明提供了基于卡爾曼濾波算法的放射源定位優(yōu)化方法。針對移動放射源定位，一方面提高定位的連續(xù)性，另一方面可校正放射源定位偏離移動目標(biāo)正確位置的數(shù)據(jù)點(diǎn)，使得伽馬相機(jī)對移動放射源定位更連續(xù)與準(zhǔn)確。

使用伽馬相機(jī)對移動放射源進(jìn)行檢測與定位，傳統(tǒng)方法通常使用逆互相關(guān)解碼算法對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼重建，并疊加一段時間內(nèi)的重建圖像作為放射源在某點(diǎn)的輻射圖像，其中選取輻射圖像像素的最大值所在位置作為放射源位置。

傳統(tǒng)方法未對輻射圖像的放射源定位做優(yōu)化，常出現(xiàn)放射源定位跳動與定位不連續(xù)問題。若通過提高探測器面積，在同等采集時長內(nèi)可獲取更多計數(shù)減少定位跳動，但勢必會極大增加成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對伽馬相機(jī)測量移動放射源的應(yīng)用場景，本發(fā)明提供一種新的對移動放射源定位進(jìn)行校正和優(yōu)化的方法。對伽馬相機(jī)采用逆互相關(guān)解碼后的重建圖像的放射源定位進(jìn)行優(yōu)化，從而提高放射源定位的準(zhǔn)確性。同時該算法也可應(yīng)用于移動放射源定位檢測的多種場合。

本發(fā)明首先使用伽馬相機(jī)或其他探測設(shè)備對移動反射源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；其次通過逆相關(guān)解碼獲得放射源重建輻射圖像；接著使用卡爾曼濾波算法和平滑方法對放射源運(yùn)動位置進(jìn)行校正與優(yōu)化，獲得高準(zhǔn)確，無跳動且運(yùn)動軌跡連續(xù)的放射源定位；最后將放射源位置與光學(xué)圖像進(jìn)行匹配融合。

本發(fā)明對技術(shù)方案為：

一種移動放射源定位校正與優(yōu)化方法，其步驟包括：

1)獲取放射源移動過程中的輻射圖像，將每一所述輻射圖像中像素最大值位置(x，y)作為放射源在輻射圖像中的中心位置；

2)采用卡爾曼濾波算法，從x、y方向分別對各輻射圖像中的放射源位置進(jìn)行校正和優(yōu)化；

3)將步驟2)校正和優(yōu)化后的t時刻采集的輻射圖像中的放射源位置與t時刻輻射圖像對應(yīng)的光學(xué)圖像進(jìn)行匹配融合。

進(jìn)一步的，步驟2)中，從x方向?qū)Ω鬏椛鋱D像中的放射源位置進(jìn)行校正和優(yōu)化的方法為：