KR20020054547A - Method and Equipment for the detection of radiation source and the measurement of radiation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치에 관한 것으로, 상/하/좌/우 조절이 가능한 다수대의 CCD 카메라와 영상처리부 및 영상분석부를 이용하여 CCD 카메라 획득 영상의 밝기분포 및 밝기도로 방사선원과 실시간으로 피폭되는 방사선의 량을 측정할 수 있는 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the position and the radiation dose of a radiation source, and using a plurality of CCD cameras, image processing units, and image analyzers capable of adjusting up, down, left, and right, the brightness distribution and the brightness of the CCD camera acquired image. The present invention relates to a location of a radiation source capable of measuring a radiation source and an amount of radiation exposed in real time, and to a method and a device for measuring radiation dose.
종래에 사용되고 있는 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법은 고준위 방사선 지역내로 투입되는 원격제어용 로봇에 별도의 측정장비를 설치하고, 상기 별도의 측정장비를 통해 오염된 지역 내에서의 방사선원 및 방사선량을 측정하였다. 그러나, 상기와 같은 방법은 별도의 측정장치를 로봇에 부착하여 오염된 지역내로 투입해야 하므로 로봇에의 조립·해체가 번거롭고, 이로 인해 작업시간이 길어지며, 로봇의 활동공간폭이 좁아짐과 동시에, 별도의 장비로 인해 설치비용이 증대되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.The conventional radiation source location and radiation dose measurement method is to install a separate measuring equipment on the remote control robot that is put into the high-level radiation zone, and to measure the radiation source and radiation dose in the contaminated area through the separate measuring equipment It was. However, in the above method, since a separate measuring device must be attached to the robot and put into the contaminated area, the assembly and disassembly of the robot is cumbersome, resulting in a long working time and a narrow working space width. There are various problems such as increased installation cost due to separate equipment.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 다수개의 CCD 카메라를 이용하여 방사선원의 정확한 위치와 방사선량을 측정하고, 이로 인해 작업효율성 및 안정성을 증대시킬 수 있는 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object thereof is to measure a precise position and a radiation dose of a radiation source using a plurality of CCD cameras, and thereby the position and radiation of a radiation source that can increase work efficiency and stability. To provide a quantity measurement method and apparatus.
본 발명은 고준위 방사선 지역 내에서의 방사선원의 위치 및 방사선량 측정방법에 있어서; 상기 측정방법은 수평으로 설치된 두 대의 CCD 카메라로 유입되는 빛을 차폐시키는 단계와, 상기 빛이 차폐된 상태에서의 CCD 카메라 영상을 영상처리부에서 획득하는 단계와, 상기 획득된 영상의 밝기를 영상처리부에서 산출하는 단계와, 상기 산출된 영상의 측정 밝기값과 밝기 비의 변화에 따라 CCD 카메라를 수평으로 이동시켜 방사선원의 수평위치를 찾는 단계와, 상기 수평위치가 영상처리부 및 영상분석부에 의해 모니터의 실제영상에 표시되는 단계와, 상기 수평위치를 찾은 두 대의 CCD 카메라를 수직방향으로 90°회전시키는 단계와, 상기 수직으로 설치된 두 대의 CCD 카메라 영상을 영상처리부에서 획득하는 단계와, 상기 획득된 영상의 밝기를 영상처리부에서 산출하는 단계와, 상기 산출된 영상의 측정 밝기값과 밝기 비의 변화에 따라 CCD 카메라를 수직으로 이동시켜 방사선원의 수직위치를 찾는 단계와, 상기 수직위치가 영상처리부 및 영상분석부에 의해 모니터의 실제영상에 표시되는 단계와, 상기 방사선원의 수직/수평위치가 표시된 지점에서의 영상 측정 밝기값을 방사선 조사량의 변화에 따라 미리 측정·설정된 영상의 설정 밝기값과 영상분석부에서 비교하는 단계와, 상기 측정 밝기값과 설정 밝기값의 비교에의해 방사선량을 영상분석부에서 산출하는 단계와, 상기 산출된 방사선량을 모니터의 실제영상에 디스플레이 하는 단계를 통해 실시간으로 방사선원의 위치와 방사선량을 측정할 수 있는 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치를 제공함에 있다.The present invention relates to a method for measuring the position and the radiation dose of a radiation source in a high level radiation region; The measuring method includes shielding light flowing into two horizontally mounted CCD cameras, acquiring a CCD camera image in a state in which the light is shielded by an image processing unit, and calculating the brightness of the acquired image. And calculating a horizontal position of the radiation source by moving the CCD camera horizontally according to the measured brightness value and the change in the brightness ratio of the calculated image, and monitoring the horizontal position by the image processor and the image analyzer. Displaying the actual image of the image, rotating the two CCD cameras having found the horizontal position by 90 ° in the vertical direction, acquiring the two vertically mounted CCD camera images by the image processor, and Computing the brightness of the image in the image processing unit, according to the change in the measured brightness value and the brightness ratio of the image CCD camera Moving vertically to find the vertical position of the radiation source; displaying the vertical position on the actual image of the monitor by the image processing unit and the image analyzing unit; and measuring the image at the point where the vertical / horizontal position of the radiation source is displayed. Comparing the brightness value in the image analysis unit with the set brightness value of the image measured and set in advance according to the change in the radiation dose, and calculating the radiation dose in the image analyzer by comparing the measured brightness value and the set brightness value And it provides a method and apparatus for measuring the position and the radiation dose of the radiation source capable of measuring the position and the radiation dose of the radiation source in real time through the step of displaying the calculated radiation dose on the actual image of the monitor.
도 1 은 방사선량의 변화(정상상태, 100, 500 rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도1 is a diagram illustrating the change in brightness of a CCD camera acquired image according to a change in radiation dose (steady state, 100, 500 rad / h irradiation)
도 2 는 방사선량의 변화(1000, 5000 rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도2 shows an example of brightness change of a CCD camera acquired image according to a change in radiation dose (at 1000, 5000 rad / h irradiation).
도 3 은 방사선량과 CCD 카메라 획득영상 밝기와의 상관관계를 보인 예시도3 is an exemplary view showing a correlation between radiation dose and brightness of a CCD camera acquired image.
도 4 은 본 발명에 따른 흐름도를 보인 예시도4 is an exemplary view showing a flowchart according to the present invention.
도 5 는 본 발명의 구성을 보인 블록예시도를5 is a block diagram showing the configuration of the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 방사선원 위치감지 예시도Figure 6 is a radiation source position detection example in accordance with the present invention
도 7 은 본 발명에 따른 방사선원 위치 및 방사선량7 is a radiation source position and radiation dose according to the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
(10,20) : CCD 카메라 (11) : 제 1 영상(10,20): CCD camera 11: the first image
(12) : 제 2 영상 (30) : 방사선원12: second image 30: a radiation source
(40) : 영상처리부 (50) : 영상분석부40: image processing unit 50: image analysis unit
(60) : 영상밝기값 (70) : 영상밝기 비(60): Image brightness value (70): Image brightness ratio
(80) : 모니터80: monitor
도 1 은 방사선량의 변화(정상상태, 100, 500rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득한 한 영상의 밝기 변화 예시도를, 도 2 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.1 shows an example of brightness change of an image acquired by a CCD camera according to a change in radiation dose (steady state at 100, 500 rad / h), and FIG. 2 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 조사되었을 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 가 조사될 경우 영상 밝기값은 54,374,400이다, 그리고 5000rad/h 조사 시 269,291,520의 값을 얻게된다. 이를 방사선율(rad/h)에 대한 광량의 그래프로도시하면 도 3과 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 a radiation rate of 100 rad / h is applied. Since the average brightness of the pixel is 3.95, the value 3.38 due to the dark current is removed from this value (= 0.75), and the cumulative accumulation over the entire image (one frame image is 640x480 pixels) is 175,104, and the cumulative value is 30 for frames per second. If you calculate it, you get a value of 52453,120. By applying this method, the cumulative image brightness value is 248183,120 when the radiation rate is 500rad / h, and the image brightness value is 54,374,400 when 1000rad / h is irradiated, and 269,291,520 is obtained when 5000rad / h is irradiated. . 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,
Ｑsum= 3.46 + 0.0057 * 방사선율(rad/h), ( Ｑsum; 적산 영상 밝기값 )Ｑ 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 같이 CCD 카메라에서 획득된 영상의 밝기를 이용하는 것으로, 도 4 는 본 발명에 따른 흐름도를 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명의 구성을 보인 블록예시도를 도시하였다. 즉, 본 발명은 수직/수평 이동 및 회전이 가능한 두 대의 CCD 카메라(10,20)에서 획득한 영상의 밝기 비에 따라 CCD 카메라(10,20)를 이동시켜 방사선원(30)의 위치를 측정하고, 상기 CCD 카메라(10,20)에서 획득한 영상의 밝기를 방사선량에 따라 미리 측정·설정된 영상의 밝기와 비교하여 방사선원에서의 방사선량을 측정하도록 되어 있다.The present invention uses the brightness of the image obtained by the CCD camera as described above, Figure 4 shows an exemplary view showing a flow chart according to the invention, Figure 5 shows a block example showing the configuration of the present invention. That is, the present invention measures the position of the radiation source 30 by moving the CCD camera (10, 20) according to the brightness ratio of the image obtained from the two CCD camera (10, 20) capable of vertical / horizontal movement and rotation The radiation dose at the radiation source is measured by comparing the brightness of the image acquired by the CCD cameras 10 and 20 with the brightness of the image previously measured and set according to the radiation dose.
상기 CCD 카메라(10,20)는 일반적으로 고준위 방사선 지역등과 같은 위험지역이나, 하수도등과 같은 협소한 지역 즉, 작업자의 직접 접근이 불가능한 지역내로 투입되는 원격제어용 로봇 등에 부착되어 있다. 즉, 본 발명에 사용되는 CCD 카메라(10,20)는 원격제어용 로봇에 부착되어 있는 CCD 카메라를 이용하여도 되며, 별도의 장비에 두 대의 CCD 카메라를 설치하여 고준위 방사선 지역으로 투입하여도 된다. 이때, 상기 투입되는 두 대의 CCD 카메라(10,20)는 일정각도의 각을 이루도록 즉, 촬영범위의 일부분이 서로 겹치도록 설치되어 있다.The CCD cameras 10 and 20 are generally attached to a remote control robot that is injected into a dangerous area such as a high level radiation area or a narrow area such as a sewerage, that is, an area where an operator cannot directly access. That is, the CCD cameras 10 and 20 used in the present invention may use a CCD camera attached to a robot for remote control, or two CCD cameras may be installed in separate equipment and input into a high level radiation region. In this case, the two CCD cameras 10 and 20 to be introduced are installed to form an angle of a predetermined angle, that is, a part of the photographing range overlaps each other.
도 6 은 본 발명에 따른 방사선원 위치감지 예시도를, 도 7 은 본 발명에 따른 방사선원 위치 및 방사선량을 도시한 예시도를 도시한 것으로, 상기 두 대의 CCD 카메라(10,20)는 영상처리부(40) 및 영상분석부(50)와 연결되어 있으며, CCD 카메라(10,20)에서 획득된 영상은 영상처리부(40)를 통해 실시간으로 디스플레이됨과 동시에 영상분석부(50)에 의해 영상 밝기값(60) 및 밝기 비(70)가 디스플레이 된다.6 is a diagram illustrating a radiation source position detection according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating a radiation source position and a radiation dose according to the present invention. The two CCD cameras 10 and 20 may include an image processing unit ( 40) and the image analyzer 50, the image obtained by the CCD camera (10, 20) is displayed in real time through the image processor 40 and at the same time the image brightness value by the image analyzer 50 ( 60 and the brightness ratio 70 are displayed.
본 발명은 상기와 같이 영상처리부(40)와 영상분석부(50)에 의해 모니터(80)에 디스플레이 되는 획득영상과 획득영상의 밝기 및 획득영상의 밝기비를 이용하는 것으로, 방사선원(30)에 근접된 곳의 방사선량과 방사선원(30)에서 멀리 떨어진 곳의 방사선량은 서로 다르므로, CCD 카메라(10,20)의 주시방향을 수평/수직으로 이동하여 획득영상의 밝기값(60) 및 획득영상의 밝기 비(70)가 동일한 주시방향을 찾아 CCD 카메라(10,20)의 주시각을 이용하여 방사선원(30)의 위치를 감지하고, 방사선량을 자동으로 측정할 수 있도록 되어 있다.The present invention utilizes the brightness of the acquired image, the brightness of the acquired image and the brightness of the acquired image displayed on the monitor 80 by the image processor 40 and the image analyzer 50 as described above, and is close to the radiation source 30. Since the radiation dose at the place and the radiation dose at a place far from the radiation source 30 are different from each other, the direction of illumination of the CCD cameras 10 and 20 is moved horizontally and vertically to obtain the brightness value 60 and the acquired image of the acquired image. The brightness ratio 70 is equal to the direction of illumination to detect the position of the radiation source 30 using the angle of view of the CCD camera (10,20), it is possible to automatically measure the radiation dose.
즉, 도 6 과 같이 수평방향으로 설치된 제 1,2 CCD 카메라(10,20)에서 획득된 제 1,2 영상(11,21)과 제 1,2 영상의 밝기값 및 제 1,2 영상의 밝기 비는 모너터(80)에 동시에 디스플레이 된다.That is, the brightness values of the first and second images 11 and 21, the first and second images acquired by the first and second CCD cameras 10 and 20 installed in the horizontal direction, and the first and second images, as shown in FIG. 6. The brightness ratio is displayed on the monitor 80 at the same time.
이때, 상기 제 1,2 CCD 카메라(10,20)를 좌/우로 수평 이동시키면, 이동되는 제 1,2 CCD 카메라(10,20)의 주시방향에 따라 제 1,2 영상과 제 1,2 영상의 밝기 및 제 1,2 영상의 밝기 비가 변화하게 된다. 이와 같이 변화되는 제 1,2 영상의 밝기 비가 동일한 위치를 찾으면, 두 대의 카메라(10,20)로부터 방사선원(30)의 수평위치가 확인된다. 이와 같이 방사선원(30)의 수평위치가 확인되면, 제 1,2 CCD 카메라(10,20)중 하나의 카메라(10 또는 20)의 주시각을 변경한 후 빛 차폐를 해제하여 방사선원의 수평위치를 실제 촬영하고, 영상처리부(40) 및 영상분석부(50)에 의해 실제영상에 수평위치를 표시한다.In this case, when the first and second CCD cameras 10 and 20 are horizontally moved to the left and right, the first and second images and the first and second images according to the direction in which the first and second CCD cameras 10 and 20 are moved. The brightness ratio of the image and the brightness ratio of the first and second images are changed. When the brightness ratio of the first and second images changed as described above is found, the horizontal position of the radiation source 30 is confirmed from the two cameras 10 and 20. When the horizontal position of the radiation source 30 is confirmed as described above, after changing the viewing angle of one of the first and second CCD cameras 10 and 20, the camera 10 or 20, the light shield is released to adjust the horizontal position of the radiation source. The actual image is taken and the horizontal position is displayed on the actual image by the image processor 40 and the image analyzer 50.
이와 같이 방사선원(30)의 수평위치가 확인되면, 다시 카메라(10 또는 20)를 원위치하고 빛을 차폐시킨 후 제 1,2 CCD 카메라(10,20)를 수직방향으로 90°회전시킨 다음, 제 1,2 카메라(10,20)를 다시 상/하로 수직이동시켜 제 1,2 CCD 카메라(10,20)에 의해 디스플레이 되는 제 1,2 영상의 밝기값 및 제 1,2 영상의 밝기 비가 동일한 위치를 찾으면, 두 대의 카메라(10,20)로부터 방사선원(30)의 수직위치가 확인된다. 이와 같이 수직위치가 확인되면, 제 1,2 CCD 카메라(10,20)중 하나의 카메라(10 또는 20)의 주시각을 변경한 후 빛 차폐를 해제하여 방사선원(30)의 수직위치를 실제 촬영하고, 영상처리부(40) 및 영상분석부(50)에 의해 실제영상에 수평위치를 표시한다.When the horizontal position of the radiation source 30 is confirmed as described above, the camera 10 or 20 is returned to the original position, the light is shielded, and the first and second CCD cameras 10 and 20 are rotated 90 ° in the vertical direction, and then The first and second cameras 10 and 20 are vertically moved up and down again so that the brightness values of the first and second images displayed by the first and second CCD cameras 10 and 20 and the brightness ratio of the first and second images are the same. When the position is found, the vertical position of the radiation source 30 is confirmed from the two cameras 10 and 20. When the vertical position is confirmed as described above, the vertical angle of the radiation source 30 is actually photographed by changing the angle of view of one of the first and second CCD cameras 10 and 20 and then canceling the light shielding. Then, the image processor 40 and the image analyzer 50 display the horizontal position on the actual image.
상기와 같은 방법에 의해 방사선원(30)의 수평위치와 수직위치가 실제영상에 표시되며, 도 7 에 도시된 바와 같이 제 1,2 영상의 밝기값에 따라 영상분석부(50)에 의해 방사선원(30)에서의 방사선량이 비교·산출되어 표시된다.By the above method, the horizontal position and the vertical position of the radiation source 30 are displayed on the actual image, and as shown in FIG. 7, the radiation source (by the image analyzer 50) according to the brightness values of the first and second images. The radiation dose in 30) is compared and calculated and displayed.
즉, 본 발명은 두 대의 CCD 카메라(10,20)에 의해 획득되는 영상의 밝기를 이용하여 방사선원(30)의 위치 및 선원에서의 방사선량을 측정하도록 되어 있다.That is, the present invention is to measure the position of the radiation source 30 and the radiation dose at the source using the brightness of the image obtained by the two CCD camera (10, 20).
또한, 상기 CCD 카메라를 2대 이상 사용할 경우, CCD 카메라를 수직방향으로회전시킬 필요가 없이 수직/수평방향으로만 움직이면 되고, 실제영상을 별도의 카메라에 의해 촬영할 경우, 실제영상을 촬영하기 위하여 카메라의 주시각을 변경시키지 않아도 된다.In addition, when two or more CCD cameras are used, the CCD camera only needs to move in the vertical / horizontal direction without the need to rotate the CCD camera in the vertical direction, and when the actual image is taken by a separate camera, the camera is used to capture the actual image. You do not have to change the gaze of.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
이와 같이 본 발명은 원격제어용 로봇에 부착되어 있는 다수대의 CCD 카메라를 이용하여 방사선원의 정확한 위치 및 방사선량을 측정하도록 되어 있어, 방사능 오염지역을 빠른 시간내에 효과적으로 제염할 수 있다.Thus, the present invention is to measure the exact position and radiation dose of the radiation source using a plurality of CCD camera attached to the remote control robot, it is possible to effectively decontaminate the radioactive contamination area in a short time.
또한, 기존의 장비를 이용하므로 별도의 설비가 필요 없으며, 그로 인해 비용이 절감되고, 로봇의 작업범위에 제한을 주지 않는다.In addition, the use of existing equipment does not require a separate facility, thereby reducing costs, 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.
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