CN116243361A - 一种gamma测距相机成像方法及成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种gamma测距相机成像方法及成像系统，其中成像方法包括在测量点位采用激光测距仪确定与被测对象之间的距离信息；在测量点位采用光学相机拍摄被测对象的光学图像；在测量点位采用伽马gamma相机拍摄被测对象的剂量率色块图像；将剂量率色块图像的图层耦合到光学图像的图层上，并在光学图像中标注被测对象的距离信息。本发明通过将普通光学相机、gamma相机上和激光测距仪一体设计并实现在仪器面板上操作，并通过编制图像处理程序单元，将被测量对象与相机之间的距离信息、gamma相机显示的剂量率分布信息，叠加、耦合到普通数码光学相机的图像上，从而解决无法获得被测对象污染水平与实景图像对应关系及距离信息的问题。

Description

一种gamma测距相机成像方法及成像系统

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种gamma测距相机成像方法及成像系统。

背景技术

Gamma相机是很多核设施单位，比如核电站、同位素生产、核燃料生产等单位普遍使用的一种核污染调查仪器。尤其在核退役、核电站等辐射污染控制和活度估算领域，有重要的应用场景。

目前的gamma相机使用中，主要功能是给出被拍照对象的gamma剂量率大小的色块分布图，大体可以分辨、定位被拍照对象的污染分布状况。但存在的问题是：第一，不能给出拍摄点与被拍照主体之间的距离。第二，剂量率色块图与被污染对象之间的图像关系没有对应关系。但是这些信息如距离、与实景图像对应关系的给出，对于预估场所污染水平和污染位置有重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，故本发明提供一种gamma测距相机成像方法及成像系统，通过将普通光学相机、gamma相机上和激光测距仪一体设计并实现在仪器面板上操作，并通过编制图像处理程序单元，将被测量对象与相机之间的距离信息、gamma相机显示的剂量率分布信息，叠加、耦合到普通数码光学相机的图像上；从而解决无法获得被测对象污染水平与实景图像对应关系及距离信息的问题。

本发明提供一种gamma测距相机成像方法，包括：

S1、在测量点位采用激光测距仪确定与被测对象之间的距离信息；

S2、在所述测量点位采用光学相机拍摄所述被测对象的光学图像；

S3、在所述测量点位采用伽马gamma相机拍摄所述被测对象的剂量率色块图像；

S4、将所述剂量率色块图像的图层耦合到所述光学图像的图层上，并在所述光学图像中标注所述被测对象的所述距离信息。

于本发明的一实施例中，所述S1步骤之前还包括：将所述激光测距仪、所述光学相机和所述gamma相机安装在同一个仪器平台上、并通过所述仪器平台进行通信连接。

于本发明的一实施例中，所述将所述激光测距仪、所述光学相机和所述gamma相机安装在同一个仪器平台上、并通过所述仪器平台进行通信连接进一步包括：

使所述光学相机和所述gamma相机分别采用相同尺寸的准直器；

在所述准直器的镜头端加装屏蔽体；

使所述光学相机的胶片与所述屏蔽体中心的成像孔的距离等于所述gamma相机的电荷耦合器件CCD与所述屏蔽体中心的成像孔的距离；

所述光学相机对应的成像孔与所述gamma相机对应的成像孔均具有相同的孔径，以确保成像视野一致。

于本发明的一实施例中，所述S3步骤进一步包括：

根据所述gamma相机的电荷耦合器件CCD的感光阵列单元数量对应生成所述剂量率色块图像中的剂量率色块数量；

根据所述感光阵列单元的曝光程度对应生成所述剂量率色块的色度。

于本发明的一实施例中，在所述S3步骤和所述S4步骤之间还包括：编制所述gamma相机的图像处理程序单元，将所述剂量率色块图像中的色块叠加在所述光学图像上。

于本发明的一实施例中，所述S4步骤进一步包括：

S401、将所述距离信息加载到所述光学图像中对应所述被测对象的激光点位上；

S402、按所述gamma相机中电荷耦合器件CCD的感光阵列单元数量分割所述光学图像；

S403、将所述感光阵列单元的所述剂量率色块图像加载到所述光学图像分割的单元格中。

本发明还提供一种gamma测距相机成像系统，包括：

激光测距仪、光学相机和gamma相机；以及

图像处理模块，其被用来读取所述激光测距仪的距离信息、所述光学相机的光学图像和所述gamma相机的剂量率色块图像，并将所述剂量率色块图像耦合显示在所述光学图像上，且在耦合的所述光学图像上生成所述距离信息。

于本发明的一实施例中，还包括仪器平台，所述仪器平台用来安装所述激光测距仪、所述光学相机和所述gamma相机、并与所述激光测距仪、所述光学相机和所述gamma相机通信连接。

于本发明的一实施例中，所述图像处理模块根据处理需求从用于所述光学相机的图像处理程序单元、用于所述gamma相机的图像处理程序单元、用于所述仪器平台上终端设备的图像处理程序单元和用于计算机可读的图像处理程序单元中选择所需要的图像处理程序单元。

于本发明的一实施例中，还包括用来分别调节所述光学相机和所述gamma相机取景范围的两个准直器，每个所述准直器包括：

主体，所述主体中安装有所述光学相机的胶片或所述gamma相机的电荷耦合器件CCD，

屏蔽体，所述屏蔽体安装在所述本体的镜头端，所述屏蔽体中心开设有成像孔；

其中，所述胶片与所述成像孔的距离等于所述CCD与所述成像孔的距离。

本发明的有益效果：通过将普通光学相机、gamma相机上和激光测距仪一体设计在仪器面板上，并通过编制图像处理程序单元，将被测量对象与相机之间的距离信息、gamma相机显示的剂量率分布信息，叠加、耦合到普通数码光学相机的图像上；且在被测对象的距离测量点位，在最终图像上显示距离测量点的距离信息；从而获得拍摄点与被拍照主体之间的距离、与实景图像的对应关系，便于预估核设施场所污染水平和污染位置。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明gamma测距相机成像方法的流程图；

图2为图1中S4步骤进一步的流程图；

图3为本发明gamma测距相机成像方法的逻辑框图；

图4为本发明gamma测距相机的框架结构示意图；

图5为本发明光学相机的结构示意图；

图6为本发明gamma相机的结构示意图；

图7为本发明gamma测距相机成像于一实施例中拍摄的光学图像；

图8为本发明gamma测距相机成像系统的架构图。

图中：1、激光测距仪；10、距离信息；2、光学相机；20、光学图像；3、gamma相机；30、剂量率色块图像；4、仪器平台；5、准直器；51、主体；511、胶片；512、CCD；52、屏蔽体；521、成像孔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图8。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

目前在gamma相机的使用中，主要功能是给出被拍照对象的gamma剂量率大小的色块分布图，大体可以分辨、定位被拍照对象的污染分布状况。但存在的问题是：不能给出拍摄点与被拍照主体之间的距离，剂量率色块图与被污染对象之间的图像关系没有对应关系。

请参阅图1、图3和图7，本实施例提供一种gamma测距相机成像方法，包括：

S1、在测量点位采用激光测距仪1确定与被测对象之间的距离信息10；

S2、在测量点位采用光学相机2拍摄被测对象的光学图像20；

S3、在测量点位采用伽马gamma相机3拍摄被测对象的剂量率色块图像30；

S4、将剂量率色块图像30的图层耦合到光学图像20的图层上，并在光学图像20中标注被测对象的距离信息10。

在本实施例中，通过采用激光测距仪1的激光测距原理，确定测量点位与被测对象主体51之间的距离。接着，将反映污染点位距离信息10的gamma剂量率色块图像30叠层放置于被拍照对象的光学图像20之上。然后，将距离信息10数据标示并显示在光学图像20上。其具体显示方式：被测量点位的距离信息10要求以一定形状的色块(例如圆形色块)显示，距离剂量率色块旁边显示加线框的距离信息10和量值，并以透视方式显示上述信息。整体信息处理过程见图1和图3，距离信息10显示见图7。

同样的，还可在确定测量点位与被测对象主体51之间的距离后，将距离信息10数据送至gamma相机3，标示并显示在gamma相机3的剂量率色块图像30上。其具体显示方式：被测量点位的距离信息10要求以一定的圆形色块(距离色块)显示，距离剂量率色块旁边显示加黑色线框的距离信息10和量值，透视方式显示上述信息。接着，将污染点位的gamma剂量率信息色块叠层放置于被拍照对象的光学影像图之上。整体信息处理过程图中未示出，距离信息10显示可参见图7所示的示例性图像。

请参阅图1，于一实施例中，S1步骤之前还包括：将激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3安装在同一个仪器平台4上、并通过仪器平台4进行通信连接。

仪器平台4将激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3上一体耦合设计，并通过仪器平台4进行通信连接，配合编制图像处理程序单元，将被测量对象与相机之间的距离信息10、gamma相机3显示的剂量率色块图像30的信息，叠加、耦合到光学相机2的光学图像20上。同时，在被测对象的距离测量点位，黑色圆点方式显示距离测量点，距离信息10以图二方式显示在最终图像上。

值得一提的是，在本实施例中，通过仪器平台4即可同时操作激光测距仪1的测距、光学相机2以及gamma相机3的拍摄操作，提高对被测对象测距成像的便捷性。

请参阅图5和图6，于一实施例中，将激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3安装在同一个仪器平台4上进一步包括：使光学相机2和gamma相机3分别采用相同尺寸的准直器5；在准直器5的镜头端加装屏蔽体52；使光学相机2的胶片511与屏蔽体52中心的成像孔521的距离等于gamma相机3的电荷耦合器件CCD512与屏蔽体52中心的成像孔521的距离；光学相机2对应的成像孔521与gamma相机3对应的成像孔521均具有相同的孔径，以确保成像视野一致。

gamma相机3和光学相机2都使用相同尺寸的准直器5，主要是确保gamma相机3与普通光学相机2有一致的取景范围。安装在准直器5镜头端的屏蔽体52及其中的成像孔521，使成像孔521与胶片511之间、成像孔521与CCD512之间具有相等的距离，即使光学相机2和gamma相机3的光圈尺寸和焦距参数相同，以进而使得光学相机2和gamma相机3的取景范围一致，便于直接将两个尺寸相同的光学图像20和剂量率色块图像30进行叠加。如图5和图6所示，其中虚线代表为被拍摄到的光路范围，成像孔处的圆点表示为焦点。

请参阅图1，于一实施例中，S3步骤进一步包括：根据gamma相机3的电荷耦合器件CCD512的感光阵列单元数量对应生成剂量率色块图像30中的剂量率色块数量；根据感光阵列单元的曝光程度对应生成剂量率色块的色度。在S3步骤和S4步骤之间还包括：编制gamma相机3的图像处理程序单元，将剂量率色块图像30中的色块叠加在光学图像20上。

gamma相机2通过CCD512的感光阵列单元，在接收不同辐射量时产生电荷量区别，以形成差异化色度的剂量率色块，即为gamma相机2拍摄图像中的每个像素点，并生成最终的剂量率色块图像30。

需要说明的是，本实施例中，通过编制的gamma相机3的图像处理程序单元，将剂量率色块图像30以类似马赛克方式套叠在光学相机2的光学图像20的实景照片上。因为取景范围一致，所以光学相机2和gamma相机3拍摄图像的实景范围相同，将两个图像叠加即可在实景中同时显示剂量率色块图像30与光学图像20。而且，照射取景范围越小，被测对象在gamma相机2中CCD512的感光阵列单元对应的像素点数量中占比越大，剂量率色块图像30会越准确。

请参阅图2，于一实施例中，S4步骤进一步包括：

S401、将距离信息10加载到光学图像20中对应被测对象的激光点位上；

S402、按gamma相机3中电荷耦合器件CCD512的感光阵列单元数量分割光学图像20；

S403、将感光阵列单元的剂量率色块图像30加载到光学图像20分割的单元格中。

在本实施例中，图像处理程序单元的具体处理步骤通过首先提取激光测距仪1在被测对象上的激光点位，并加载至光学图像20中被测对象对应的激光点位上，完成距离信息10的标注，然后根据gamma相机3中CCD512的感光阵列数量对应形成剂量率色块的像素数量，接着利用取景范围一致的光学相机2和gamma相机3，直接将剂量率色块图像30中对应辐射剂量率色块的像素堆叠到光学图像20上。

需要说明的是，对于剂量率色块的色度大小可以根据感光阵列单元的曝光程度来决定，也可以基于剂量率色块堆叠到光学图像20上的位置，在对应光学图像20的像素点的色度上增加剂量率色块的色度值，以在光学图像20中增强剂量率色块图像30的可视度。

同样的，根据获得取景范围内光学图像20对应的剂量率色块图像30所反映的辐射污染状况，继续对为标注距离信息10的位置通过激光测距仪1进行再次测距，如此往复，获得取景范围内存在辐射污染的剂量率色块图像30对应光学图像20的多个距离信息10。

请参阅图4和图8，本发明还提供一种gamma测距相机成像系统，包括激光测距仪1、光学相机2、gamma相机3以及图像处理模块。其中图像处理模块被用来读取激光测距仪1的距离信息10、光学相机2的光学图像20和gamma相机3的剂量率色块图像30，并将剂量率色块图像30耦合显示在光学图像20上，且在耦合的光学图像20上生成距离信息10。

还包括仪器平台4，仪器平台4用来安装激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3、并与激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3通信连接。

图像处理模块根据处理需求从用于所述光学相机2的图像处理程序单元、用于所述gamma相机3的图像处理程序单元、用于所述仪器平台4上终端设备的图像处理程序单元和用于计算机可读的图像处理程序单元中选择所需要的图像处理程序单元。

激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3三者彼此相邻的固定安装在仪器平台4上，如图4所示，并使三者的镜头位于同一平面上，还可选择的将三者与仪器平台4通信连接，且光学相机2和gamma相机3的光学性能如景深、焦距、光圈，像素分别率的参数相同，以使得拍摄的光学图像20和剂量率色块30图像可以直接叠加重合在一起。

在本实施例中，可以直接将激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3三者分别获取的距离信息10、光学图像20和剂量率色块图像30分别传输到计算机可读的图像处理程序单元中，生成耦合显示剂量率色块图像30和距离信息10的光学图像20。

仪器平台4可以是仅用来安装固定激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3的，图像处理模块则可以是计算机；通过激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3三者的数据端口将各自的信息传输到计算机中，并经过计算机程序进行处理以成像为带有辐射污染剂量率色块且标注有距离信息10的光学图像20。图像处理模块还可以是对光学相机2或gamma相机3的图像处理程序单元进行编制，并通过仪器平台4进行通信连接，将距离信息10、光学图像20和剂量率色块图像30三者共同传输到光学相机2或gamma相机3的图像处理程序单元中，以进行耦合叠加在一张图像上，并在光学相机2或gamma相机3上显示。

仪器平台4还可以安装有图像处理模块，例如集成安装在仪器平台4上的终端设备，通过终端设备分别与激光测距仪1、光学相机2和gamma相机3进行通信连接，并通过终端设备中的图像处理程序单元将距离信息10和剂量率色块图像30耦合到一张图像上进行显示。

请参阅图5和图6，于一实施例中，还包括用来分别调节光学相机2和gamma相机3取景范围的两个准直器5，准直器5包括主体51以及屏蔽体52。主体51中安装有光学相机2的胶片511或gamma相机3的电荷耦合器件CCD512，屏蔽体52安装在本体的镜头端，屏蔽体52中心开设有成像孔521。其中，胶片511与成像孔521的距离等于CCD512与成像孔521的距离。

光学相机2和gamma相机3安装在同一个仪器平台4上，并使两者的镜头共面以保证相同的拍摄距离。gamma相机3和光学相机2都使用相同尺寸的准直器5，如图5和图6，主要是确保gamma相机3与普通光学相机2有一致的取景范围。安装在准直器5镜头端的屏蔽体52及其中的成像孔521，配合成像孔521与胶片511或CCD512相等的距离，即使光学相机2和gamma相机3的光圈尺寸和焦距参数相同，以进而使得光学相机2和gamma相机3的取景范围一致，便于直接将两个尺寸相同的光学图像20和剂量率色块图像30进行叠加。需要说明的是，对于gamma相机3和光学相机2的准直器5使用的材料，gamma相机3为铅之类金属用于屏蔽辐射，普通相机使用轻金属或塑料之类用于屏蔽光路即可。

综上，本发明提供的一种gamma测距相机成像方法及成像系统，通过将普通光学相机2、gamma相机3上和激光测距仪1一体设计在仪器面板上，并通过编制图像处理程序单元，将被测量对象与相机之间的距离信息10、gamma相机3显示的剂量率分布信息，叠加、耦合到普通数码光学相机2的图像上；且在被测对象的距离测量点位，在最终图像上显示距离测量点的距离信息10；从而获得拍摄点与被拍照主体51之间的距离、与实景图像的对应关系，便于预估核设施场所污染信息。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种gamma测距相机成像方法，其特征在于，包括：

S1、在测量点位采用激光测距仪(1)确定与被测对象之间的距离信息(10)；

S2、在所述测量点位采用光学相机(2)拍摄所述被测对象的光学图像(20)；

S3、在所述测量点位采用伽马gamma相机(3)拍摄所述被测对象的剂量率色块图像(30)；

S4、将所述剂量率色块图像(30)的图层耦合到所述光学图像(20)的图层上，并在所述光学图像(20)中标注所述被测对象的所述距离信息(10)。

2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述S1之前还包括：将所述激光测距仪(1)、所述光学相机(2)和所述gamma相机(3)安装在同一个仪器平台(4)上、并通过所述仪器平台(4)进行通信连接。

3.根据权利要求2所述的成像方法，其特征在于，所述将所述激光测距仪(1)、所述光学相机(2)和所述gamma相机(3)安装在同一个仪器平台(4)上、并通过所述仪器平台(4)进行通信连接进一步包括：

使所述光学相机(2)和所述gamma相机(3)分别采用相同尺寸的准直器(5)；

在所述准直器(5)的镜头端加装屏蔽体(52)；

使所述光学相机(2)的胶片(511)与所述屏蔽体(52)中心的成像孔(521)的距离等于所述gamma相机(3)的电荷耦合器件CCD(512)与所述屏蔽体(52)中心的成像孔(521)的距离；

所述光学相机(2)对应的成像孔(521)与所述gamma相机(3)对应的成像孔(521)均具有相同的孔径，以确保成像视野一致。

4.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述S3进一步包括：

根据所述gamma相机(3)的电荷耦合器件CCD(512)的感光阵列单元数量对应生成所述剂量率色块图像(30)中的剂量率色块数量；

根据所述感光阵列单元的曝光程度对应生成所述剂量率色块的色度。

5.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，在所述S3和所述S4之间还包括：编制所述gamma相机(3)的图像处理程序单元，将所述剂量率色块图像(30)中的色块叠加在所述光学图像(20)上。

6.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述S4进一步包括：

S401、将所述距离信息(10)加载到所述光学图像(20)中对应所述被测对象的激光点位上；

S402、按所述gamma相机(3)中电荷耦合器件CCD(512)的感光阵列单元数量分割所述光学图像(20)；

S403、将所述感光阵列单元的所述剂量率色块图像(30)加载到所述光学图像(20)分割的单元格中。

7.一种gamma测距相机成像系统，其特征在于，包括：

激光测距仪(1)、光学相机(2)和gamma相机(3)；以及

图像处理模块，其被用来读取所述激光测距仪(1)的距离信息(10)、所述光学相机(2)的光学图像(20)和所述gamma相机(3)的剂量率色块图像(30)，并将所述剂量率色块图像(30)耦合显示在所述光学图像(20)上，且在耦合的所述光学图像(20)上生成所述距离信息(10)。

8.根据权利要求7所述的成像系统，其特征在于，还包括仪器平台(4)，所述仪器平台(4)用来安装所述激光测距仪(1)、所述光学相机(2)和所述gamma相机(3)、并与所述激光测距仪(1)、所述光学相机(2)和所述gamma相机(3)通信连接。

9.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述图像处理模块根据处理需求从

用于所述光学相机(2)的图像处理程序单元、用于所述gamma相机(3)的图像处理程序单元、用于所述仪器平台(4)上终端设备的图像处理程序单元和用于计算机可读的图像处理程序单元中选择所需要的图像处理程序单元。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的成像系统，其特征在于，还包括用来分别调节所述光学相机(2)和所述gamma相机(3)取景范围的两个准直器(5)，每个所述准直器(5)包括：

主体(51)，所述主体(51)中安装有所述光学相机(2)的胶片(511)或所述gamma相机(3)的电荷耦合器件CCD(512)，

屏蔽体(52)，所述屏蔽体(52)安装在所述本体的镜头端，所述屏蔽体(52)中心开设有成像孔(521)；

其中，所述胶片(511)与所述成像孔(521)的距离等于所述CCD(512)与所述成像孔(521)的距离。

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