KR100404611B1 - Method for radiation measurement using CCD camera - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 로봇 시각장치인 CCD 카메라를 이용한 방사선량 측정방법에 관한 것으로, 그 목적은 작업자의 직접 접근이 불가능한 고준위 방사선 지역내로 투입되는 원격제어용 로봇의 CCD 카메라를 이용하여 방사선량을 측정하므로써, 작업효율성 및 안정성을 증대시킬 수 있는 CCD 카메라를 이용한 방사선량 측정방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a radiation dose measuring method using a CCD camera which is a mobile robot visual apparatus, and an object thereof is to measure radiation dose by using a CCD camera of a remote control robot that is put into a high-level radiation zone where an operator cannot directly access. It is to provide a radiation dose measuring method using a CCD camera that can increase the work efficiency and stability.

본 발명은 고준위 방사선 지역 내에서의 방사선율/량 측정방법에 있어서; 상기 방사선율/량 측정방법은 CCD 카메라로 유입되는 빛을 차폐시키는 단계와, 상기 빛이 차폐된 상태에서의 CCD 카메라 영상을 획득하는 단계와, 상기 획득된 한 프레임 영상의 각 화소 평균 밝기를 산출하는 단계와, 임의의 방사선이 조사된 상태에서 각 화소 밝기를 산출하는 단계와, 직전 단계의 각 화소 값에서 상기 방사선이 없는 상태(암전류 값)에서 획득한 영상의 화소 평균밝기 값을 제거하는 단계와 상기 암전류 값를 제거한 한 영상내 전 화소값을 누적하는 단계와 상기 화소와 영상에 대한 처리 과정을 30개의 영상(30프레임/초)에 대해서 반복 누적하는 단계와 영상의 측정 밝기값과 방사선 조사량의 변화에 따라 미리 측정·설정된 영상의 설정 밝기값을 비교하는 단계와, 상기 측정 밝기값과 설정 밝기값의 비교에 의해 방사선량을 산출하는 단계를 통해 실시간으로 방사선율/량을 측정할 수 있는 일반CCD 카메라를 이용한 방사선율/량 측정방법을 제공함에 있다.The present invention provides a method of measuring radiation rate / amount in a high level radiation region; The radiation rate / quantity measuring method includes shielding light flowing into a CCD camera, acquiring a CCD camera image in a state where the light is shielded, and calculating an average brightness of each pixel of the acquired one frame image. And calculating each pixel brightness in the state where the radiation is irradiated, and removing the pixel average brightness value of the image obtained in the absence of the radiation (dark current value) from each pixel value in the previous step. And accumulating all pixel values in one image from which the dark current value is removed, and repeatedly accumulating the processes of the pixels and images for 30 images (30 frames / sec), and determining the measured brightness value and radiation dose of the image. Comparing the set brightness value of the image previously measured and set according to the change, and calculating the radiation dose by comparing the measured brightness value and the set brightness value. The via to provide a radiation rate / amount measurement method using a general CCD camera capable of measuring the radiation rate / amount in real time.

Description

CCD 카메라를 이용한 방사선량 측정방법{Method for radiation measurement using CCD camera}Method for radiation dose measurement using CCD camera {Method for radiation measurement using CCD camera}

본 발명은 CCD 카메라를 이용한 방사선량 측정방법에 관한 것으로, CCD 카메라와 영상처리장치를 이용하여 CCD 카메라 획득 영상의 밝기로 실시간으로 피폭되는 방사선의 량을 측정할 수 있는 CCD 카메라를 이용한 방사선량 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation dose measuring method using a CCD camera, the radiation dose measurement using a CCD camera that can measure the amount of radiation exposed in real time with the brightness of the CCD camera acquired image using the CCD camera and the image processing device It is about a method.

종래에 사용되고 있는 방사선량 측정방법은 고준위 방사선 지역내로 투입되는 원격제어용 로봇에 별도의 측정장비를 설치하고, 상기 별도의 측정장비를 통해 오염된 지역 내에서의 방사선량을 측정하였다. 그러나, 상기와 같은 방법은 별도의 측정장치를 로봇에 부착해야 하므로 조립·해체가 번거롭고, 이로 인해 작업시간이 길어지며, 로봇의 활동공간폭이 좁아짐과 동시에, 별도의 장비로 인해 설치비용이 증대되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.In the conventional radiation dose measuring method, a separate measuring device is installed in a remote control robot that is input into a high-level radiation zone, and the radiation dose in a contaminated area is measured through the separate measuring device. However, in the above method, as a separate measuring device must be attached to the robot, assembly and disassembly are cumbersome, and thus, the work time is long, and the working space of the robot is narrowed, and the installation cost is increased due to separate equipment. There were a number of problems.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 작업자의 직접 접근이 불가능한 고준위 방사선 지역내로 투입되는 원격제어용 로봇의 일반 CCD 카메라를 이용하여 방사선율/량을 측정함으로써, 작업효율성 및 안정성을 증대시킬 수 있는 CCD 카메라를 이용한 방사선율/량 고감도 실시간 측정방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and its object is to measure the radiation rate / amount by using a general CCD camera of a robot for remote control, which is injected into a high-level radiation area that is not directly accessible to an operator. It is to provide a radiation / dose high sensitivity real-time measurement method using a CCD camera that can increase the.

본 발명은 고준위 방사선 지역 내에서의 방사선율/량 측정방법에 있어서; 상기 방사선율/량 측정방법은 CCD 카메라로 유입되는 빛을 차폐시키는 단계와, 상기 빛이 차폐된 상태에서의 CCD 카메라 영상을 획득하는 단계와, 상기 획득된 한 프레임 영상의 각 화소 평균 밝기를 산출하는 단계와, 임의의 방사선이 조사된 상태에서 각 화소 밝기를 산출하는 단계와, 직전 단계의 각 화소 값에서 상기 방사선이 없는 상태(암전류 값)에서 획득한 영상의 화소 평균밝기 값을 제거하는 단계와 상기 암전류 값를 제거한 한 영상내 전 화소값을 누적하는 단계와 상기 화소와 영상에 대한 처리 과정을 30개의 영상(30프레임/초)에 대해서 반복 누적하는 단계와 영상의 측정 밝기값과 방사선 조사량의 변화에 따라 미리 측정·설정된 영상의 설정 밝기값을 비교하는 단계와, 상기 측정 밝기값과 설정 밝기값의 비교에 의해 방사선량을 산출하는 단계를 통해 실시간으로 방사선율/량을 측정할 수 있는 일반CCD 카메라를 이용한 방사선율/량 측정방법을 제공함에 있다.The present invention provides a method of measuring radiation rate / amount in a high level radiation region; The radiation rate / quantity measuring method includes shielding light flowing into a CCD camera, acquiring a CCD camera image in a state where the light is shielded, and calculating an average brightness of each pixel of the acquired one frame image. And calculating each pixel brightness in the state where the radiation is irradiated, and removing the pixel average brightness value of the image obtained in the absence of the radiation (dark current value) from each pixel value in the previous step. And accumulating all pixel values in one image from which the dark current value is removed, and repeatedly accumulating the processes of the pixels and images for 30 images (30 frames / sec), and determining the measured brightness value and radiation dose of the image. Comparing the set brightness value of the image previously measured and set according to the change, and calculating the radiation dose by comparing the measured brightness value and the set brightness value. The via to provide a radiation rate / amount measurement method using a general CCD camera capable of measuring the radiation rate / amount in real time.

도 1 은 본 발명에 따른 흐름도를 보인 예시도1 is an exemplary view showing a flowchart according to the present invention

도 2 는 본 발명의 구성을 보인 예시도2 is an exemplary view showing a configuration of the present invention

도 3 은 방사선량의 변화(정상상태, 100, 500 rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도3 is an exemplary diagram of brightness change of a CCD camera acquired image according to a change in radiation dose (steady state, 100, 500 rad / h irradiation)

도 4 는 방사선량의 변화(1000, 5000 rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도4 is an exemplary diagram of brightness variation of a CCD camera acquired image according to a change in radiation dose (at 1000, 5000 rad / h)

도 5 는 방사선량과 CCD 카메라 획득영상 밝기와의 상관관계를 보인 예시도5 is an exemplary diagram showing a correlation between radiation dose and brightness of a CCD camera image.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

(10) : CCD 카메라 (11) : 납차폐벽(10): CCD camera (11): lead shield wall

(12) : 빛 차폐막 (20) : 영상처리부12: light shielding film 20: image processing unit

(30) : 영상분석부 (40) : 데이터 라인30: image analyzer 40: data line

(50) : 모니터50: monitor

도 1 은 본 발명에 따른 흐름도를 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명의 구성을보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 접근이 불가능한 고준위 방사선 지역내로 투입되는 원격제어용 로봇의 CCD 카메라(10)로 유입되는 빛을 차폐하고, 상기 빛 차폐에 따른 CCD 카메라의 영상을 영상처리부(20)에 의해 실시간으로 처리한 후, 획득된 영상을 영상분석부(30)에서 분석하여 방사선량을 측정하도록 되어 있다.1 is an exemplary view showing a flow chart according to the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing a configuration of the present invention, the present invention is a CCD camera (10) of a remote control robot that is put into an inaccessible high-level radiation zone ) To shield the light flowing into the image sensor, and process the image of the CCD camera according to the light shielding in real time by the image processing unit 20, and then analyze the acquired image in the image analyzer 30 to measure radiation dose. It is.

상기 CCD 카메라(10)는 고방사선 지역 등과 같은 위험지역이나, 하수도 등과 같은 협소한 지역 즉, 작업자가 직접 투입될 수 없는 지역 내에서의 작업(원격제어용 로봇에 의한 작업)시, 원격제어용 로봇의 작업을 용이하게 하기 위하여 부착되는 것으로, 납차폐벽(11)에 의해 보호되고, 빛 유입부분에 빛 차폐막(12)이 설치되어 있다.The CCD camera 10 is a remote control robot when working in a dangerous area such as a high radiation area or a narrow area such as a sewerage, that is, an area where an operator cannot directly input (work by a remote control robot). It is attached to facilitate the work, and is protected by the lead shielding wall 11, and a light shielding film 12 is provided at the light inflow portion.

상기 영상처리부(20)는 영상 원격제어용 로봇에 부착된 CCD 카메라(10)와 데이터 라인(40)에 의해 연결되는 것으로, CCD 카메라(10)에서 획득한 영상을 실시간으로 처리하여 영상분석부와 모니터(50) 등에 전달한다. 방사선 환경내에의 차광된 CCD 카메라로부터 한 프레임의 영상을 영상획득 보드로 획득한 다음 이 영상을 구성하는 각 화소의 밝기값에서 방사선이 없는 상태에서 측정한 화소의 평균치, 즉 암전류에 기인한 값을 제거한다. 이 암전류에 의한 값을 방사선 측정에서 잡음의 역할을 하게되므로 방사선 계측에서 감도 저하와 부정확한 측정의 원인이 된다. 이 암전류가 제거된 각 화소의 값을 한 프레임의 영상(640x480)에 대하여 적산한 후 NTSC 신호의 경우 초당 30 프레임의 영상 신호가 CCD 카메라로부터 얻어지므로 30영상 프레임에 대하여 상기 과정을 반복하여 누적한다.The image processing unit 20 is connected by a CCD camera 10 attached to an image remote control robot and a data line 40. The image processing unit 20 monitors an image acquired by the CCD camera 10 in real time. 50 to deliver. An image acquisition board obtains an image of one frame from a shaded CCD camera in a radiation environment, and then calculates the average value of the pixels measured in the absence of radiation, that is, the value due to dark current, from the brightness values of the pixels constituting the image Remove The value of this dark current plays a role of noise in the radiation measurement, which causes a decrease in sensitivity and inaccurate measurement in the radiation measurement. The value of each pixel from which the dark current is removed is accumulated over one frame of image (640x480), and in the case of NTSC signal, since 30 frames per second are obtained from the CCD camera, the above process is repeatedly accumulated for 30 frames. .

상기의 방법을 통하여 암전류로 인한 잡음을 제거할 수 있고, 감도가 증가된방사선율/량을 실시간으로 측정할 수 있다.Through the above method, the noise due to the dark current can be removed, and the radiation rate / amount with increased sensitivity can be measured in real time.

상기 영상분석부(30)는 영상처리부(20)에 의해 획득된 영상을 분석하여 방사선량을 산출하는 것으로, 미리 측정되어 설정된 방사선율에 따른 영상의 밝기와 획득된 영상의 밝기를 비교하여 방사선량을 산출하도록 되어 있다. 도 3 은 방사선량의 변화(정상상태, 100, 500rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득한 한 영상의 밝기 변화 예시도를, 도 4 는 방사선량의 변화(1000, 5000rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도를 도시한 것으로, 방사선이 조사되지 않았을 때의 영상밝기와 단계적인 방사선량의 조사에 따른 영상의 밝기를 측정하여 도시하였다.The image analyzer 30 calculates the radiation dose by analyzing the image acquired by the image processor 20, and compares the brightness of the image according to a predetermined radiation rate with the brightness of the acquired image to calculate the radiation dose. Is calculated. FIG. 3 is a diagram illustrating brightness variation of an image acquired by a CCD camera according to a change in radiation dose (steady state at 100 and 500 rad / h), and FIG. 4 is a change in radiation dose (at 1000, 5000 rad / h). Figure 2 shows an example of the brightness change of the acquired CCD camera image by measuring the brightness of the image according to the irradiation of the image brightness and the stepped radiation dose when no radiation.

즉, 원격제어용 로봇에 부착된 CCD 카메라는 방사선이 조사되지 않은 장소에서 빛 유입이 차폐될 경우, 암전류에 의한 CCD 영상의 한 화소 당 평균 밝기는 3.38 이고, 방사선율이 100rad/h 조사될 경우 한 화소의 평균 밝기는 3.95이므로 이 값으로부터 암전류로 인한 값 3.38을 제거(=0.75)한 후 영상(한 프레임 영상은 640x480 픽섹) 전체에 대하여 누적하여 적산하면 175,104이 되고, 초당 프레임수인 30에 대하여 누적하여 계산하면 52453,120의 값을 얻게된다. 이러한 방법을 적용하여 방사선율 500rad/h 조사될 경우 누적 영상 밝기값은 248183,120이 되며, 1000rad/h 조사될 경우는 영상 밝기값은 54,374,400이다, 그리고 5000rad/h 조사 시 269,291,520의 값을 얻게된다. 이를 방사선율(rad/h)에 대한 광량의 그래프로 도시하면 도 5 와 같이 나타낼 수 있다.That is, the CCD camera attached to the remote control robot has an average brightness of 3.38 per pixel of the CCD image due to dark current when light inflow is shielded in a place where no radiation is irradiated, and when the radiation rate is 100 rad / h, Since the average brightness of the pixel is 3.95, the value 3.38 due to dark current is removed from this value (= 0.75), and the cumulative integration over the entire image (one frame image is 640x480 pixels) results in 175,104, and 30 frames per second. Cumulatively, you get a value of 52453,120. By applying this method, the cumulative image brightness is 248183,120 when the radiation rate is 500rad / h, and the image brightness is 54,374,400 when the irradiation is 1000rad / h, and 269,291,520 is obtained when the irradiation is 5000rad / h. . If this is shown as a graph of the light quantity with respect to the radiation rate (rad / h) it can be represented as shown in FIG.

상기 그래프를 이용하여 방사선율과 영상 밝기의 상관관계를 함수로 나타내면,Using the graph as a function of the correlation between the radiation rate and the image brightness,

sum= 3.46 + 0.0057 * 방사선율(rad/h), ( Qsum; 적산 영상밝기값 )sum = 3.46 + 0.0057 * emissivity (rad / h), (Q sum ; integrated image brightness value)

의 함수식이 성립된다. 즉, CCD 카메라를 통해 획득된 영상의 밝기를 측정하면, 상기 함수식에 의해 CCD 카메라에 조사되는 방사선량을 측정할 수 있다.The function expression of is established. That is, by measuring the brightness of the image obtained through the CCD camera, it is possible to measure the radiation dose irradiated to the CCD camera by the function equation.

본 발명은 상기와 같은 원리를 이용한 것으로, 고준의 방사선 지역내로 CCD 카메라가 부착된 원격제어용 로봇을 투입하고, 상기 CCD 카메라로 유입되는 빛을 차폐한 다음, 영상처리부를 통해 빛이 차단된 상태에서의 CCD 카메라 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상의 밝기를 영상분석부에서 비교분석 즉,『Qsum= 3.46 + 0.0057 * 방사선율(rad/h)』 함수식에 대입·산출하여 현시점에서의 방사선 조사량을 실시간으로 측정하도록 되어 있다.The present invention uses the same principle as above, the remote control robot with a CCD camera attached to the high radiation area, shielding the light flowing into the CCD camera, the light is blocked through the image processing unit The CCD camera image, and the brightness of the acquired image is compared and analyzed by the image analyzer, that is, by substituting and calculating the function of Q sum = 3.46 + 0.0057 * radiation rate (rad / h) function at the present time. Is measured in real time.

이와 같이 본 발명은 원격제어용 로봇에 부착되어 있는 일반 CCD 카메라를 이용하여 방사선량을 측정하도록 되어 있어, 별도의 설비가 필요 없으며, 그로 인해 비용이 절감되고, 로봇의 작업범위에 제한을 주지 않는다.Thus, the present invention is to measure the radiation dose by using a general CCD camera attached to the remote control robot, there is no need for a separate facility, thereby reducing the cost, and does not limit the working range of the robot.

또한, CCD 카메라 획득 영상에 의해 실시간으로 방사선량이 측정되므로, 원격제어용 로봇에 의한 작업시, 작업효율이 증대되고, 작업의 안정성을 향상시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.In addition, since the radiation dose is measured in real time by the CCD camera acquired image, when the work by the remote control robot, the work efficiency can be increased, and the stability of the work can be improved.

Claims (2)

고준위 방사선 지역 내에서의 방사선율/량 측정방법에 있어서;A method of measuring radiation rate / amount in a high level radiation region; 상기 방사선량 측정방법은 CCD 카메라로 유입되는 빛을 차폐시키는 단계와,The radiation dose measuring method comprises the steps of shielding the light flowing into the CCD camera; 상기 빛이 차폐된 상태에서의 CCD 카메라 영상을 획득하는 단계와,Acquiring a CCD camera image in a state where the light is shielded; 상기 획득된 영상의 밝기를 산출하는 단계와,Calculating brightness of the obtained image; 상기 획득된 한 프레임 영상의 각 화소 평균 밝기를 산출하는 단계와,Calculating average brightness of each pixel of the obtained one frame image; 임의의 방사선이 조사된 상태에서 각 화소 밝기를 산출하는 단계와,Calculating the brightness of each pixel in a state where any radiation is irradiated; 직전 단계의 각 화소 값에서 상기 방사선이 없는 상태(암전류 값)에서 획득한 영상의 화소 평균밝기 값을 제거하는 단계와,Removing the pixel average brightness value of the image obtained in the absence of radiation (dark current value) from each pixel value of the previous step; 상기 암전류 값를 제거한 한 영상내 전 화소값을 누적하는 단계와,Accumulating all pixel values in one image from which the dark current value is removed; 상기 화소와 영상에 대한 처리 과정을 30개의 영상(30프레임/초)에 대해서 반복 누적하는 단계와,Repeatedly accumulating the processes of the pixels and the images for 30 images (30 frames / second); 영상의 측정 밝기값과 방사선 조사량의 변화에 따라 미리 측정·설정된 영상의 설정 밝기값을 비교하는 단계와,Comparing the measured brightness value of the image with the set brightness value of the previously measured and set image according to a change in the radiation dose; 상기 측정 밝기값과 설정 밝기값의 비교에 의해 방사선량을 산출하는 단계를 포함하여 이루어져 실시간으로 방사선량을 측정하는 것을 특징으로 하는 CCD 카메라를 이용한 방사선량 측정방법.Comprising the step of calculating the radiation dose by comparing the measured brightness value and the set brightness value, the radiation dose measuring method using a CCD camera, characterized in that for measuring the radiation dose in real time. 삭제delete
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