ES2710183T3 - Dispositivo de generación de imágenes gamma mejorado que permite la localización precisa de fuentes de irradiación en el espacio - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de generación de imágenes gamma que consta de una cámara gamma (10) destinada a capturar una imagen de radiación gamma, denominada imagen gamma, de una escena observada (17), provista de una cara frontal (11) y que posee un eje de visión (x1'), así como una cámara auxiliar (15) destinada a capturar una imagen de luz visible de la escena observada (17), encontrándose la cámara auxiliar (15) aguas arriba de la cara frontal (11) de la cámara gamma (10), que es una cámara gamma con un colimador de tipo estenopeico, poseyendo la cámara auxiliar (15) un eje óptico (x2') que coincide sustancialmente con el eje de visión (x1') de la cámara gamma (10), de modo que la imagen de luz visible y la imagen gamma son capturadas sustancialmente de manera simultánea con una misma dirección de visión y que se pueden ubicar unas fuentes de radiación distantes de unas decenas de centímetros a unas decenas de metros de la cámara gamma, estando el dispositivo de generación de imágenes gamma caracterizado porque la cámara auxiliar (15) consta de un objetivo, estando la cámara auxiliar (15) dispuesta de modo que el eje de visión (x1') de la cámara gamma (10) cruza el objetivo de la cámara auxiliar (15).
Description
DESCRIPCION
Dispositivo de generacion de imageries gamma mejorado que permite la localizacion precisa de fuentes de irradiacion en el espacio
Campo tecnico
La invention se refiere a un dispositivo mejorado de generacion de imagenes gamma que permite la localizacion precisa de fuentes de irradiacion en el espacio, lo que lo hace particularmente adecuado para la preparation de intervenciones en medios de irradiacion tales como las operaciones de mantenimiento, desmontaje o de inspection. Tal dispositivo incorpora una camara gamma.
Estado de la tecnica anterior
Desde principios de los anos 90, el solicitante ha desarrollado un dispositivo de generacion de imagenes gamma ALADIN relativamente compacto destinado a localizar fuentes de radiation emisoras de radiation gamma. Tal dispositivo de generacion de imagenes gamma suministra una imagen final formada por una imagen gamma en la que al menos una fuente de irradiacion esta representada como una mancha de colores falsos superpuestos en una imagen de luz visible o casi visible de la escena observada. La imagen de la fuente de irradiacion corresponde a una distribucion de intensidad de la radiacion gamma recibida por la camara gamma, mientras que la imagen de luz visible o casi visible de la escena observada es adquirida por la propia camara gamma, ya sea por una camara auxiliar sensible a la luz visible o casi visible, blanco y negro o colores que cooperan con la camara gamma. Tal dispositivo de generacion de imagenes gamma de este tipo suministra information sobre la localizacion eventual de cualquier fuente de irradiacion observada por el dispositivo. La imagen de luz casi visible puede ser una imagen infrarroja.
La Figura 1 muestra en section un ejemplo de un dispositivo de generacion de imagenes gamma de este tipo. Consta de una camara gamma 1 que comprende en cascada un colimador tipo estenopeico 2 ("pinhole" en ingles), un centelleador 3, un conjunto de componentes fotonicos 4 que incorporan en cascada un tubo intensificador de imagenes, un reductor de fibra optica, un detector de tipo dispositivo con acoplamiento de carga (CCD, en ingles). Los componentes fotonicos no estan representados. El centelleador 3 y el conjunto de componentes fotonicos 4 se colocan en una envoltura blindada 5 con respecto a la radiacion gamma y de al menos una fuente de irradiacion 8 observada por el dispositivo de generacion de imagenes gamma. Como variante, el colimador tipo estenopeico 2 podrla reemplazarse por una abertura de mascara codificada (no representada). Las camaras gamma con mascara codificada tienen mayor sensibilidad que las camaras gamma de estenopeicos.
El centelleador 3 transforma la radiacion gamma Ry recibida en senales luminosas aplicadas al conjunto de componentes fotonicos 4 y este ultimo transforma las senales luminosas recibidas en senales electricas que pueden procesarse.
El dispositivo de generacion de imagenes gamma puede constar, ademas, contigua a la camara gamma 1, de una camara auxiliar 6 sensible a la luz visible o casi visible, cuyo eje optico x1 se desplaza del eje de vision x2 de la camara gamma 1 mientras permanece sustancialmente paralelo al eje de vision x2 de la camara gamma 1. Esta configuration presenta la ventaja de poder adquirir simultaneamente la imagen de luz visible o casi visible, en lo sucesivo denominada imagen de luz visible, y la radiacion gamma que conduce a la imagen gamma. Pero, su inconveniente es que es necesario proceder a una correction de paralaje en la imagen de luz visible, de modo que la imagen de luz visible corregida parece haberse adquirido con la misma direction de vision que la imagen gamma. Otra configuracion se describe en la solicitud de patente [1], cuyas referencias se encuentran al final de la description, la correccion de paralaje se realiza mediante un sistema de orientation de espejo de 45°, lo que permite que la camara auxiliar observe un campo visual cuyo eje de vision coincida sustancialmente con el de la camara gamma. Esta configuracion implica un montaje relativamente complejo del sistema de observation que debe tener una position perfectamente ajustada.
Es posible prever que la camara gamma 1 conste, ademas, aguas arriba del colimador 2, de un obturador 7. Cuando el colimador 2 es de tipo estenopeico, el obturador 7 es capaz de adoptar dos posiciones: una posicion abierta y una posicion cerrada. Cuando el obturador 7 esta en posicion abierta, la camara gamma 1 puede adquirir la imagen de luz visible de la escena observada y cuando el obturador 7 esta en posicion cerrada, la camara gamma 1 puede adquirir la radiacion gamma y, por tanto, la imagen gamma. Se puede utilizar la misma via de adquisicion. Pero las dos imagenes no pueden ser simultaneas ya que es necesario conmutar el obturador 7 de una posicion a otra. La imagen gamma es una imagen digital generalmente codificada en 8 bits (256 niveles de grises). Se renueva segun una cadencia de adquisicion que varla entre unas decenas de milisegundos (cadencia de tiempo real) y unos segundos (denominada cadencia de tiempo casi real). Se puede acumular una cantidad de imagenes gamma para obtener una imagen gamma codificada en 16 bits. El numero de imagenes usadas esta a menudo entre unas centenas en caso de una fuerte irradiacion y unos millares en el caso de una baja irradiacion.
Cuando se adquiere una imagen gamma, el obturador 7 esta cerrado y, por lo tanto, no puede adquirir una imagen visible simultaneamente.
Esta imagen permite detectar la presencia de una fuente radiante, pero no permite localizarla espacialmente con precision. La experiencia muestra que, con tal camara gamma, la deteccion de una fuente de irradiacion que produce una tasa de dosis de 10 pGy/h se garantiza en un ambiente general de 0,1 pGy/h. Esta imagen gamma se obtiene despues de procesar las senales suministradas por el conjunto de componentes fotonicos, pudiendo estos procesamientos consistir en filtrado de paso bajo y coloracion.
En esta configuracion, la imagen gamma y la imagen de luz visible estan perfectamente alineadas porque fueron capturadas con el mismo eje. Pero no se toman simultaneamente, ya que proceden de dos estados diferentes del obturador. La imagen final proviene de un procesamiento posterior.
El obturador 7 con sus dos posiciones solo se puede usar con la camara gamma 1 con colimador de tipo estenopeico porque con una mascara codificada abierta no se puede obtener una imagen explotable en la posicion abierta. Con una abertura de mascara codificada, se utiliza un obturador fijo y cerrado. Con la camara gamma con mascara codificada, una camara auxiliar contigua a la camara gamma se utiliza necesariamente para obtener la imagen de luz visible y la superposicion de la imagen gamma y la imagen de luz visible se realiza aproximadamente despues de la calibracion en el laboratorio. Ademas, es necesario conocer la distancia entre el dispositivo de generacion de imagenes gamma y la fuente de irradiacion, lo que constituye una restriction importante.
Los documentos [2] y [3], cuyas referencias se encuentran al final de la description, describen el funcionamiento y el rendimiento de los dispositivos de generacion de imagenes gamma de colimador de tipo estenopeico. Los documentos a los que se hace referencia [4] y [5] describen el funcionamiento y el rendimiento de los dispositivos de generacion de imagenes gamma con apertura de mascara codificada. La solicitud de patente referenciada [6] describe una instrumentation adicional para el dispositivo de generacion de imagenes gamma que permiten mejorar la precision de las mediciones realizadas. Los documentos a los que se hace referencia [7] y [8] muestran como el centelleador y los componentes fotonicos se pueden reemplazar por un detector solido compuesto por un semiconductor pixelado que se hibrida a un dispositivo electronico de lectura. Tambien puede tratarse de una matriz de semiconductores elementales. El detector solido de semiconductor convierte directamente la radiation gamma recibida en senales electricas. El material semiconductor puede ser, por ejemplo, silicio o teluro de cadmio. En estos dos ultimos casos, la camara gamma no puede adquirir una imagen de luz visible y es necesario proporcionar la camara auxiliar.
Por ultimo, el documento [9] describe un dispositivo de generacion de imagenes gamma que comprende, en particular, un sensor optico y una camara gamma que posee un colimador.
El dispositivo de generacion de imagenes gamma puede incluir, ademas, una sonda de espectrometrla gamma colimada que comprende un detector de espectrometrla gamma colocado aguas abajo de un colimador de espectrometrla gamma. La sonda es solidaria con la camara gamma o la camara auxiliar. La figura 1 no muestra una sonda de espectrometrla gamma colimada. La sonda de espectrometrla gamma colimada permite tomar mediciones de energla de la radiacion gamma recibida y contabilizar el numero de estas durante un perlodo predeterminado, lo que hace posible identificar y cuantificar los radioelementos responsables de la irradiacion gamma.
Descripcion de la invencion
El objetivo de la presente invencion es precisamente proponer un dispositivo de generacion de imagenes gamma que no presente los inconvenientes mencionados anteriormente, a saber: necesidad de procesamiento de paralaje entre la imagen gamma y la imagen de luz visible, por un lado, y, por otro lado, obtener la imagen final en diferido. Para lograr esto, la presente invencion se refiere a un dispositivo de generacion de imagenes gamma, segun la revindication 1, que consta de:
- una camara gamma con colimador de tipo estenopeico destinada a adquirir una imagen de radiacion gamma, denominada imagen gamma, de una escena observada, provista de una cara frontal y que posee un eje de vision;
- una camara auxiliar destinada a capturar una imagen de luz visible de la escena observada. Segun la invencion, la camara auxiliar se encuentra aguas arriba de la cara frontal de la camara gamma, y posee un eje optico que coincide sustancialmente con el eje de vision de la camara gamma, de modo que la imagen de luz visible y la imagen gamma se captura de forma sustancialmente simultanea con la misma direction de vision.
El dispositivo de generacion de imagenes gamma puede constar, ademas, de medios de adquisicion y procesamiento de senales suministrados por la camara auxiliar y la camara gamma destinados a proporcionar, sustancialmente en tiempo real con respecto a la captura, a unos medios de visualization, una imagen final de la escena observada que es una superposicion de la imagen de luz visible y una representacion de una o varias fuentes de irradiacion que se encuentran en la escena observada y habiendo sido detectadas en la imagen gamma
capturada.
La representacion es una mancha coloreada o un contorno.
La camara auxiliar puede estar montada sobre un soporte que esta unido a la parte frontal de la camara gamma, en particular, por atornillado o enclavamiento.
El soporte puede ser sustancialmente un cilindro de revolucion y poseer un diametro exterior superior al diametro exterior de la camara gamma para permitir el atornillado o el enclavamiento. El dispositivo de generacion de imagenes gamma equipado con la camara auxiliar permanece de este modo completamente compacto.
Ventajosamente, el soporte esta hecho de un material opaco con respecto a la luz visible, con el fin de evitar que penetre en el interior de la camara gamma.
El soporte esta realizado de un material con una densidad suficientemente baja, tal como aluminio o un material plastico, para atenuar la radiacion gamma lo menos posible proveniente de la escena observada.
El dispositivo de generacion de imagenes gamma puede constar, ademas, de una sonda espectrometrica colimada solidaria al soporte y/o la camara gamma.
La camara gamma puede constar, ademas, en la cara frontal, de un obturador que puede ser removible o no, permitiendo este obturador realizar imagenes gamma cuando esta cerrado o imagenes visibles cuando esta abierto. La camara gamma puede ser adecuada para proporcionar una imagen de luz visible de la escena observada. Las imagenes de luz visible de la camara gamma y de la camara auxiliar se rectifican.
La presente invencion se refiere tambien a un procedimiento de localizacion de una o varias fuentes de irradiacion presentes en una escena observada por un dispositivo de generacion de imagenes gamma caracterizado de este modo. Consta de las etapas de:
- captura sustancialmente simultanea de una imagen de luz visible de la escena observada y de una radiacion gamma proveniente de las fuentes de irradiacion;
- formacion de una imagen gamma de la escena observada a partir de la radiacion gamma capturada;
- procesamiento de la imagen gamma que conduce a una representacion de las fuentes de irradiacion con:
• una division de la imagen gamma en una o varias zonas de base formadas por plxeles,
• una atribucion de al menos un indicador a cada zona de base, traduciendo este indicador una cantidad de senal de los plxeles de la zona de base;
• una determinacion entre las zonas de base de una o varias zonas utiles para las cuales el indicador es superior a un umbral;
• eventualmente, un recorte de las zonas utiles para revelar un contorno de las zonas utiles, dando las zonas utiles o el contorno de las zonas utiles la representacion.
- superposition de la imagen de luz visible y de la representacion para obtener una imagen final de la escena observada;
- visualization de la imagen final.
En otro modo de funcionamiento, el procesamiento puede incluir, ademas:
- una determinacion entre las zonas de base de una o varias zonas neutras para las cuales el indicador es inferior al umbral;
- una asignacion de un nivel cero a los plxeles de las zonas neutras;
- una umbralizacion en uno o varios umbrales y una coloration en funcion de los umbrales, de las zonas neutras y utiles, las zonas neutras y utiles, despues de la umbralizacion y la coloracion dando la representacion.
La umbralizacion puede ir precedida por un filtrado para superar los parasitos.
El indicador mencionado anteriormente puede ser un promedio de nivel de plxeles de las zonas base, por ejemplo.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se comprendera mejor tras la lectura la descripcion de las realizaciones a modo de ejemplo dadas, a tltulo puramente indicativo y de ninguna manera limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:
- la figura 1 ya descrita es une section de un dispositivo de generacion de imagenes gamma conocido;
- las figuras 2A, 2C, 2D son vistas tridimensionales de ejemplos de dispositivos de generacion de imagenes gamma segun la invention durante su montaje, mostrando la figura 2B muestra un dispositivo de generacion de imagenes gamma con mascara codificada;
- la figura 3 ilustra en section un ejemplo de un dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la invencion; - las figuras 4A a 4C muestra diferentes etapas de ejemplos de procedimiento de localization de una o varias fuentes de irradiation presentes en una escena observada por un dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la invencion.
Partes identicas, similares o equivalentes de las diferentes figuras llevan las mismas referencias numericas para facilitar el paso de una figura a otra.
Las diferentes partes representadas en las figuras no lo estan necesariamente segun una escala uniforme, para hacer las figuras mas legibles.
Descripcion detallada de modos de realizacion particulares
Ahora se prestara atencion a las figuras 2A, 2C, 2D que muestra diferentes vistas de un dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la invencion durante el ensamblaje. Consta de una camara gamma 10 convencional que puede ser bastante similar a la descrita en la figura 1 con la referencia 1. Se trata de un tipo de camara gamma de colimador de estenopeico como en la figura 2A. En la figura 2B, la camara gamma es de mascara codificada, esta figura no forma parte de la invencion. La camara gamma 10 posee una cara frontal 11 en el lado del estenopeico 12. En las figuras 2C, 2D, la cara frontal del lado gamma de la camara estenopeico no es visible. La camara gamma 10 esta destinada a adquirir una imagen gamma de una escena observada 17.
La camara gamma 10 posee un eje de vision x1'. El dispositivo de generacion de imagenes gamma consta, ademas, de una camara auxiliar 15 sensible a la luz visible o casi visible, por ejemplo, infrarrojo. La camara auxiliar 15 es preferiblemente una camara digital. La camara auxiliar 15 consta de un eje optico x2'. La camara auxiliar 15 es solidaria con la cara frontal 11 de la camara gamma 10, siendo su eje optico x2' sustancialmente coincidente con el eje de vision x1' de la camara gamma 10. La camara gamma 10 y la camara auxiliar 15 miran con la misma direction de vision la escena observada 17, estando la camara auxiliar 15 aguas arriba de la camara gamma 10 con respecto a la escena observada 17.
La mayorla de las camaras gamma comerciales utilizadas en el ambito de la generacion de imagenes medicas comprenden un colimador que presenta canales paralelos o un colimador de tipo de mascara codificada. Esta configuration asegura una mejor recogida de la senal, pero no permite obtener una imagen visible. Los colimadores de estenopeico permiten obtener, por la camara gamma de una imagen en luz visible explotable, aunque de mala calidad. De este modo, como se ha descrito anteriormente, es posible, con el mismo dispositivo de generacion de imagenes, cambiar de un modo de luz visible a un modo de radiation gamma utilizando un obturador removible, siendo la imagen en luz visible obtenida cuando el obturador esta abierto y siendo la imagen de radiacion gamma obtenida con el obturador cerrado. Pero es imposible obtener simultaneamente una imagen en luz visible y una imagen de la radiacion gamma. Si la cantidad de luz que llega a la camara gamma cuando el obturador esta abierto es importante, esto puede crear fenomenos de deslumbramiento y remanencia al nivel del detector. Por lo tanto, es deseable minimizar el numero de imagenes realizadas en modo visible por la camara gamma.
La camara auxiliar 15 es solidaria con la camara gamma 10 por medio de un soporte 16 fijado a la camara gamma 10 en el lado de su cara frontal 11. La camara auxiliar 15 esta alojada en el soporte 16. La camara auxiliar 15 se selecciona compacta. La camara gamma 10 encaja en el soporte 16 o esta atornillada al soporte 16. El soporte 16 esta realizado de un material que tiene una densidad lo mas baja posible para minimizar la radiacion gamma Ry que se proviene de una o varias fuentes de irradiacion 22 presentes en la escena observada 17 y se dirige hacia la camara gamma 10. Los materiales adecuados son, por ejemplo, aluminio o un material plastico. El mismo soporte 16 se puede utilizar independientemente del tipo de camara gamma 10. En otras palabras, el soporte 16 es compatible con varios modelos de camaras gamma 10. La camara gamma 10 con estenopeico consta de un colimador sustancialmente conico en la cara frontal, mientras que la cara frontal de una camara gamma 10 de mascara codificada es sustancialmente plana. El soporte 16 toma la forma, por ejemplo, de un cilindro de revolution que consta de, en un extremo, de un alojamiento 18 para la camara auxiliar 15 y, en el otro extremo, un compartimento 19 en donde se encaja la cara frontal 11 de la camara gamma 10. Haciendo referencia a la figura 3. Puede proporcionarse una rosca 20 para atornillar la camara gamma 10 como se ilustra en la figura 3. El objetivo de la camara auxiliar 15 puede ser a ras con el soporte 16. El soporte 16 tiene un diametro exterior que es superior al de la camara gamma 10 para permitir el enclavamiento. El objeto no es aumentar el diametro del dispositivo de generacion de imagenes gamma mucho mas que el de la camara gamma sola. Al contrario, una vez que el soporte 16 se fija a la camara gamma 10, el dispositivo de generacion de imagenes gamma tiene una longitud mayor en comparacion con la camara gamma sola.
El soporte 16 es opaco a la luz visible o casi visible que llega a la camara auxiliar 15 y esta lo suficientemente ajustado a la camara de rayos gamma 10 como para evitar que dicha luz penetre en la camara de rayos gamma 10. Esto protege el centelleador y el tubo intensificador de imagen de la camara gamma y aumenta su vida util.
El detector 21 de la camara gamma 10, independientemente de si es un dispositivo acoplamiento de cargas o un detector solido con semiconductores consta de una pluralidad de elementos sensibles o plxeles que suministran, cada uno, una senal electrica en funcion de una distribucion de radiacion gamma Ry emitida por una o varias fuentes de irradiacion 22 presentes en la escena observada 17. Las senales provenientes del detector 21 son una funcion de la posicion que tienen en la superficie del detector 21 y una funcion de la energla gamma en el origen de las interacciones en el centelleador si esta presente o en el mismo detector, aunque sea solido con semiconductores. El dispositivo de generation de imagenes gamma segun la invention puede constar, ademas, de una sonda 23 espectrometrica gamma colimada solidaria al soporte 16 y/o la camara gamma 10. La sonda de espectrometrla gamma 17 esta orientada segun un eje x3' que es sustancialmente paralelo al eje comun x1', x2' de la camara gamma 10 y de la camara visible 15 pero esta desplazada.
Es posible prever, ademas, un obturador 24 en la cara frontal de la camara gamma 10 que puede ser removible o no. Este obturador permite realizar imagenes gamma cuando esta cerrado o imagenes visibles cuando esta abierto. El uso del obturador 24 permite la calibration preliminar de los campos de vision de la camara en modo gamma y en modo visible.
Tambien hay camaras gamma con colimadores de haz paralelo.
Las camaras gamma que utilizan un colimador de haz paralelo no son adecuadas para la localization de fuentes de irradiacion situadas a grandes distancias, por ejemplo, superior a 1 m del colimador. Este tipo de camara se utiliza preferentemente para contacto o pseudocontacto, estando la distancia entre el colimador y la fuente generalmente entre unos centlmetros y unas decenas de centlmetros.
Las camaras gamma que utilizan un colimador de mascara codificada pueden ser adecuadas para la observation de las fuentes de irradiacion a distancias mayores, pero plantean el problema de crear artefactos cuando las fuentes estan ubicadas cerca del campo observado. Por lo tanto, los inventores han encontrado que cuando las fuentes de irradiacion estan ubicadas a distancias variables de la camara gamma, distancias que pueden variar desde unas decenas de centlmetros a unas decenas de metros, y en cualquier punto del campo observado, incluyendo cerca de los llmites del campo, incluso fuera del campo, la configuration de estenopeico era preferente con respecto a una configuration de tipo mascara codificada o colimador de haces paralelos. Una configuracion de estenopeico permite obtener un sistema optico que tiene una profundidad de campo infinita, es decir, que las fuentes de irradiacion apareceran claramente, independientemente de su distancia con respecto al dispositivo de generacion de imagenes gamma, sin que sea necesario una puesta a punto particular. Tal configuracion es, por lo tanto, muy interesante. Ademas, el uso de una camara gamma de tipo estenopeico no requiere el uso de un algoritmo de decodificacion complejo.
El dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la invencion consta, ademas, de un dispositivo de visualizacion 26 y de unos medios de adquisicion y de procesamiento 25 de senales electricas suministradas por la camara auxiliar 15 y por la camara gamma 10. Estos medios de adquisicion y procesamiento 25 constan de dos vlas de adquisicion y de procesamiento, una, denominada via gamma Vg, y la otra, denominada via visible Vv, que cooperan para suministrar en el dispositivo de visualization 26 una imagen final lf si es una imagen de luz visible de una escena capturada por la camara visible 15 en un momento dado segun una direction de vision. En la imagen final If aparece superpuesta, una representation R de una o varias fuentes de irradiacion 22 capturadas por la camara gamma 10 sustancialmente en el momento dado y con sustancialmente la misma direccion de vision. Las direcciones de vision corresponden a los ejes x1', x2'. Los ejes opticos x1', x2' de las dos camaras coinciden en las figuras. Los campos de vision de las camaras pueden ser diferentes, sin embargo, es preferente que el campo de vision de la camara visible sea mas grande.
Los medios de adquisicion y procesamiento 25 incluyen un sistema informatico de procesamiento de imagenes que puede ser convencional.
Se pueden utilizar al menos dos modos de procesamiento, llamandose el primero modo de superposition y el segundo modo de gula, un tercer modo denominado mixto puede combinar parcialmente los dos modos. En los modos de procesamiento, la imagen de luz visible Iv y la radiacion gamma en la base de la imagen gamma Ig se capturan sustancialmente en el mismo momento, y corresponden a la misma escena observada. Estas imagenes transitan cada una a traves de una via Vv, Vg, respectivamente.
El modo de superposicion se describira primero con referencia a la figura 4A.
En el momento de inicio (t=0), la camara auxiliar captura una imagen de luz visible Iv (bloque B1) de la escena observada y, sustancialmente de manera simultanea, la camara gamma captura la radiacion gamma Ry (bloque B2) proveniente de una o varias fuentes de irradiacion que se encuentran en la misma escena observada.
Esta radiacion gamma Ry servira para formar una imagen gamma Ig (bloque B3), pero esta imagen gamma Ig se
forma despues de un tiempo texp que corresponde al tiempo de exposicion del detector. Este tiempo de exposicion texp varia, por ejemplo, entre 0,04 segundos y 5 segundos, preferentemente entre 0,8 segundos y un poco mas de 2 segundos.
Tan pronto como se forme la imagen gamma Ig al nivel del detector, se procesa (bloque B4), el procesamiento puede constar de al menos un filtrado de paso bajo para eliminar el ruido. Tambien consta de una umbralizacion que usa uno o varios umbrales, una coloracion para atribuir un color diferente a los pixeles de la imagen gamma Ig segun su nivel despues de la umbralizacion, la coloracion es una funcion de los umbrales. Otros procesamientos, actualmente conocidos para el experto en la materia, pueden contemplarse. El procesamiento conduce a una representacion R de las fuentes de irradiacion (bloque B5). Las fuentes de irradiacion corresponden en la representacion R a puntos coloreados.
La representacion R se superpone a la imagen de luz visible Iv (bloque B6), esto da la imagen final lf. Las manchas coloreadas destacan sobre la parte inferior de la imagen visible. La imagen final lf se muestra en los medios de visualizacion 26 en el momento t=texp+A t (bloc B7). El tiempo A t en que fluye la formation de la imagen gamma Ig y la visualizacion de la imagen final lf es muy pequeno, depende del rendimiento de los medios de procesamiento utilizados, asi como del tiempo de exposicion de la camara: normalmente esta comprendido entre unos milisegundos y unos segundos.
El dispositivo de generation de imagenes gamma segun la invention puede capturar una nueva radiation gamma Ry y sustancialmente de manera simultanea una nueva imagen de luz visible Iv de la misma escena observada. El tiempo de actualization entre la formacion de dos imagenes gamma sucesivas esta comprendido entre aproximadamente 0,04 segundos y 5 segundos.
El modo de guia se describira ahora con referencia a la figura 4B.
En el momento de inicio (t=0), la camara auxiliar captura una imagen de luz visible Iv (bloque B11) de la escena observada y, sustancialmente de manera simultanea, la camara gamma captura la radiacion gamma Ry (bloque B12) proveniente de una o varias fuentes de irradiacion que se encuentran en la misma escena observada.
Esta radiacion gamma Ry servira para formar una imagen gamma Ig (bloque B13), pero esta imagen gamma Ig se forma al nivel del detector despues de un tiempo texp que corresponde al tiempo de exposicion del detector. Este tiempo de exposicion texp varia, por ejemplo, entre 0,04 segundos y 5 segundos, preferentemente entre 0,8 segundos y un poco mas de 2 segundos.
La imagen de gamma Ig formada sera procesada (bloque B14). Se divide en una o varias zonas de base zb provistas de pixeles. A cada zona base zb se le asigna al menos un indicador I1 que se traduce la cantidad de senal presente en cada uno de los pixeles de la zona base zb. Para esto podemos hacer un analisis aritmetico y el indicador I1 puede ser la media aritmetica del nivel de cada uno de los pixeles de la zona base zb. Se podrian utilizar otros indicadores, como la variation de la media aritmetica u otros indicadores estadisticos, como la media u otro fractil, la separation estandar, etc.
Entonces se determina entre las zonas de base zb, una o varias zonas utiles zu para las cuales el indicador I1 es superior a un umbral S1. Las zonas utiles zu dan una representacion R de las fuentes de irradiacion. Entonces podemos superponer sobre la imagen de luz visible Iv, la representacion R.
Como variante, se puede cortar cada zona util zu para revelar el contorno C de cada zona util zu de la imagen gamma Ig. El contorno de las zonas utiles zu da la representacion de las fuentes de irradiacion. Solo el contorno C de las zonas utiles zu de la imagen gamma Ig se superpone a la imagen de luz visible Iv. En los dos casos, las zonas utiles zu o el contorno de las zonas utiles dan una representacion R de las fuentes de irradiacion observadas. La representacion R se superpone a la imagen de luz visible Iv (bloque B6), esto da la imagen final lf.
La imagen final lf se muestra en los medios de visualizacion 26 en el momento t= texp+A t (bloque B7). El tiempo A t que fluye entre la formacion de la imagen gamma Ig y la visualizacion de la imagen final lf es muy pequeno. Depende del rendimiento de los medios de procesamiento utilizados, asi como del tiempo de exposicion de la camara, normalmente esta comprendido entre unos milisegundos y unos segundos.
El numero de zonas base zb, su forma geometrica y el umbral S1 son ajustables y seleccionados por un operario que hace funcionar el dispositivo de generacion de imagenes de la invencion. La forma geometrica es preferentemente poligonal. Las zonas utiles zu son aquellas que generan la irradiacion mas intensa.
Con referencia a la figura 4C, ahora se describira el modo mixto. En el momento de inicio (t=0), la camara auxiliar adquiere una imagen de luz visible Iv (bloque B21) de la escena observada y, sustancialmente de manera simultanea, la camara gamma captura la radiacion gamma Ry (bloque B22) proveniente de una o varias fuentes de irradiacion que se encuentran en la misma escena observada. Esta radiacion gamma Ry servira para formar una
imagen gamma Ig (bloque B23), pero esta imagen gamma Ig se recibe por el detector despues de un tiempo texp que corresponde al tiempo de exposicion del detector.
Este tiempo de exposicion texp varla, por ejemplo, entre 0,04 segundos y 5 segundos, preferentemente entre 0,8 segundos y un poco mas de 2 segundos.
La imagen de gamma Ig formada sera procesada (bloque B24). Se divide en una o varias zonas de base zb provistas de plxeles. A cada zona base zb se le asigna al menos un indicador I2 que se traduce la cantidad de senal presente en cada uno de los plxeles de la zona base zb. Para esto podemos hacer un analisis aritmetico y el indicador I2 puede ser la media aritmetica del nivel de cada uno de los plxeles de la zona base zb. Otros indicadores podrlan ser utilizados como la mediana u otros fractiles, la varianza, o la evolucion de estos indicadores en funcion del tiempo. Una o varias zonas zn neutras para las cuales el indicador I2 es inferior a un umbral S2 y una o varias zonas utiles zu para las cuales el indicador es superior o igual a cero se determinan entonces entre las zonas de base zb de la imagen gamma Ig formada en el umbral S2. A los plxeles de las zonas neutras zn se les asigna un nivel cero. Se efectua una umbralizacion en uno o varios umbrales de las zonas neutras zn y utiles zu despues de una coloracion en funcion de los umbrales. El filtrado se puede proporcionar antes de la umbralizacion. Las zonas utiles zu y las zonas neutras zn dan, despues de la umbralizacion y la coloracion, la representacion R de las fuentes de irradiacion (bloque B25).
La representacion R se superpone a la imagen de luz visible Iv (bloque B26), esto da la imagen final lf.
La imagen final lf se muestra en los medios de visualizacion 21 en el momento t=texp+A t (bloque B27). Las fuentes de irradiacion aparecen como manchas coloreadas en la imagen visible. El tiempo A t en que fluye la formacion de la imagen gamma Ig y la visualizacion de la imagen final lf es muy pequeno. Depende del rendimiento de los medios de procesamiento utilizados, as! como del tiempo de exposicion de la camara, normalmente esta comprendido entre unos milisegundos y unos segundos.
El dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la invencion puede capturar una nueva radiacion gamma y sustancialmente de manera simultanea una nueva imagen de luz visible Iv de la misma escena observada. El tiempo de actualizacion entre la captura de dos imagenes gamma sucesivas esta comprendido entre aproximadamente 0,04 segundos y 5 segundos.
El numero de zonas base zb, su forma geometrica y el umbral S1 son ajustables y seleccionados por un operario que hace funcionar el dispositivo de generacion de imagenes de la invencion. La forma geometrica es preferentemente poligonal. Las zonas utiles zu son aquellas que generan la irradiacion mas intensa.
En la presente invencion, el dispositivo de generacion de imagenes puede capturar en el mismo momento una radiacion gamma que conduce a una imagen gamma y una imagen de luz visible en la misma escena observada. En la tecnica anterior, la escena no se podia ver con la misma direccion de vision en la medida en la que camara gamma y la camara auxiliar estaban desfasadas axialmente entre si o habia un espejo reflectante. Cuando la camara gamma funcionaba en modo visible y en modo gamma, la imagen visible y la radiacion gamma que conducia a la imagen gamma no se capturaron simultaneamente.
El dispositivo de generacion de imagenes segun la invencion permite, por lo tanto, ubicar las fuentes de irradiacion en tiempo real mientras se desplaza el conjunto de camara gamma y camara auxiliar. Se puede obtener una imagen de luz visible de la escena observada en la que se encuadra la fuente de radiacion detectada. Como variante, se puede obtener una imagen de luz visible de la escena observada en la que, se superpone una representacion de las fuentes de irradiacion detectadas. Otro modo de funcionamiento es apuntar a un punto especifico de la escena observada y efectuar una medicion mas larga.
El interes de esta medicion mas larga es la acumulacion de imagenes que conduce a mejores estadisticas de medicion. Este modo implica una actualizacion mas lenta de la imagen final, ya que esta relacionada con el numero de imagenes acumuladas. El numero de imagenes acumuladas puede ser predeterminado o no.
Si se proporciona una sonda de espectrometria colimada en el dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la invencion, se puede obtener la cuantificacion de las fuentes de irradiacion detectadas. Esta cuantificacion, sin embargo, se obtiene fuera de linea.
Aunque varios modos de realizacion de la presente invencion se han mostrado y descrito de forma detallada, se entendera que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invencion. DOCUMENTOS CITADOS
[1] FR-A- 2734372
[2] "The development and improvement of the Aladin gamma camera to localize gamma activity in nuclear
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[3] "On site nuclear video imaging", C. Le Goaller y col., Waste Management 1998, Tucson, EE.UU., febrero de 1998.
[4] "Imaging systems: new techniques for decommissioning", C. Mahe y col., ANS 2005, Denver, EE.UU., agosto 2005.
[5] "Recent progress in low-level gamma imaging", C. Mahe y col., ICEM 2007, Brujas, Belgica, septiembre 2007.
[6] WO 2006/090035
[7] "Gamma imaging: recent achievements and ongoing developments", Le Goaller y col., European Nuclear Conference 2005, Versalles, Francia, diciembre de 2005.
[8] "First experimental tests with a CdTe photon counting pixel detector hybridized with a Medipix2 readout chip", O. Gal y col., IEEE 2003, Nuclear Science Symposium Conference Record, septiembre 2007.
[9] WO2006/123119 A1.
Claims (14)
1. Dispositivo de generacion de imageries gamma que consta de una camara gamma (10) destinada a capturar una imagen de radiacion gamma, denominada imagen gamma, de una escena observada (17), provista de una cara frontal (11) y que posee un eje de vision (x1'), as! como una camara auxiliar (15) destinada a capturar una imagen de luz visible de la escena observada (17), encontrandose la camara auxiliar (15) aguas arriba de la cara frontal (11) de la camara gamma (10), que es una camara gamma con un colimador de tipo estenopeico, poseyendo la camara auxiliar (15) un eje optico (x2') que coincide sustancialmente con el eje de vision (x1') de la camara gamma (10), de modo que la imagen de luz visible y la imagen gamma son capturadas sustancialmente de manera simultanea con una misma direction de vision y que se pueden ubicar unas fuentes de radiacion distantes de unas decenas de centlmetros a unas decenas de metros de la camara gamma, estando el dispositivo de generacion de imagenes gamma caracterizado porque la camara auxiliar (15) consta de un objetivo, estando la camara auxiliar (15) dispuesta de modo que el eje de vision (x1') de la camara gamma (10) cruza el objetivo de la camara auxiliar (15).
2. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la reivindicacion 1, que consta, ademas, de medios de adquisicion y procesamiento (25) de senales suministrados por la camara auxiliar (15) y por la camara gamma (10) destinados a proporcionar, sustancialmente en tiempo real con respecto a la captura, a unos medios de visualization (26), una imagen final (If) de la escena observada (17) que es una superposition de la imagen de luz visible (Iv) y de una representation de una o varias fuentes de irradiation (22) que se encuentran en la escena observada (17) y que hayan sido detectadas en la imagen gamma capturada.
3. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la reivindicacion 2, en donde la representacion (R) es una mancha coloreada o un contorno.
4. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la camara auxiliar (15) esta montada sobre un soporte (16) que esta unido a la parte frontal de la camara gamma (10), en particular por atornillado o por enclavamiento.
5. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la reivindicacion 4, en donde el soporte (16) es sustancialmente un cilindro de revolution y posee un diametro exterior superior al diametro exterior de la camara gamma (10) para permitir el atornillado o el enclavamiento.
6. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, en donde el soporte (16) esta realizado con un material opaco con respecto a la luz visible para evitar que penetre en el interior de la camara gamma (10).
7. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el soporte (16) esta realizado de un material de densidad suficientemente baja tal como el aluminio o un material plastico para atenuar lo menos posible la radiacion gamma proveniente de la escena observada (17).
8. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun una de las reivindicaciones 1 a 7, que consta, ademas, de una sonda (23) de espectrometrla colimada solidaria con el soporte (16) y/o con la camara gamma (10).
9. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun una de las reivindicaciones 1 a 8, que consta, ademas, de un obturador removible o inamovible (24) en la cara frontal (11) de la camara gamma (10).
10. Dispositivo de generacion de imagenes gamma segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde la camara gamma (10) es adecuada para proporcionar una imagen de luz visible de la escena observada, las imagenes de luz visible que provienen de la camara gamma (10) y de la camara auxiliar (15) se rectifican entre si.
11. Procedimiento de localization de una o varias fuentes de irradiacion presentes en una escena observada por un dispositivo de generacion de imagenes gamma segun una de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado por que consta de las etapas de:
- captura sustancialmente simultanea, con la misma direccion de vision, de una radiacion gamma (Ry) proveniente de las fuentes de irradiacion (22) por la camara gamma y de una imagen de luz visible (Iv) de la escena observada por la camara auxiliar, encontrandose la camara auxiliar aguas arriba de la camara gamma, coincidiendo su eje optico sustancialmente con el eje de vision de la camara gamma;
- formation de una imagen gamma (Ig) de la escena observada a partir de la radiacion gamma capturada;
- procesamiento de la imagen gamma (Ig) que conduce a una representacion (R) de las fuentes de irradiacion (22) con:
• una division de la imagen gamma (Ig) en una o varias zonas de base (zb) formadas por plxeles,
• una atribucion de al menos un indicador (I1) a cada zona de base (zb), traduciendo este indicador (I1) una cantidad de senal de los plxeles de la zona de base (zb);
• una determination entre las zonas de base (zb) de una o varias zonas utiles (zu) para las cuales el indicador
(I1) es superior a un umbral (S1);
• eventualmente, un recorte de las zonas utiles (zu) para revelar un contorno (C) de las zonas utiles, dando las zonas utiles o el contorno de las zonas utiles la representacion (R).
- superposition de la imagen de luz visible (Iv) y de la representacion (R) para obtener una imagen final (If) de la escena observada (17);
- visualization de la imagen final (lf).
12. Procedimiento de localization de al menos una fuente de irradiation segun la revindication 11, en donde el procesamiento comprende, ademas:
- una determination entre las zonas de base (zb) de una o varias zonas neutras (zn) para las cuales el indicador (I2) es inferior al umbral (S2);
- una asignacion de un nivel cero a los plxeles de las zonas neutras (zn);
- una umbralizacion con uno o varios umbrales y una coloration en funcion de los umbrales de las zonas neutras y utiles, dando las zonas neutras y utiles despues de la umbralizacion y la coloracion la representacion (R).
13. Procedimiento de localizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, en donde la umbralizacion esta precedida de un filtrado.
14. Procedimiento de localizacion segun una de las reivindicaciones 11 o 12, en donde el indicador (I1, 12) es un promedio de nivel de plxeles de la zona de base (zb).
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