放射性核素檢測與識別的製作方法
2023-10-09 13:41:49
放射性核素檢測與識別的製作方法
【專利摘要】本文中描述的是處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法。該方法包括使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定目標的伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中第一類別包括一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得，以及取決於確定目標的伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟生成輸出信號。
【專利說明】放射性核素檢測與識別
【技術領域】
[0001]本發明涉及檢測和識別放射性物質，具體涉及為此目的處理伽馬射線譜。
[0002]優先權要求
[0003]本申請要求第2011902731號澳大利亞臨時申請的優先權，其全部內容通過交叉引用併入本文。
【背景技術】
[0004]許多應用需要檢測目標物體或區域中放射性物質的存在(如果可能的話並進行識別)。一個這種應用為防止某些這種材料未授權地通過邊界進入禁止這種材料的國家或區域。這種邊界監測應用的一種合適的方法為能夠在車輛通過檢測區域時(優選地車輛在該區域中不停止)執行檢測/識別，以不過度地阻礙交通。因此該方法優選能夠快速地檢測禁止材料的存在，例如在約10秒或更少的時間內。該方法應優選具有高靈敏度(即低水平的假陰性(沒能檢測禁止材料的存在))和高特定性(即低假陽性(當沒有禁止的材料存在時發信號表示檢測到))。
[0005]檢測禁止的放射性核素較為複雜，因為類似於禁止放射性核素，非禁止的放射性核素可發射某一水平的電離輻射，例如由於存在較高濃度的天然放射性物質(NORM)、或合法的放射性藥物產品等。使用簡單的塑料閃爍檢測器的一些現有系統僅測量由目標發射的伽馬射線形式的輻射的總水平。如果輻射檢測的閾值水平設置過低，則這種系統易於導致高干擾警報率，或如果輻射檢測的閾值水平設置過高，則這種系統易於導致高假陰性率。此夕卜，這種系統不能將包括較高濃度的NORM的合法貿易的商品與包括禁止的放射性物質的非法或疏忽的且未經許可的商品進行區分。
[0006]被稱為分光鏡入口監測器(SPM)的基於NaI和HPGe檢測器的第二代系統設法獲得目標的伽馬射線譜。這種系統包括進行處理以比較獲得的伽馬射線譜與所關心的放射性核素的譜。譜處理方法已包括但不限於，基於峰檢測與匹配、人工神經網絡、響應函數擬合、模板匹配、以及小波的譜處理方法。
[0007]SPM中這種類型的高解析度分光鏡設備非常昂貴，並由於挑戰性的操作條件在現場部署方面具有較差的可靠性。較低解析度的分光鏡設備價格比較低廉並且更耐用，但是導致較差性能的放射性核素檢測，即更高的假陽性率和假陰性率。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是基本克服或至少改善現有裝置的一個或多個缺點。
[0009]根據本發明的第一方面，提供了處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，其包括:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及取決於確定所述目標的伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟生成輸出信號。在這種背景下，「類別」指的是具有公共特性的一組伽馬射線譜，如一個或多個所關心的放射性核素源的伽馬射線譜。所關心的源包括本文中稱作背景的無效源。參考伽馬射線譜為屬於之前獲得的譜的組或庫的伽馬射線譜。類別可包括參考伽馬射線譜及其他伽馬射線譜，如從目標獲得的伽馬射線譜。在這種背景下，多個類別指的是兩個或更多類別，例如兩個，三個，四個……
[0010]以下選擇可以個別地或以任何合適的組合結合第一方面使用。 [0011]最優加載係數可使用Fisher線性判別分析獲得，包括:計算用於每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜的類別間散布矩陣和類別內散布矩陣；以及根據與所述類別間散布矩陣和所述類別內散布矩陣的最大廣義本徵值相對應的廣義本徵向量，計算所述最優加載係數。
[0012]最優加載係數可替代地可使用Fisher線性判別分析獲得，包括:在至少兩個類別之間分配來自培訓資料庫的參考伽馬射線譜，以使得與所述一個或多個所關心的放射性核素源相對應的參考伽馬射線譜分配至第一類別；計算用於每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜的類別間散布矩陣和類別內散布矩陣；以及根據與所述類別間散布矩陣和所述類別內散布矩陣的最大廣義本徵值相對應的廣義本徵向量，計算所述最優加載係數。
[0013]確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟可在屬於所述第一類別的所述參考伽馬射線譜的所關心區域中執行。
[0014]確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟可包括計算所述目標的通過所述最優加載係數投影的所述伽馬射線譜與包括另外的放射性核素源的通過所述最優加載係數投影的另外的伽馬射線譜的第二類別之間的距離；以及使用計算的所述距離，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於所述第一類別。
[0015]確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟可包括確定計算的所述距離是否超出閾值距離。
[0016]計算的所述距離可以是Mahalanobis距離。計算的所述距離可以是Euclidean距離。
[0017]根據第一方面的方法還可包括使用以下步驟確定所述閾值距離:確定所述第二類別中的平均總計數；使用與所述平均總計數的冪次定律關係，估計所述第二類別的標準偏差；以及確定所述閾值距離為所述第二類別的預定數目的標準偏差。
[0018]根據第一方面的方法還包括:如果所述目標的所述伽馬射線譜確定為屬於所述第一類別，則基於計算的所述距離，估計所述目標中所述一個或多個所關心的放射性核素源的強度。
[0019]根據第一方面的方法還可包括:在確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於所述第一類別之前，預處理所述目標的所述伽馬射線譜。預處理所述目標的所述伽馬射線譜的步驟包括一個或多個以下步驟:強度歸一化；以及譜標準化。
[0020]根據第一方面的方法還可包括:在計算所述類別間散布矩陣和所述類別內散布矩陣之前，預處理每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜。預處理每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜的步驟包括一個或多個以下步驟:強度歸一化；以及譜標準化。
[0021]生成輸出信號的步驟可包括:如果所述目標的所述伽馬射線譜確定為屬於所述第一類別，則生成所述輸出信號。[0022]所述第一類別中的所述參考伽馬射線譜可以是僅一個所關心的放射性核素源的參考譜。所述第二類別中的所述參考伽馬射線譜可以僅是除所述一個所關心的放射性核素源之外的所關心的放射性核素源的參考譜。
[0023]該方法還包括:為一組所關心的放射性核素源中的每個，重複確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟和生成輸出信號的步驟。
[0024]所述多個類別可由用戶定義。一個用戶定義的類別可包括至少一個人造伽馬射線
-1'TfeP曰。
[0025]所述多個類別的數目可大於二。每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜可以是僅一個唯一的所關心的放射性核素源的參考譜。
[0026]根據第一方面的方法還可包括:響應於生成的所述輸出信號，激活警報。
[0027]根據第一方面的方法還可包括:當所述目標通過檢測區域時，獲得所述目標的所述伽馬射線譜。獲得所述目標的所述伽馬射線譜的步驟可在所述目標不在所述檢測區域中停止的情況下執行。所述目標的所述伽馬射線譜可在小於約10秒的時間內獲得。所述目標的所述伽馬射線譜可通過可攜式伽馬射線檢測器獲得。
[0028]在一實施方式中，提供了處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，其包括:使用Fisher線性判別分析，獲得與所述一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數；使用最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜；以及取決於確定所述目標的伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟，生成輸出信號。在該實施方式中，獲得與所述一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數的步驟包括以下步驟:計算用於每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜的類別間散布矩陣和類別內散布矩陣；以及根據與所述類別間散布矩陣和所述類別內散布矩陣的最大廣義本徵值相對應的廣義本徵向量，計算所述最優加載係數，其中確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟包括計算所述目標的通過所述最優加載係數投影的所述伽馬射線譜與包括另外的放射性核素源的通過所述最優加載係數投影的另外的伽馬射線譜的第二類別之間的距離；以及使用計算的所述距離，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於所述第一類別，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於所述第一類別的步驟包括確定計算的所述距離是否超出閾值距離，其中所述閾值距離通過以下步驟確定:確定所述第二類別中的平均總計數；使用與所述平均總計數的冪次定律關係，估計所述第二類別的標準偏差；以及確定所述閾值距離作為所述第二類別的預定數目的標準偏差。
[0029]根據本發明的第二方面，提供了一種裝置，其包括:伽馬射線檢測器，配置成從目標獲得伽馬射線信號；多通道分析器，配置成將放大的所述伽馬射線信號分成能量組，從而生成伽馬射線譜；存儲器，配置成存儲生成的所述伽馬射線譜；以及處理器，配置成執行電腦程式代碼，以致使所述處理器執行處理所述目標的所述伽馬射線譜的方法，所述電腦程式代碼包括:用於執行以下步驟的代碼:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及用於以下步驟的代碼:取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟，生成輸出信號。[0030]該裝置可適於或適用於執行根據第一方面的方法。根據第一方面的方法可使用根據第二方面的裝置實施。
[0031]根據本發明第三方面，提供了電腦程式代碼，所述電腦程式代碼能夠通過計算機裝置執行，以致使所述計算機裝置執行處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，所述代碼包括:用於執行以下步驟的代碼:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及用於以下步驟的代碼:取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟，生成輸出信號。
[0032]該電腦程式代碼可適於使用在根據第一方面的方法中。其可適用於使用在根據第二方面的裝置中。
[0033]根據本發明第四方面，提供了計算機可讀存儲媒介，所述計算機可讀存儲媒介上記錄有電腦程式，所述電腦程式能夠通過計算機裝置執行，以致使所述計算機裝置執行處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，所述代碼包括:用於執行以下步驟的代碼:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及用於以下步驟的代碼:取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟，生成輸出信號。
[0034]該計算機可讀存儲媒介可以是根據第二方面的裝置的存儲器。其上記錄的電腦程式可以是根據第二方面的裝置的計算機代碼。其上記錄的電腦程式可以是根據第三方面的計算機代碼。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]參照附圖，本發明的一個或多個實施方式將僅通過示例的方式進行描述，在附圖中:
[0036]圖1是可實現本發明實施方式的裝置的框圖；
[0037]圖1a是可實現本發明實施方式的可替代性裝置的框圖；
[0038]圖2a是示出根據本發明一實施方式的在圖1的裝置內處理參考譜的訓練資料庫的方法的流程圖；
[0039]圖2b是示出根據本發明一實施方式的在圖1的裝置內處理目標譜的方法的流程圖；以及
[0040]圖3a和圖3b形成在圖1或圖1a的裝置中可用作計算系統的通用計算機系統的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0041]本公開涉及本 申請人:的名為「放射性特徵的異常檢測(Anomaly detection ofradiological signatures)」的較早的PCT申請PCT/AU2010/001509，其全部內容通過引用併入本文。[0042]當前公開的放射性核素檢測和識別的方法為獲得放射性核素源的參考伽馬射線譜並將獲得的目標的伽馬射線譜(目標譜)與參考譜進行比較。如果目標譜被確定為屬於包括所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜的第一類別，則目標被認為包括所關心的放射性核素源。該公開的方法使用Fisher線性判別分析(FLDA)確定目標譜是否屬於包括所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜的第一類別。此外，該方法允許快速地進行確定，例如在目標通過檢查點時。這樣允許做出關於目標是否是可接受的以及例如其是否應被準許通過檢查點的快速決定。使用主成分分析(PCA)的方法產生按照數據的最高變化排序的加載係數。雖然前幾個加載係數可解釋數據的大部分變化，但是其不能表示類別之間的優化的分離。FLDA技術的益處為其允許確定優化的加載係數，這樣可以使類別之間的分離最大化。
[0043]該公開的方法的一個特徵為可通過操作譜的功能預處理每個目標譜，以改進分類性能。這些功能可包括但不限於，強度歸一化和譜標準化。
[0044]該公開的方法可包括校準用於獲得伽馬射線譜的設備。譜的光峰可隨時間漂移，而校準修復光峰正確的能量值。可對目標伽馬射線譜和/或參考伽馬射線譜應用校準。目標伽馬射線譜或參考伽馬射線譜中任一或這兩者的校準可以是為了使用於獲得伽馬射線譜的設備標準化。可定期地實施校準，例如每次獲得譜時、或每5個譜、或每10個譜、每15個譜、每20個譜、每25個譜、每30個譜、每35個譜、每40個譜、每45個譜或每50個譜。可替代地，可以每隔一定時間間隔實施校準，例如每小時、或每2個、每3個小時、每4個小時、每5個小時、每6個小時、每12個小時、每24個或每48個小時。
[0045]可通過伽馬射線檢測器獲得伽馬射線譜。例如可以是基於鉈摻雜的碘化鈉(NaI(Tl))的伽馬射線檢測器。可替代地，伽馬射線檢測器可基於其他材料如高純度鍺(HPGe)、碲化鎘(CdTe)、鎘鋅碲化物(CZT)以及溴化鑭(LaBr)。基於NaI (Tl)的檢測器可用於邊界監測應用中的基於I它摻雜碘化鈉的分光鏡福射入口監測器(radiation portal monitor,RPM)。基於NaI (TI)的檢測器可用於公開的放射性核素檢測系統的手持配置、背包式配置或一些其他可攜式配置中。(目標樣本的或參考樣本的)原始的獲得的伽馬射線信號可傳輸至用於放大信號的信號放大器。(目標樣本的或參考樣本的)(放大的)伽馬射線信號可傳輸至多通道分析器，其將信號分成多組(或能量範圍)。組值集體被稱為譜。這些組表示伽馬射線譜能量範圍的最小增加，其導致了計數。通常多通道分析器在約1024個數據組中生成值，但是取決於分析器，可以有比該數字更多或更少的數據組，例如128組至16384組、128組至512組、512組至2048組、2048組至8192組、8192組至16384組、512組至4096組、或256組至8192組。組的數目有利地等於二的整數冪。通常，這些組覆蓋40keV至3000keV的能量值，但是取決於分析器，這些端點可以更大或更小，例如分別為30keV和2700keV。範圍可以是 30keV 至 2700keV、35keV 至 2700keV、40keV 至 2700keV、30keV 至 3000keV、35keV至 3000keV、40keV 至 3000keV、30keV 至 4000keV、35keV 至 4000keV 以及 40keV 至 4000keV之一 O
[0046]可減小譜中值的數目，即可將譜重分組。重分組可提高計算速度。通常，獲得的譜中每個間隔或每個組具有相同的寬度。將譜重分組可包括一致地增加每個能量組的寬度，從而在整個能量範圍上減小組的總數並增加新定義的組內計數的數目。然而，重分組不必須限於線性函數。重分組的譜可包括不一致的組寬度，例如上述寬度可與能量平方或能量的一些其他合適函數成比例。較高能量處的能量組可大於較低能量組，以保證較高能量組具有足夠的計數。重分組的譜還可包括用戶定義的組寬度，其可在能量範圍上變化。重分組譜的能量組的數目為每個譜中變量的數目。譜中變量的數目越大，處理方法的計算時間就越大。譜可根據不同的功能而被重分組。這樣可允許來自不同檢測器(相同類型，例如基於NaI)的譜被組合。參考譜與目標譜的重分組可使得所有譜使用相同能量組。
[0047]如上所述，可預處理(重分組的)目標譜。預處理可包括強度歸一化和譜標準化中任一或兩者全部。
[0048]對於強度歸一化，目標譜通過具有最高數目計數的能量組中的值而被歸一化。強度歸一化除去例如在邊界監測應用中可發生在入口港處的檢測器獲得時間的大範圍的效果、和目標通過邊界監測應用中的RPM的檢測區域的速度變化的效果。
[0049]對於譜標準化，目標譜被變換並縮放成在所有能量組上具有零平均值和單位方差。
[0050]培訓資料庫包括從已知的所關心的放射性核素源的樣本獲得的參考伽馬射線譜。這些源可以是天然放射性物質(NORM)、或已知是無害的(可接受的)人造放射性核素，或表示威脅(不可接受的)。參考譜還可包括這些放射性核素的混合物、屏蔽或遮掩放射性核素、及表示威脅的這些放射性核素的組合。
[0051]培訓資料庫中的參考伽馬射線譜可以以與目標譜類似的方式進行預處理。這樣可提供與目標譜的更有意義的比較。
[0052]該公開的方法允許相對較快地確定目標是否包括具體的放射性核素。在邊界監測應用中，目標可以是人、卡車、轎車、火車車廂或一些其他車輛或其部分，或者可通過人、卡車、轎車、火車車廂或一些其他車輛或其部分運輸。因此如果該公開的方法確定目標包括具體的放射性核素，則可生成輸出信號。如果放射性核素是異常的(關注的)，則可激活警報。在一些情況中，可以有用的是在方法確定目標不包括具體的放射性核素的事件中生成指示目標不包括具體的放射性核素的輸出信號。在一些情況下，所生成的輸出可指示放射性核素組中的哪個存在於目標中。可響應於所關心的具體放射性核素的存在兒激活合適的警報，例如聽覺警報(例如喇叭、汽笛或類似裝置)、視覺警報(例如光，可選地閃光)，激活障礙(例如降低閘門、升高道釘、關閉門)以防止目標通過，激活目標的驅動器的指令(例如STOP符號發光、激活上述驅動器的聽覺指令)或一些其他類型的警報。所生成的信號還可以是為了識別該信號並響應而提供至另一系統的邏輯狀態。可激活多個這些類型的警報。上述警報可同時激活。上述警報可在不同時候激活。上述警報可順序地激活。因此該公開的裝置可包括聽覺警報設備、視覺警報設備和物理警報設備(如可激活障礙)中的一個或多個。當目標被識別為異常放射性核素時，該公開的方法可相應地包括激活可激活的障礙。
[0053]可替代性操作模式為僅當目標不包括異常放射性核素時生成信號(即僅用於正常或可接受的放射性核素)。在這種情況下，可響應於該信號除去或收回可激活的障礙，從而允許沒有運載異常材料的車輛通過。
[0054]圖1是在其中可實現本發明實施方式的裝置I的框圖。檢測器10為分光鏡入口檢測器(例如基於NaI (TI)的檢測器)，其被部署以從目標(例如通過檢測區域30的車輛20)獲得伽馬射線譜。裝置I還可包括用於獲得參考譜的參考檢測器40，但在一些實施方式中可省略。在這種實施方式中，主檢測器(檢測器10)能夠獲得參考譜和目標譜。例如當檢測區域30內沒有目標時，可獲得「背景」參考。如果使用參考檢測器40，則其可遠離入口檢測器10。可屏蔽參考檢測器40 (如果存在的話)免受檢測區域30影響。
[0055]檢測器10上聯接有放大器50，其用於放大來自檢測器10以及參考檢測器40 (如果存在)的數據。放大器50接著聯接至多通道分析器60，其用於提供來自放大器50的被放大數據的最初分組。多通道分析器60聯接至計算機系統80的存儲器70，以使得來自分析器60的譜可存儲在存儲器70中。存儲器70還包括參考譜的培訓資料庫。存儲器70聯接至處理器90，處理器90也是計算機系統80的一部分並用於處理存儲在存儲器70中的數據，以確定目標是否包括給定的放射性核素源。如果目標20確定為包括一種或多種異常放射性核素，則生成輸出信號100。輸出信號100為提供至另一系統(未示出)的邏輯狀態，其中上述另一系統配置成識別輸出信號100並採取適當的行動(如激活警報)。警報可採用一個或多個以下形式，並且同時或順序地:視覺輸出，(例如光，可選地閃光，或STOP符號的發光)；聽覺輸出，(例如喇叭、汽笛或相似裝置，或對驅動器的口頭指示)。
[0056]圖1a是在其中可實現本發明實施方式的可替代性裝置Ia的框圖。裝置Ia與圖1的裝置I類似，但是增加了可激活障礙110，其在目標確定為包括一種或多種異常放射性核素的事件中能夠防止車輛20通過。可激活障礙110處於正常開放狀態(即，允許車輛20通過的狀態)中，而激活該障礙110將關閉障礙110以阻礙或防止車輛20通過。在裝置Ia中，輸出信號100致使障礙110被激活，以防止車輛20通過檢測區域30。激活障礙110可採取一個或多個以下形式:降低閘門；升高道釘；關閉門。
[0057]在操作中，車輛20通過檢測區域30。這通常不包括車輛20停止前進運動，並且通常需要約5秒至約80秒。檢測器10在這期間從車輛20獲得伽馬射線光子並生成結果信號，該結果信號傳輸至放大信號的放大器50。然後被放大的信號傳輸至多通道分析器60，多通道分析器60執行被放大目標信號的初始分組並將被分組的目標譜傳輸至用於存儲的存儲器70。檢測器10還可用於獲得參考譜，其中該參考譜用於創建培訓資料庫。在任何情況下，為了目標譜，如上所述地對參考譜進行預處理，然後存儲在存儲器70中。
[0058]如下所述，存儲在存儲器70中被預處理的譜通過處理器90進行處理，以獲得決策準則。然後處理器90根據該決策準則確定目標是否包括異常放射性核素，如果包括，則生成輸出信號100。然後響應於輸出信號100可採取適當的行動，例如可將車輛20轉移以進行進一步的調查，可激活警報，或在圖1a圖裝置Ia中，可使可激活的障礙110激活以防止車輛20通過。
[0059]如上所述，裝置I或裝置Ia的可替代性操作模式為僅當目標被確定為不包括異常放射性核素時生成輸出信號100。在該操作模式中，可激活障礙110通常處於關閉狀態(SP處於防止或阻礙車輛20通過的狀態)中，而激活該障礙110將打開障礙110以允許或便於車輛20通過。障礙110將響應於輸出信號100而被激活，從而允許沒有運載異常放射性核素的車輛20通過。因此裝置Ia的操作可包括生成用於障礙110的輸出信號100，該障礙110在車輛20被識別為包括異常放射性核素時防止或阻礙車輛20通過並當車輛20識別為不包括異常放射性核素時允許車輛20通過。
[0060]裝置I還可包括照相機或類似的攝影記錄設備(未示出)。這種設備可用於記錄通過檢測區域的所有車輛的圖像，或用於僅當檢測到異常放射性核素源時記錄通過檢測區域的車輛的圖像。該照相機可用於向操作機構發送通過檢測區域檢測所有車輛的圖像，或用於僅當檢測到異常源時向該操作機構發送通過檢測區域的車輛的圖像。在這種情況下，來自照相機的信號可發送至用於向操作機構顯示圖像的視頻顯示器。所公開的方法可包括檢測、和記錄和/或發送車輛或部分(例如其車牌)的圖像，其中該圖像用於通過檢測區域的每個車輛或用於通過檢測區域的識別為異常源或識別為包括異常源的每個車輛。
[0061]在獲得目標伽馬射線譜中，車輛20通過檢測區域30，檢測器10能夠在檢測區域30獲得伽馬射線譜。車輛20可以以下平均速度通過檢測區域30，該平均速度為約I至約12km/h、或約 I 至 8km/h、l 至 5km/h、5 至 10km/h、l 至 3km/h、3 至 5km/h 或 2 至 4km/h,例如約 lkm/h>1.5km/h、2km/h、2.5km/h、3km/h、3.5km/h、4km/h、4.5km/h、5km/h、6km/h、7km/h、8km/h、9km/h、10km/h、llkm/h或12km/h。車輛20通過檢測區域30的時間可以為約5至約80秒，或約5至50秒，5至20秒，5至15秒，10至80秒，50至80秒，20至50秒或5秒，5至15秒，15至20秒，5至10秒，10至15秒或7至12秒，例如約5秒，6秒，7秒，8秒，9秒，10秒，11秒，12秒，13秒，14秒，15秒，20秒，25秒，30秒，35秒，40秒，45秒，50秒，55秒，60秒，65秒，70秒，75秒或80秒。檢測區域可以為約5至約25米長，或約5至20米、5至15米、5至10米、10至25米、15至25米或10至10米，例如約5米、10米、15米、20米至25米。車輛20可以是卡車或轎車或火車車廂或一些其他車輛或其一部分。
[0062]由計算系統80的處理器90執行的處理方法利用Fisher線性判別分析(FLDA)。對於一組N觀測數據(Xl，X2,…^)，每個觀測數據為長度為η的向量，以及對於一個兩類別問題，其中每個觀測數據屬於兩個類別Ctl和C1之一，FLDA用公式表示如下。
[0063]這兩個類別的平均值被標記為μ C1和μ i，而類別的協方差標記為Σρ類別內散布矩陣SW被定義為
【權利要求】
1.處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，包括: a.使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及 b.取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟生成輸出信號。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括使用Fisher線性判別分析獲得所述最優加載係數，其中使用Fisher線性判別分析獲得所述最優加載係數的步驟包括: a.計算用於每個類別中的所述參考伽馬射線譜的類別間散布矩陣和類別內散布矩陣；以及 b.根據與所述類別間散布矩陣和所述類別內散布矩陣的最大廣義本徵值相對應的廣義本徵向量，計算所述最優加載係數。
3.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述目標的伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟是在屬於所述第一類別的所述參考伽馬射線譜的所關心區域中執行的。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中確定所述目標的伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟包括: a.計算所述目標的通過所述最優加載係數投影的伽馬射線譜與第二類別之間的距離，其中所述第二類別包括另外的 放射性核素源的通過所述最優加載係數投影的另外的伽馬射線譜；以及 b.使用計算的所述距離，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於所述第一類別。
5.根據權利要求4所述的方法，其中確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於第一類別的步驟包括確定計算的所述距離是否超出閾值距離。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其中計算的所述距離為Mahalanobis距離。
7.根據權利要求4或5所述的方法，其中計算的所述距離為Euclidean距離。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，還包括使用以下步驟確定所述閾值距離: a.確定所述第二類別中的平均總計數； b.使用與所述平均總計數的冪次定律關係，估計所述第二類別的標準偏差；以及 c.將所述閾值距離確定為所述第二類別的預定數目的標準偏差。
9.根據權利要求4至8中任一項所述的方法，還包括:如果所述目標的所述伽馬射線譜確定為屬於所述第一類別，則基於計算的所述距離，估計所述目標中所述一個或多個所關心的放射性核素源的強度。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，還包括在確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於所述第一類別之前預處理所述目標的所述伽馬射線譜，其中預處理所述目標的所述伽馬射線譜的步驟包括以下步驟中的一個或多個: a.強度歸一化；以及 b.譜標準化。
11.根據權利要求2所述的方法，還包括在計算所述類別間散布矩陣和所述類別內散布矩陣之前預處理每個所述類別中的所述參考伽馬射線譜，其中預處理每個類別中的所述參考伽馬射線譜的步驟包括以下步驟中的一個或多個: a.強度歸一化；以及 b.譜標準化。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其中生成輸出信號的步驟包括:如果所述目標的所述伽馬射線譜確定為屬於所述第一類別，則生成所述輸出信號。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的方法，其中， 所述第一類別中的所述參考伽馬射線譜為僅一個所關心的放射性核素源的參考譜，第二類別中的所述參考伽馬射線譜為除所述一個所關心的放射性核素源之外僅所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括:為一組所關心的放射性核素源中的每個，重複確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟和生成輸出信號的步驟。
15.根據權利要求1至12中任一項所述的方法，其中所述多個類別由用戶定義。
16.根據權利要求15所述的方法 ，其中一個用戶定義類別包括至少一個人造伽馬射線譜。
17.根據權利要求1至12和權利要求15至16中任一項所述的方法，其中所述多個類別的數目大於二。
18.根據權利要求1至12和權利要求15至17中任一項所述的方法，其中每個類別中的所述參考伽馬射線譜為僅一個唯一的所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜。
19.根據權利要求1至18中任一項所述的方法，還包括:響應於生成的所述輸出信號，激活警報。
20.根據權利要求1至19中任一項所述的方法，還包括:當所述目標通過檢測區域時，獲得所述目標的所述伽馬射線譜。
21.根據權利要求20所述的方法，其中獲得所述目標的所述伽馬射線譜的步驟是在所述目標不在所述檢測區域中停止的情況下執行的。
22.根據權利要求20所述的方法，其中所述目標的所述伽馬射線譜是在小於約10秒的時間內獲得的。
23.根據權利要求20所述的方法，其中所述目標的所述伽馬射線譜是通過可攜式伽馬射線檢測器獲得的。
24.裝置,包括: a.伽馬射線檢測器，配置成從目標獲得伽馬射線信號； b.放大器，配置成放大通過所述檢測器獲得的所述伽馬射線信號； c.多通道分析器，配置成將放大的所述伽馬射線信號分成能量組，從而生成伽馬射線譜； d.存儲器，配置成存儲生成的所述伽馬射線譜；以及 e.處理器，配置成執行電腦程式代碼，以致使所述處理器執行處理所述目標的所述伽馬射線譜的方法，所述電腦程式代碼包括: .1.用於以下步驟的代碼:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及 ?.用於以下步驟的代碼:取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟生成輸出信號。
25.電腦程式代碼，所述電腦程式代碼能夠通過計算機裝置執行，以致使所述計算機裝置執行處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，所述電腦程式代碼包括: a.用於執行以下步驟的代碼:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及 b.用於以下步驟的代碼:取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟，生成輸出信號。
26.計算機可讀存儲媒介，所述計算機可讀存儲媒介上記錄有電腦程式，所述電腦程式能夠通過 計算機裝置執行，以致使所述計算機裝置執行處理從目標獲得的伽馬射線譜的方法，所述代碼包括: a.用於執行以下步驟的代碼:使用與一個或多個所關心的放射性核素源相關聯的最優加載係數，確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別，其中所述第一類別包括所述一個或多個所關心的放射性核素源的參考伽馬射線譜，所述最優加載係數已使用Fisher線性判別分析獲得；以及 b.用於以下步驟的代碼:取決於確定所述目標的所述伽馬射線譜是否屬於多個類別中的第一類別的步驟，生成輸出信號。
【文檔編號】G01T1/167GK103649777SQ201280033966
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月6日 優先權日:2011年7月8日
【發明者】大衛·鮑德曼 申請人:澳大利亞核能科技組織