CN107869992B - 辐射场中路径规划方法、装置、终端和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射场中路径规划方法，该方法包括：获取用户触发的路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型；获取用户在三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径；生成每个待选路径对应的空间区域，空间区域是设定面积的基单元沿待选路径方向扫掠形成的区域；将每个待选路径的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算空间子区域的平均辐射剂量率；根据空间子区域对应的停留时间以及计算的空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，进而得到每个待选路径的辐射剂量；在三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的待选路径。该方法能够进行路线的精准规划。

Description

辐射场中路径规划方法、装置、终端和存储介质

技术领域

本发明涉及辐射防护技术领域，特别是涉及一种辐射场中路径规划方法、装置、终端和存储介质。

背景技术

核电厂是通过能量转换向外输出电能的发电厂房。核电发电过程中的原子核裂变将产生大量的核辐射，而承受剂量过量的核辐射将对人体造成极大的损伤，因此，精准获知辐射场内的辐射情况是统筹安排核电厂中各项工作的关键。

工作人员所承受的辐射剂量主要由作业现场的辐射水平和作业时间等因素决定，而现场的辐射水平与辐射源项直接相关。传统获知作业现场的辐射水平的方式多是基于工作人员根据辐射源的分布凭借经验模糊预估出来的。相应的辐射场内的检修路线、进场路线、屏蔽方案的规划也均基于模糊预估出的辐射水平而制定的。由此，带来的必然缺陷为路线规划和方案规划均不精准，也不能确保工作人员的所承受的辐射剂量是否在安全范围内。

发明内容

基于此，有必要针对上述的问题，提供一种能够通过精准获取辐射场内路线剂量以精准规划路线的辐射场中路径规划方法、装置、终端和存储介质。

一种辐射场中路径规划方法，所述方法包括：

获取用户触发的路径规划请求，响应于所述路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，所述三维场景模型是根据真实辐射场景构建的；

获取用户在所述三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径；

生成每个所述待选路径对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域；

将每个所述待选路径的所述空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数；

根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个所述空间子区域的辐射剂量，进而得到每个所述待选路径的辐射剂量；

在所述三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的所述待选路径。

在一个实施例中，在获取用户触发的路径规划请求，响应于所述路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，所述三维场景模型是根据真实辐射场景构建的步骤之前，还包括：

接收采集设备在真实辐射场景中采集的辐射源项数据，其中，所述辐射源项数据包括辐射源分布信息、辐射源项核素和核素活度；

将采集的所述辐射源项数据与预先构建的三维场景模型进行耦合，得到三维辐射场模型，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标与辐射剂量率的函数；

存储所述三维辐射场模型。

在一个实施例中，所述方法还包括：

通过所述三维辐射场模型计算所述三维场景模型中预设坐标点的模拟辐射剂量率；

获取剂量率检测设备在所述真实辐射场景中采集的对应所述预设坐标点的真实辐射剂量率；

根据所述真实辐射剂量率和所述模拟辐射剂量率计算模型校准系数，根据所述模型校准系数对所述三维辐射场模型进行校准以完成模型的构建。

在一个实施例中，所述获取用户在所述三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径的步骤包括：

获取用户在构建的所述三维场景模型中选择的途经点；

根据所述途经点和预先定义的所述三维场景模型中的可行走路段，生成多条待选路径，所述待选路径包括所述途经点且至少由一条可行走路段构成。

在一个实施例中，所述将每个所述待选路径的所述空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数的步骤包括：

将每个所述待选路径所对应的空间区域等分成多个空间子区域；

根据所述三维辐射场模型对应的三维坐标系，确定分割的每个所述空间子区域对应的三维坐标区间，计算所述三维坐标区间的所述辐射剂量率函数的积分值，

计算所述积分值与所述空间子区域体积的比值，所述比值为所述空间子区域的平均辐射剂量率。

在一个实施例中，在所述根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个所述空间子区域的辐射剂量，进而得到每个所述待选路径的辐射剂量的步骤之前，还包括：

根据预设的行走速度和所述空间子区域对应的行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间。

在一个实施例中，所述根据预设的行走速度和所述空间子区域对应的行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间的步骤为：

获取所述空间子区域对应的行走路段的属性信息，所述属性信息包括上坡路段、平地和下坡路段；

根据预先配置的所述属性信息与行走速度之间的对应关系，确定所述空间子区域对应的行走速度；

根据确定的空间子区域对应的所述行走速度和行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间。

在一个实施例中，所述生成每个所述待选路径对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域的步骤为：获取所有所述待选路径所包括的可行走路段，生成每个所述行走路段所对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域；

所述将每个所述待选路径的所述空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数的步骤为：将每个所述行走路段所对应的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数；

所述根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个所述空间子区域的辐射剂量，进而得到每个所述待选路径的辐射剂量的步骤为：根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，加和同一所述行走路段的所述空间子区域的辐射剂量，得到所述行走路段对应的辐射剂量，加和同一所述待选路径所包括的所述行走路段的辐射剂量，得到所述待选路径对应的辐射剂量。

一种辐射场中路径规划装置，所述装置包括：

请求获取模块，用于获取用户触发的路径规划请求，响应于所述路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，所述三维场景模型是根据真实辐射场景构建的；

待选路径生成模块，用于获取用户在所述三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径；

空间区域生成模块，用于生成每个所述待选路径对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域；

子区域剂量率计算模块，用于将每个所述待选路径的所述空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数；

剂量计算模块，用于根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个所述空间子区域的辐射剂量，进而得到每个所述待选路径的辐射剂量；

路径显示模块，用于在所述三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的所述待选路径。

在一个实施例中，所述装置还包括：三维辐射场模型构建模块，用于接收采集设备在真实辐射场景中采集的辐射源项数据，其中，所述辐射源项数据包括辐射源分布信息、辐射源项核素和核素活度；将采集的所述辐射源项数据与预先构建的三维场景模型进行耦合，得到三维辐射场模型，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标与辐射剂量率的函数；存储所述三维辐射场模型。

在一个实施例中，所述装置还包括：模型校准模块，用于通过所述三维辐射场模型计算所述三维场景模型中预设坐标点的模拟辐射剂量率；获取剂量率检测设备在所述真实辐射场景中采集的对应所述预设坐标点的真实辐射剂量率；根据所述真实辐射剂量率和所述模拟辐射剂量率计算模型校准系数，根据所述模型校准系数对所述三维辐射场模型进行校准以完成模型的构建。

在一个实施例中，所述待选路径生成模块，还用于获取用户在构建的所述三维场景模型中选择的途经点；根据所述途经点和预先定义的所述三维场景模型中的可行走路段，生成多条待选路径，所述待选路径包括所述途经点且至少由一条可行走路段构成。

在一个实施例中，所述子区域剂量率计算，包括：分割模块，用于将每个所述待选路径所对应的空间区域等分成多个空间子区域；

剂量率积分模块，用于根据所述三维辐射场模型对应的三维坐标系，确定分割的每个所述空间子区域对应的三维坐标区间，计算所述三维坐标区间的所述辐射剂量率函数的积分值；

平均剂量率计算模块，用于计算所述积分值与所述空间子区域体积的比值，所述比值为所述空间子区域的平均辐射剂量率。

在一个实施例中，所述装置还包括：子区域停留时间计算模块，用于根据预设的行走速度和所述空间子区域对应的行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间。

在一个实施例中，所述子区域停留时间计算模块，还用于获取所述空间子区域对应的行走路段的属性信息，所述属性信息包括上坡路段、平地和下坡路段；根据预先配置的所述属性信息与行走速度之间的对应关系，确定所述空间子区域对应的行走速度；根据确定的空间子区域对应的所述行走速度和行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间。

在一个实施例中，所述空间区域生成模块，还用于获取所有所述待选路径所包括的可行走路段，生成每个所述行走路段所对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域；

所述子区域剂量率计算模块，还用于将每个所述行走路段所对应的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数；

所述剂量计算模块，还用于根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，加和同一所述行走路段的所述空间子区域的辐射剂量，得到所述行走路段对应的辐射剂量，加和同一所述待选路径所包括的所述行走路段的辐射剂量，得到所述待选路径对应的辐射剂量。

一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

上述辐射场路径规划方法、装置、终端和存储介质，通过将人在辐射场中行走的景象进行抽象处理，生成每个路径对应的空间区域，将空间区域进行分割得到多个空间子区域，再根据预先构建的三维辐射场模型计算辐射场中任意三维坐标下的辐射剂量率，进而获知辐射场中设定空间内的平均辐射剂量率，也就是每个空间子区域的辐射剂量率；然后根据空间子区域对应的停留时间得到每个空间子区域的辐射剂量，最终得到每个待选路径的辐射剂量，实现了对路径中的辐射剂量的精准计算。通过行走场景的抽象化处理，空间区域的微量化拆分和三维辐射场模型的构建可确保计算的路径辐射剂量无限的趋近于真实辐射场景中的真实辐射剂量，基于精准计算的路径辐射剂量实现了最优路径的规划。

附图说明

图1为一个实施例中辐射场中路径规划方法的流程图；

图2为一个实施例中根据选择的途经点生成待选路径的示意图；

图3为一个实施例中待选路径的空间区域分割的示意图；

图4为一个实施例中三维辐射场模型构建所涉及的流程图；

图5为另一个实施例中辐射场中路径规划方法的流程图；

图6为一个实施例中辐射场中路径规划装置的结构框图；

图7为另一个实施例中辐射场中路径规划装置的结构框图；

图8为一个实施例中子区域剂量率计算模块所涉及的结构框图；

图9为又一个实施例中辐射场中路径规划装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种辐射场路径规划方法，该方法以应用终端中进行举例说明，具体包括如下步骤：

步骤S102：获取用户触发的路径规划请求，响应于路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，三维场景模型是根据真实辐射场景构建的。

三维场景模型是预先根据待模拟的辐射厂房的真实场景通过建模软件构建的。该三维场景模型可体现真实辐射场景中的每个细节。

三维场景模型存储在终端内存中，并能够可视化显示。当用户触发路径规划按钮时，终端页面中将显示三维场景模型。终端可接收用户通过鼠标或者键盘发送的三维场景模型的移动、旋转等指令，并按照接收到的指定控制三维场景模型进行相应的动作，展示相应的视角。

步骤S104：获取用户在三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径。

具体可基于显示的三维场景模型以点击选择的方式确定途经点。本实施例中，三维场景模型中的每个可选的途经点均对应至少一个承装有辐射源的待检修、维护或者屏蔽的设备，工作人员将在途经点位置处作业。

在一个实施例中，可在三维场景模型中的可选途经点处添加可点选标记，用户直接点击相应的标记即可选中对应的途经点。

终端根据选择的途经点生成多条包括所有途经点的待选路径。需要说明的是，生成的待选路径还必须从三维辐射场的入口开始，从三维辐射场的出口结束。如图2所示，用户选择的途经点分别为途经点A、途经点B和途经点C，三维辐射场的出口和入口如图所示，生成的待选路径为路径1和路径2。需要说明的是，生成的待选路径并不限于举例中的两条，可以是多条，只要在辐射场中可行走且经过途经点即可。进一步的，一条待选路径可同时包括曲线段和直线段，如图中的路径2。

步骤S106：生成每个待选路径对应的空间区域，空间区域是设定面积的基单元沿待选路径方向扫掠形成的区域。

本实施例中，基单元可根据成人的人体面积而设定，如基单元的宽0.5米，高1.7米的矩形。

基单元平面垂直于待选路径对应的行走方向，基单元沿待选路径所指方向进行扫掠将形成一空间区域。如图3所示，基单元沿路径1扫掠将得到由四段长方形体紧密连接的空间区域，图3中只画出了首段部分的空间区域。

步骤S108：将每个待选路径的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算空间子区域的平均辐射剂量率，其中，三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数。

分割待选路径对应的空间区域的分割面平行于基平面，也就是沿路径所指方向的垂直方向切割空间区域。分割的空间子区域可以是任意数量，分割的空间子区域数量越多，计算得到的路径剂量就越精确。

在一个实施例中，可将待选路径对应的空间区域进行等分，得到的各个空间子区域的区域容积相同。如图3所示，将路径1的首段部分等分成四个空间子区域。

获取预先构建的三维辐射场模型，该三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数，即向三维辐射场模型中输入一个具体的三维坐标点(x,y,z)，即可输出该三维坐标点对应的辐射剂量率。构建的三维辐射场模型可通过如下函数式表示ρ＝f(x,y,z)，其中，ρ为辐射剂量率，x,y,z分别是三维空间的三个维度，确定每个维度对应的值，即确定一个空间坐标点。

根据构建的三维辐射场模型可得到空间子区域中每个坐标点的辐射剂量率，根据每个坐标点的辐射剂量率计算空间子区域的平均辐射剂量率。

步骤S110：根据空间子区域对应的停留时间以及计算的空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，进而得到每个待选路径的辐射剂量。

对空间区域分割完成后，分割每个空间子区域对应的行走路段的长度随之确定。继续参考图3所示，假设路径1的首段行走路段长度为4米，三等分后，每个空间子区域对应的行走路段的长度为1米。

预先对行走速度进行设定，根据设定的行走速度和每个空间子区域对应的行走路段的长度即可计算出每个空间子区域对应的停留时间，即行走路段长度与行走速度的比值。

在一个实施例中，还可以根据空间子区域所处行走路段的属性信息确定该空间子区域对应的行走速度。行走路段的属性包括上坡路段、平地和下坡路段。终端预先配置了上坡路段、平地和下坡路段的行走速度。

空间子区域对应的平均辐射剂量率与停留时间的乘积即为每个空间子区域的辐射剂量，加和所有空间子区域的辐射剂量即可得到待选路径的辐射剂量。

步骤S112：在三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的待选路径。

对比待选路径的辐射剂量，其中对应最小辐射剂量值的待选路径为最优路径，将最优路径显示在三维场景模型中，即完成了本次路径规划。

本实施例通过行走场景的抽象化处理，空间区域的微量化拆分和三维辐射场模型的构建可确保计算的路径辐射剂量无限的趋近于真实辐射场景中的真实辐射剂量，基于精准计算的路径辐射剂量实现了最优路径的规划。

在一个实施例中，如图4所示，在获取用户触发的路径规划请求，响应于路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，三维场景模型是根据真实辐射场景构建的步骤之前，还包括构建三维辐射场模型，具体包括如下步骤：

步骤S202：接收采集设备在真实辐射场景中采集的辐射源项数据，其中，辐射源项数据包括辐射源分布信息、辐射源项核素和核素活度。

真实辐射场景是指处于维护或整修阶段的核电厂厂房。采集设备置于真实辐射场景中用于采集真实场景的辐射数据。在一个实施例中，采集设备为伽玛相机。伽玛相机能够对厂房内的辐射水平进行动态测量。

伽玛相机采集的数据包括：辐射源的分布信息、辐射源项的主要核素以及核素活度。其中，辐射源的分布信息还可通过人工现场测量的形式得到，由人工录入至终端中。辐射源项可以由^110mAg、⁵⁸Co、⁶⁰Co等多种核素构成，随着时间沉积，核素的活度也会发生变化。

辐射源项数据中的辐射源分布信息也可通过对辐射场进行现场勘测得到。

步骤S204：将采集的辐射源项数据与预先构建的三维场景模型进行耦合，得到三维辐射场模型，其中，三维场景模型是根据真实辐射场景构建的，三维辐射场模型是三维坐标与辐射剂量率的函数。

终端接收采集设备采集的辐射源项数据，并将其与预先构建好的三维场景模型数据结合，生成三维辐射场模型，该模型可模拟真实场景中的任意位置处的辐射水平。

步骤S206：存储三维辐射场模型。

本实施例中，通过采集的真实辐射场中的辐射源项数据，并将其与构建的虚拟场景模型融合，实现了模型数据与现场终端测量数据有机融合。通过可精确快速的模拟出三维辐射场中任意位置处的辐射水平，而无需在真实场景中架设大量的测量装置进行测量，避免了不必要的监测设备维护成本。

在一个实施例中，在步骤S206：存储三维辐射场模型的步骤之后，还包括：

步骤S208：通过三维辐射场模型计算三维场景模型中预设坐标点的模拟辐射剂量率。

终端预先对预设坐标点进行设定，这里的预设坐标点可以是三维场景中的任意位置。预设位置可以是一个位置坐标，也可以是分散的多个位置坐标。

终端获取预设位置处的坐标，经构建的三维辐射场模型计算后可得到该预设位置处的模拟辐射剂量率。当预先设定的位置为多个时，将得到一组模拟辐射剂量率值。

步骤S210：获取剂量率检测设备在真实辐射场景中采集的对应预设坐标点的真实辐射剂量率。

根据预先设定的预设位置，在真实辐射场景中布置能够精准测量预设位置处的辐射剂量率的剂量率检测设备。

需要说明的是，三维场景模型是根据真实辐射场景构建的，三维场景模型中的坐标点与真实辐射场景中的真实空间具有一一对应关系。指定了三维场景模型中的预设位置即指定了唯一对应的真实辐射场景中的设定空间。

布置于真实辐射场景中的剂量率检测设备获取预设位置处的真实辐射剂量率。同样的，预先设定多个预设位置时，得到的是一组与步骤S206中得到的模拟辐射剂量率一一对应的真实辐射剂量率值。

步骤S212：根据真实辐射剂量率和模拟辐射剂量率计算模型校准系数，根据模型校准系数对三维辐射场模型进行校准以完成模型的构建。

通过模拟辐射剂量率和真实辐射剂量率计算模型校准系数，模型校准系数为模拟辐射剂量率与模拟辐射剂量率的比值。使用模型校准系数对构建的三维辐射场模型进行校准以最终得到能够精准模拟真实三维辐射场的三维辐射场模型。

在一个实施例中，步骤S104：获取用户在三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径的步骤在本实施例中为：获取用户在构建的三维场景模型中选择的途经点；根据途经点和预先定义的三维场景模型中的可行走路段，生成多条待选路径，待选路径包括途经点且至少由一条可行走路段构成。

具体的，三维场景模型是根据真实的核设施环境进行三维建模形成的，其实质是一个布置有各种核电设备三维立体环境。该三维立体环境中规划有可行走路段。

在一个实施例中，可预先对三维场景模型中的可行走路线进行路段标识，以方便地进行路段识别。根据选择的途经点和三维场景模型中的可行走路线，可查找出多条贯穿所有途经点的待选路线。

参考图2，待选路径1和待选路径2均包括了四条可行走路段。若可行走路径的标号如图中所标识，那么，待选路径1可用“1-3-6-7”表示，待选路径2可用“2-4-5-7”表示。也就是，可预先生成每个可行走路段的标号，则生成的待选路径即可用有序的标号来表示。

本实施例中，通过在三维场景模型中预先设定可行走路段，可自动生成贯穿选定途经点的多条待选路径。

在一个实施例中，步骤S108：将每个待选路径的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算空间子区域的平均辐射剂量率，其中，三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数，在本实施例中为：将每个待选路径所对应的空间区域等分成多个空间子区域；根据三维辐射场模型对应的三维坐标系，确定分割的每个空间子区域对应的三维坐标区间，计算三维坐标区间的辐射剂量率函数的积分值，计算积分值与空间子区域体积的比值，比值为空间子区域的平均辐射剂量率。

具体的，首先将待选路径对应的空间区域等分成多个空间子区域，分割完成后基于三维辐射场模型对应的三维坐标系确定每个空间子区域对应的三维坐标区间，也就是x方向的区间，y方向的区间和z方向的区间；然后在确定的区间范围内对辐射剂量率函数进行三重积分，积分值为：

进而计算该三重积分值与空间子区域体积的比值，该比值即为该空间子区域的平均辐射剂量率，如下公式所示：

即

为平均辐射剂量率。

本实施例中，通过积分原理计算的空间子区域的平均辐射剂量率能够较好的表征该空间子区域的真实剂量率，进一步确保了根据空间子区域的平均辐射剂量率计算的待选路径的辐射剂量率的准确性。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种辐射场路径规划方法，具体包括如下步骤：

步骤S302：获取用户触发的路径规划请求，响应于路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，三维场景模型是根据真实辐射场景构建的。

步骤S304：获取用户在三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径，每个待选路径至少包括一条可行走路段；

步骤S306：获取所有待选路径所包括的可行走路段，生成每个行走路段所对应的空间区域，空间区域是设定面积的基单元沿待选路径方向扫掠形成的区域。

步骤S308：将每个行走路段所对应的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算空间子区域的平均辐射剂量率，其中，三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数。

步骤S310：根据空间子区域对应的停留时间以及计算的空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，加和同一行走路段的空间子区域的辐射剂量，得到行走路段对应的辐射剂量，加和同一待选路径所包括的行走路段的辐射剂量，得到待选路径对应的辐射剂量。

步骤S312：在三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的待选路径。

本实施例中，按照同样的方法计算待选路径包括的行走路段的辐射剂量，包含的行走路段的辐射剂量的加和即为待选路径的辐射剂量，避免了当多个待选路径的包括的行走路段重合时，重复计算的情况出现。如图2中，路径1和路径2都经过行走路段7，整体计算路径1和路径2的辐射剂量将在行走路段7处重复分割空间子区域，造成辐射剂量的重复计算。

在另一个实施例中，可将计算的行走路段的辐射剂量结果进行存储，以使下次路径规划时，确定待选路径所包含的行走路段即可调用历史的辐射剂量的计算结果直接得到待选路径的辐射剂量。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种辐射场中路径规划装置，装置包括：

请求获取模块402，用于获取用户触发的路径规划请求，响应于路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，三维场景模型是根据真实辐射场景构建的。

待选路径生成模块404，用于获取用户在三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径。

空间区域生成模块406，用于生成每个待选路径对应的空间区域，空间区域是设定面积的基单元沿待选路径方向扫掠形成的区域。

子区域剂量率计算模块408，用于将每个待选路径的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算空间子区域的平均辐射剂量率，其中，三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数。

剂量计算模块410，用于根据空间子区域对应的停留时间以及计算的空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，进而得到每个待选路径的辐射剂量。

路径显示模块412，用于在三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的待选路径。

在一个实施例中，如图7所示，装置还包括：三维辐射场模型构建模块502，用于接收采集设备在真实辐射场景中采集的辐射源项数据，其中，辐射源项数据包括辐射源分布信息、辐射源项核素和核素活度；将采集的辐射源项数据与预先构建的三维场景模型进行耦合，得到三维辐射场模型，其中，三维辐射场模型是三维坐标与辐射剂量率的函数；存储三维辐射场模型。

在一个实施例中，如图7所示，上述装置还包括：模型校准模块504，用于通过三维辐射场模型计算三维场景模型中预设坐标点的模拟辐射剂量率；获取剂量率检测设备在真实辐射场景中采集的对应预设坐标点的真实辐射剂量率；根据真实辐射剂量率和模拟辐射剂量率计算模型校准系数，根据模型校准系数对三维辐射场模型进行校准以完成模型的构建。

在一个实施例中，待选路径生成模块404，还用于获取用户在构建的三维场景模型中选择的途经点；根据途经点和预先定义的三维场景模型中的可行走路段，生成多条待选路径，待选路径包括途经点且至少由一条可行走路段构成。

在一个实施例中，如图8所示，子区域剂量率计算408，包括：分割模块602，用于将每个待选路径所对应的空间区域等分成多个空间子区域；剂量率积分模块604，用于根据三维辐射场模型对应的三维坐标系，确定分割的每个空间子区域对应的三维坐标区间，计算三维坐标区间的辐射剂量率函数的积分值；平均剂量率计算模块606，用于计算积分值与空间子区域体积的比值，比值为空间子区域的平均辐射剂量率。

在一个实施例中，如图9所示，上述装置还包括：子区域停留时间计算模块409，用于根据预设的行走速度和空间子区域对应的行走路段的长度计算每个空间子区域的停留时间。

在一个实施例中，子区域停留时间计算模块409，还用于获取空间子区域对应的行走路段的属性信息，属性信息包括上坡路段、平地和下坡路段；根据预先配置的属性信息与行走速度之间的对应关系，确定空间子区域对应的行走速度；根据确定的空间子区域对应的行走速度和行走路段的长度计算每个空间子区域的停留时间。

在一个实施例中，空间区域生成模块406，还用于获取所有待选路径所包括的可行走路段，生成每个行走路段所对应的空间区域，空间区域是设定面积的基单元沿待选路径方向扫掠形成的区域。

子区域剂量率计算模块408，还用于将每个行走路段所对应的空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算空间子区域的平均辐射剂量率，其中，三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数。

剂量计算模块410，还用于根据空间子区域对应的停留时间以及计算的空间子区域的平均辐射剂量率得到每个空间子区域的辐射剂量，加和同一行走路段的空间子区域的辐射剂量，得到行走路段对应的辐射剂量，加和同一待选路径所包括的行走路段的辐射剂量，得到待选路径对应的辐射剂量。

上述辐射场中路径规划装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。其中，网络接口可以是以太网卡或无线网卡等。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于终端中的处理器中，也可以以软件形式存储于终端的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。该处理器可以为中央处理单元(CPU)、微处理器、单片机等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种辐射场中路径规划方法，所述方法包括：

获取用户触发的路径规划请求，响应于所述路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，所述三维场景模型是根据真实辐射场景构建的；

获取用户在所述三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径，每个待选路径至少包括一条行走路段；

获取每个待选路径所包括的行走路段，生成每个行走路段对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域；

将每个行走路段对应的所述空间区域沿所述待选路径方向的垂直方向分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型得到所述空间子区域中每个坐标点的辐射剂量率，根据每个点的辐射剂量率计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数；

根据设定的行走速度和每个空间子区域对应的行走路段的长度计算出所述空间子区域对应的停留时间，根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个所述空间子区域的辐射剂量，进而得到每个所述待选路径的辐射剂量，包括：加和同一所述行走路段的所述空间子区域的辐射剂量，得到所述行走路段对应的辐射剂量，加和同一所述待选路径所包括的所述行走路段的辐射剂量，得到所述待选路径对应的辐射剂量；

在所述三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的所述待选路径；

将计算的行走路段的辐射剂量结果进行存储，得到历史的辐射量的计算结果，当下次进行路径规划时，通过确定待选路径所包含的行走路段来调用所述历史的辐射剂量的计算结果，得到待选路径的辐射剂量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取用户触发的路径规划请求，响应于所述路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，所述三维场景模型是根据真实辐射场景构建的步骤之前，还包括：

接收采集设备在真实辐射场景中采集的辐射源项数据，其中，所述辐射源项数据包括辐射源分布信息、辐射源项核素和核素活度；

将采集的所述辐射源项数据与预先构建的三维场景模型进行耦合，得到三维辐射场模型，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标与辐射剂量率的函数；

存储所述三维辐射场模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述三维辐射场模型计算所述三维场景模型中预设坐标点的模拟辐射剂量率；

获取剂量率检测设备在所述真实辐射场景中采集的对应所述预设坐标点的真实辐射剂量率；

根据所述真实辐射剂量率和所述模拟辐射剂量率计算模型校准系数，根据所述模型校准系数对所述三维辐射场模型进行校准以完成模型的构建。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用户在所述三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径的步骤包括：

获取用户在构建的所述三维场景模型中选择的途经点；

根据所述途经点和预先定义的所述三维场景模型中的行走路段，生成多条待选路径，所述待选路径包括所述途经点且至少由一条行走路段构成。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每个所述待选路径的所述空间区域分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数的步骤包括：

将每个所述待选路径所对应的空间区域等分成多个空间子区域；

根据所述三维辐射场模型对应的三维坐标系，确定分割的每个所述空间子区域对应的三维坐标区间，计算所述三维坐标区间的所述辐射剂量率函数的积分值，

计算所述积分值与所述空间子区域体积的比值，所述比值为所述空间子区域的平均辐射剂量率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的行走速度和所述空间子区域对应的行走路段的长度计算所述空间子区域的停留时间的步骤为：

获取所述空间子区域对应的行走路段的属性信息，所述属性信息包括上坡路段、平地和下坡路段；

根据预先配置的所述属性信息与行走速度之间的对应关系，确定所述空间子区域对应的行走速度；

根据确定的空间子区域对应的所述行走速度和行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间。

7.一种辐射场中路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：

请求获取模块，用于获取用户触发的路径规划请求，响应于所述路径规划请求，显示预先构建的三维场景模型，其中，所述三维场景模型是根据真实辐射场景构建的；

待选路径生成模块，用于获取用户在所述三维场景模型中选择的途经点，生成多条待选路径，每个待选路径至少包括一条行走路段；

空间区域生成模块，用于获取每个待选路径所包括的行走路段，生成每个所述待选路径对应的空间区域，所述空间区域是设定面积的基单元沿所述待选路径方向扫掠形成的区域；

子区域剂量率计算模块，用于将每个行走路段对应的所述空间区域沿所述待选路径方向的垂直方向分割成多个空间子区域，并根据预先构建的三维辐射场模型得到所述空间子区域中每个坐标点的辐射剂量率，根据每个点的辐射剂量率计算所述空间子区域的平均辐射剂量率，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标下辐射剂量率的函数；

剂量计算模块，用于根据设定的行走速度和每个空间子区域对应的行走路段的长度计算出所述空间子区域对应的停留时间，根据所述空间子区域对应的停留时间以及计算的所述空间子区域的平均辐射剂量率得到每个所述空间子区域的辐射剂量，进而得到每个所述待选路径的辐射剂量，加和同一所述行走路段的所述空间子区域的辐射剂量，得到所述行走路段对应的辐射剂量，加和同一所述待选路径所包括的所述行走路段的辐射剂量，得到所述待选路径对应的辐射剂量；

路径显示模块，用于在所述三维场景模型中显示对应辐射剂量最小的所述待选路径；

存储模块，用于将计算的行走路段的辐射剂量结果进行存储，得到历史的辐射量的计算结果，当下次进行路径规划时，通过确定待选路径所包含的行走路段来调用所述历史的辐射剂量的计算结果，得到待选路径的辐射剂量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：三维辐射场模型构建模块，用于接收采集设备在真实辐射场景中采集的辐射源项数据，其中，所述辐射源项数据包括辐射源分布信息、辐射源项核素和核素活度；将采集的所述辐射源项数据与预先构建的三维场景模型进行耦合，得到三维辐射场模型，其中，所述三维辐射场模型是三维坐标与辐射剂量率的函数；存储所述三维辐射场模型。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：模型校准模块，用于通过所述三维辐射场模型计算所述三维场景模型中预设坐标点的模拟辐射剂量率；获取剂量率检测设备在所述真实辐射场景中采集的对应所述预设坐标点的真实辐射剂量率；根据所述真实辐射剂量率和所述模拟辐射剂量率计算模型校准系数，根据所述模型校准系数对所述三维辐射场模型进行校准以完成模型的构建。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述待选路径生成模块，还用于获取用户在构建的所述三维场景模型中选择的途经点；根据所述途经点和预先定义的所述三维场景模型中的行走路段，生成多条待选路径，所述待选路径包括所述途经点且至少由一条行走路段构成。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述子区域剂量率计算模块，包括：

分割模块，用于将每个所述待选路径所对应的空间区域等分成多个空间子区域；

剂量率积分模块，用于根据所述三维辐射场模型对应的三维坐标系，确定分割的每个所述空间子区域对应的三维坐标区间，计算所述三维坐标区间的所述辐射剂量率函数的积分值；

平均剂量率计算模块，用于计算所述积分值与所述空间子区域体积的比值，所述比值为所述空间子区域的平均辐射剂量率。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述剂量计算模块，还用于获取所述空间子区域对应的行走路段的属性信息，所述属性信息包括上坡路段、平地和下坡路段；根据预先配置的所述属性信息与行走速度之间的对应关系，确定所述空间子区域对应的行走速度；根据确定的空间子区域对应的所述行走速度和行走路段的长度计算每个所述空间子区域的停留时间。

13.一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。

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