KR20020054547A - 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치에 관한 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.

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 비교에 의해 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.

Description

방사선원의 위치와 방사선량 측정방법 및 장치{Method and Equipment for the detection of radiation source and the measurement of radiation}

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.

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.

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.

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.

도 1 은 방사선량의 변화(정상상태, 100, 500 rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도

도 2 는 방사선량의 변화(1000, 5000 rad/h 조사시)에 따른 CCD 카메라 획득 영상의 밝기 변화 예시도

도 3 은 방사선량과 CCD 카메라 획득영상 밝기와의 상관관계를 보인 예시도

도 4 은 본 발명에 따른 흐름도를 보인 예시도

도 5 는 본 발명의 구성을 보인 블록예시도를

도 6 은 본 발명에 따른 방사선원 위치감지 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 방사선원 위치 및 방사선량

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10,20) : CCD 카메라 (11) : 제 1 영상

(12) : 제 2 영상 (30) : 방사선원

(40) : 영상처리부 (50) : 영상분석부

(60) : 영상밝기값 (70) : 영상밝기 비

(80) : 모니터

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.

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.

상기 그래프를 이용하여 방사선율과 영상 밝기의 상관관계를 함수로 나타내면,

Ｑ_sum= 3.46 + 0.0057 * 방사선율(rad/h), ( Ｑ_sum; 적산 영상 밝기값 )

의 함수식이 성립된다. 즉, CCD 카메라를 통해 획득된 영상의 밝기를 측정하면, 상기 함수식에 의해 CCD 카메라에 조사되는 방사선량을 측정할 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

또한, 기존의 장비를 이용하므로 별도의 설비가 필요 없으며, 그로 인해 비용이 절감되고, 로봇의 작업범위에 제한을 주지 않는다.

또한, CCD 카메라 획득 영상에 의해 실시간으로 방사선량이 측정되므로, 원격제어용 로봇에 의한 작업시, 작업효율이 증대되고, 작업의 안정성을 향상시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (2)

1. 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 두 대의 카메라중 일측 카메라의 주시각을 변경하여 방사선원의 수평위치를 실제영상으로 촬영하는 단계와,

   상기 실제영상을 모니터에 디스플레이 한 후 영상처리부 및 영상분석부에 의해 방사선원의 수평위치를 표시되는 단계와,

   상기 두 대의 CCD 카메라의 위치를 원위치한 후, 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 두 대의 카메라중 일측 카메라의 주시각을 변경하여 방사선원의 수직위치를 실제영상으로 촬영하는 단계와,

   상기 실제영상을 모니터에 디스플레이 한 후 영상처리부 및 영상분석부에 의해 방사선원의 수직위치를 표시되는 단계와,

   상기 방사선원의 수직/수평위치가 표시된 지점에서의 영상 측정 밝기값을 방사선 조사량의 변화에 따라 미리 측정·설정된 영상의 설정 밝기값과 비교·분석하여 영상분석부에서 방사선량을 산출하는 단계와,

   상기 산출된 방사선량을 모니터의 실제영상에 디스플레이 하는 단계를 포함하여 이루어져 실시간으로 방사선원의 위치와 방사선량을 측정하는 것을 특징으로 하는 방사선원의 위치와 방사선량 측정방법.
2. 고준위 방사선 지역 내에서의 방사선원의 위치 및 방사선량 측정장치에 있어서;

   상기 측정장치는 수직/수평 이동되고, 동일 중심축을 중심으로 일정거리를 유지하며 회전되는 두 대의 CCD 카메라와,

   상기 두 대의 CCD 카메라와 데이터 라인에 의해 연결되고 영상처리보드를 통해 획득된 영상에 대하여 방사선율/량값을 계산하고 디스플레이 하는 영상처리부와,

   상기 영상처리부와 연결되고 획득된 영상의 밝기 및 방사선량을 측정/산출하는 영상분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원의 위치와 방사선량 측정장치.