CN108717199A - 基于多探测器的放射性物质成像监控装置及方法 - Google Patents

基于多探测器的放射性物质成像监控装置及方法 Download PDF

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刘亚强
范鹏
王瑞
许天鹏
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Abstract

本发明公开了一种基于多探测器的放射性物质成像监控装置及方法，其中，装置包括：至少两个探测元件包括至少一个成像或定位探测元件，其余探测元件为计数、成像或定位探测元件中的任一种或几种的组合，且至少一个成像或定位探测元件和至少一个其余探测元件在空间上相互分离；成像组件与多个探测元件的每个探测元件相连，以根据至少一个成像或定位探测元件检测的图像信息或定位信息及其余探测元件检测的计数强度信息或图像信息或定位信息得到成像结果。该装置可以使成像组件的输出信息达到更好的成像或定位效果，扩大成像视野，提高探测灵敏度，图像质量或定位精度。

Description

基于多探测器的放射性物质成像监控装置及方法
技术领域
本发明涉及射线探测技术领域，特别涉及一种基于多探测器的放射性物质成像监控装置及方法。
背景技术
目前，放射性物质广泛存在于自然界并应用于工业、农业、医疗卫生等行业中。通过探测放射性物质发出的射线，对放射性物质进行监控，对于保证放射性物质在规定场所正常存储和应用，防止意外泄露、遗失或违规转移，防止放射性物质被用于恐怖袭击和危害公共安全有重要意义。
现有的放射性探测技术包括两种：1)计数探测式装置，其仅记录放射源照射探测器的计数强度信息，不能获得放射源的方位，如传统的盖革计数器。2)成像或定位式装置。其获得的是放射源空间分布的图像信息，或放射源所在位置的定位信息。如利用带平行孔准直器、针孔准直器或编码孔径准直器的伽马相机，如利用无准直器的康普顿相机，或由连续摆放的多块探测器模块，依赖探测器模块前后遮挡进行放射源定位，如利用至少一个位置灵敏探测器，结合成像组件，计算放射性物质的空间分布图像，以达到进行成像监控的目的。
然而，相关技术通过计数探测式装置或成像或定位式装置进行放射性物质的监控，监控装置功能单一，往往不能只能进行特定场景下的放射性物质监控，灵活性差，性能低，且定位精度较差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于多探测器的放射性物质成像监控装置，该装置使成像组件的输出信息达到更好的成像或定位效果，扩大成像视野，提高探测灵敏度，图像质量或定位精度。
本发明的另一个目的在于提出一种基于多探测器的放射性物质成像监控方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于多探测器的放射性物质成像监控装置，包括：至少两个探测元件，所述至少两个探测元件包括至少一个成像或定位探测元件，其余探测元件可以为计数、成像或定位探测元件中的任一种或几种的组合，且所述至少一个成像或定位探测元件和至少一个其余探测元件在空间上相互分离；成像组件，所述成像组件与所述多个探测元件的每个探测元件相连，以根据所述至少一个成像或定位探测元件检测的图像信息或定位信息及所述其余探测元件检测的计数强度信息或图像信息或定位信息得到成像结果。
本发明实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，通过将至少两个成像元件的数据联合应用于成像组件的成像算法中，增加成像组件中的输入信息，从而使成像组件的输出信息达到更好的成像或定位效果，扩大成像视野，提高探测灵敏度，图像质量或定位精度。
另外，根据本发明上述实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述至少一个成像或定位探测元件相对放射源静止或移动。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述计数强度信息为所述计数探测元件测量的计数值或计数值分布。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述成像结果包括放射性物质空间分布图像或所述放射源位置信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述图像信息为所述放射源在探测器周围空间的强度分布，所述定位信息为所述放射源的空间位置。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于多探测器的放射性物质成像监控方法，包括以下步骤：获取至少两个信息，其中至少一个为图像信息或定位信息，其余信息可以为计数、成像或定位信息中的任一个或几个的组合；根据所述至少一个图像信息或定位信息和所述其余信息得到成像结果。
本发明实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控方法，通过将至少两个成像元件的数据联合应用于成像组件的成像算法中，增加成像组件中的输入信息，从而使成像组件的输出信息达到更好的成像或定位效果，扩大成像视野，提高探测灵敏度，图像质量或定位精度。
另外，根据本发明上述实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述计数强度信息为测量的计数值或计数值分布。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述成像结果包括放射性物质空间分布图像或放射源位置信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其特征在于，其中，所述图像信息为所述放射源在探测器周围空间的强度分布，所述定位信息为所述放射源的空间位置。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置的结构示意图；
图2为根据本发明第一个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置的场景示意图；
图3为根据本发明第二个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置的场景示意图；
图4为根据本发明第三个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置的场景示意图；
图5为根据本发明一个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于多探测器的放射性物质成像监控装置及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于多探测器的放射性物质成像监控装置。
图1是本发明一个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控装置的结构示意图。
如图1所示，该基于多探测器的放射性物质成像监控装置10包括：多个探测元件100和成像组件200。
其中，多个探测元件100包括至少两个探测元件，至少两个探测元件包括至少一个成像或定位探测元件，其余探测元件可为计数、成像或定位探测元件中的任一种或几种的组合，且至少一个成像或定位探测元件和至少一个其余探测元件在空间上相互分离。成像组件200与多个探测元件100的每个探测元件相连，以根据至少一个成像或定位探测元件检测的图像信息或定位信息及其余探测元件检测的计数强度信息或图像信息或定位信息得到成像结果。本发明实施例的装置10使成像组件的输出信息达到更好的成像或定位效果，扩大成像视野，提高探测灵敏度，图像质量或定位精度。
可以理解的是，本发明实施例结合放射性计数探测或/和成像定位技术及装置，并与所采用的计数探测或成像定位探测技术特定相关的成像组件，提出一种高灵活性、高性能的放射性物质成像监控方案。本发明实施具有至少两个在空间上相互分离的独立探测元件，其中至少有一个元件为成像或定位式装置中的探测元件，其余元件可以为上述任意一种计数探测式装置，或任一种成像定位式装置中的探测元件；具有至少一个成像组件，用于获得放射性物质空间分布图像或放射源位置信息，并且所使用的探测元件中至少两个连接至同一成像组件。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，至少一个成像或定位探测元件相对放射源静止或移动。
可以理解的是，任意一个成像元件可以相对放射源静止，也可以相对放射源进行移动。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，计数强度信息为计数探测元件测量的计数值或计数值分布。
可以理解的是，本发明实施例所依据的测量数据为上述探测元件所测量的计数值或计数值分布。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，成像结果包括放射性物质空间分布图像或放射源位置信息。
可以理解的是，成像组件200通过联合利用全部连接至该成像组件的探测元件所获取的数据，生成一幅放射性物质空间分布图像或一组放射源位置信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，图像信息为放射源在探测器周围空间的强度分布，定位信息为放射源的空间位置。
可以理解的是，所求解得到的图像为放射源在探测器周围空间的强度分布。需要说明的是，本发明实施例采用的图像重建算法可以为任一种图像重建算法，如滤波反投影解析重建算法，或求解方程组的代数直接求解或迭代算法，或进行统计估计的迭代重建算法。
在本发明实施例的第一个实施例中，如图2所示，一个具有全景视野的探测元件(如图所示为一种全景式辐射成像装置中的三维位置灵敏探测器，也可以为其余具有全景视野的探测元件，如康普顿相机中的探测元件)和一个具有有限视野、高分辨率的探测元件(如图所示为编码孔径准直器成像装置中的探测元件，也可以为其他具有有限视野、高分辨率的探测元件，如基于针孔准直器或平行孔准直器的探测元件)被连接至同一成像组件。由其组成的放射源成像监控装置，既具有全景视野成像的广视野优点，又在全景视野探测元件和有效视野、高分辨率探测元件所共同覆盖的视场范围内，具有更高的灵敏度、更好的空间采样特性以至于可以获得更高质量的图像，从而可以达到对重点监控视场更好的放射源监控效果。
在本发明实施例的第二个实施例中，如图3所示，多个具有有限视野的探测元件(如图所示为编码孔径准直器成像装置中的探测元件，也可以为其他具有有限视野、高分辨率的探测元件，如基于针孔准直器或平行孔准直器的探测元件)被连接至同一成像组件，并使各探测元件的有效视场至少不完全相互重合。通过这一方式组成的放射源成像监控装置，可以增大监控视场区域，达到广角视场或全景视场的效果，又可以保留基于有效视野探测元件的成像装置的优势，如高分辨率。
在本发明实施例的第三个实施例中，如图4所示，一个全景成像装置中的探测元件(如图所示为一种全景式辐射成像装置中的三维位置灵敏探测器，也可以为其他具有全景视野的探测元件，如康普顿相机中的探测元件)和一个高灵敏度计数式探测元件被连接至同一成像组件。通过这一方式组成的放射源成像监控装置，可以使成像组件在高灵敏度计数式探测元件无信号输出时判别为无放射源出现，从而避免当全景成像装置中的探测元件出现本底辐射或噪声干扰的假信号时输出错误图像，也可以当放射源距离高灵敏度计数式探测元件距离发生变化时，使成像组件在计算放射源分布图像时，利用高灵敏度计数式探测元件的输出信号强弱信息进一步提高图像质量或放射源定位精度。
综上，本发明实施例装置10由多个探测元件和至少一个成像组件组成，其中至少两个探测元件连接至同一成像组件，且探测元件中至少一个可以用于成像或定位装置中，并通过在成像组件中联合利用全部连接至该成像组件的探测元件所获取的数据，生成一幅放射性物质空间分布图像或一组放射源位置信息，使成像组件的输出信息达到更好的成像或定位效果，如扩大成像视野，提高探测灵敏度，图像质量或定位精度，从而达到更好的放射性物质监控效果。
根据本发明实施例提出的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，将多个探测元件连接至同一成像组件，在成像组件内的定位估计或图像重建计算过程中，联合利用多个探测元件上的数据，输出同一幅图像或同一组定位估计结果，提高图像质量或定位精度，达到更好的放射源监控效果。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于多探测器的放射性物质成像监控方法。
图5是本发明一个实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控方法的流程图。
如图5所示，该基于多探测器的放射性物质成像监控方法包括以下步骤：
在步骤S501中，获取至少两个信息，其中至少一个为图像信息或定位信息，其余可为计数、成像或定位信息中的任一个或几个的组合。
在步骤S502中，根据至少一个图像信息或定位信息和其余信息得到成像结果。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，计数强度信息为测量的计数值或计数值分布。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，成像结果包括放射性物质空间分布图像或放射源位置信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其特征在于，其中，图像信息为放射源在探测器周围空间的强度分布，定位信息为放射源的空间位置。
需要说明的是，前述对基于多探测器的放射性物质成像监控装置实施例的解释说明也适用于该实施例的基于多探测器的放射性物质成像监控方法，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的基于多探测器的放射性物质成像监控方法，将多个探测元件连接至同一成像组件，在成像组件内的定位估计或图像重建计算过程中，联合利用多个探测元件上的数据，输出同一幅图像或同一组定位估计结果，提高图像质量或定位精度，达到更好的放射源监控效果。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于多探测器的放射性物质成像监控装置，其特征在于，包括：
至少两个探测元件，所述至少两个探测元件包括至少一个成像或定位探测元件，其余探测元件为计数、成像或定位探测元件中的任一种或几种的组合，且所述至少一个成像或定位探测元件和至少一个所述其余探测元件在空间上相互分离；
成像组件，所述成像组件与所述多个探测元件的每个探测元件相连，以根据所述至少一个成像或定位探测元件检测的图像信息或定位信息及所述其余探测元件检测的计数强度信息或图像信息或定位信息得到成像结果。
2.根据权利要求1所述的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，其特征在于，其中，所述至少一个成像或定位探测元件相对放射源静止或移动。
3.根据权利要求1所述的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，其特征在于，其中，所述计数强度信息为所述计数探测元件测量的计数值或计数值分布。
4.根据权利要求1和2所述的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，其特征在于，其中，所述成像结果包括放射性物质空间分布图像或所述放射源位置信息。
5.根据权利要求4所述的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，其特征在于，其中，所述图像信息为所述放射源在探测器周围空间的强度分布，所述定位信息为所述放射源的空间位置。
6.一种基于多探测器的放射性物质成像监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取至少两个信息，其中，至少一个为图像信息或定位信息，其余信息为计数、成像或定位信息中的任一个或几个的组合；
根据所述至少一个图像信息或定位信息和所述其余信息得到成像结果。
7.根据权利要求6所述的基于多探测器的放射性物质成像监控方法，其特征在于，其中，所述计数强度信息为测量的计数值或计数值分布。
8.根据权利要求6所述的基于多探测器的放射性物质成像监控方法，其特征在于，其中，所述成像结果包括放射性物质空间分布图像或放射源位置信息。
9.根据权利要求6-8任一项所述的基于多探测器的放射性物质成像监控装置，其特征在于，其中，所述图像信息为所述放射源在探测器周围空间的强度分布，所述定位信息为所述放射源的空间位置。
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