一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统及监测方法，采用手机自身的摄像头作为辐射探测器，通过设计并开发相应的手机软件对信号进行处理，从而实现对辐射剂量的实时监测。其原理在于手机摄像头中的互补金属氧化物半导体元件(CMOS)图像传感器对辐射敏感，具体为：在避光处理条件下，当辐射粒子(如γ射线、电子等)入射到CMOS图像传感器时，其暗电流随辐射强度的增加而增加。利用本系统可读取暗电流变化并分析、计算进而转换为辐射剂量数据。与现有技术相比，本发明专利技术公开的系统既无需额外安装探测器，也不会额外增加手机成本，充分利用了手机的普及性、便携性和数据处理及传输能力，具有成本低、应用/推广率高、便于携带等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属于辐射防护领域，具体涉及一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统及监测方法。
技术介绍
个人剂量是进行受照剂量评估、开展核应急救治的关键指标。目前比较成熟的有热释光个人剂量计和新型半导体剂量计。热释光个人剂量计佩戴不便，只适用于辐射防护从业人员；新型半导体剂量计成本高，难以大规模推广。据工信部统计，截止到2015年3月，中国手机用户已达12.86亿，普及率94.5部/百人。国内已有专利报道将手机应用于辐射监测领域，浙江核芯监测科技有限公司的专利“一种可用于辐射剂量监测的手机”(申请号CN201220512687)中，所述手机与辐射探测器分离，通过蓝牙将探测器的监测信号传递给手机中的显示部分。中国华录集团的专利“放射性辐射监测手机”(申请号CN201020554978)中将盖革管计数器整合到手机中作为辐射探测器，增加了手机成本。而目前CMOS图像传感器在辐射成像、辐射测量等方面已得到相关应用，其相关计算方法也有所研究。因此，如果选取手机自身的辐射敏感元件作为探测元件，实现个人剂量计监测，即无需额外安装探测器，也不会额外增加手机成本，成为大规模推广实时辐射剂量监测的理想途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统及监测方法，其不用额外安装探测器，也不用额外增加手机成本，适合大规模推广实时辐射剂量监测。本专利技术采用的技术方案是：一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统，所述的系统包括手机自身图像传感器和辐射剂量分析手机软件，采用手机自身图像传感器在避光处理条件下，当CMOS收到辐射粒子辐照时，会发生瞬时电离效应，暗电流和图像噪点会随之增加，并与辐射强度成正比关系，辐射剂量分析手机软件对CMOS图像传感器暗电流的变化进行计算分析，同时将辐射图像信息转换为数据信息，最后将获得的剂量结果输出到手机显示模块。其中，辐射粒子为γ射线或电子。其中，手机自身图像传感器为手机自身摄像头。其中，剂量结果也能够通过手机的输出系统传输到其他移动终端或辐射指挥中心，后期也能够与GPS/北斗系统、移动网络相融合，极短时间绘制出区域辐射地图。本专利技术另外提供一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测方法，利用上述的一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统，所述监测方法通过设计并开发相应的辐射剂量分析手机软件对手机自身CMOS图像传感器暗电流的变化进行分析，同时完成辐射图像信息向数据信息的转换，得出实时或累积的辐射剂量；其呈现方式为剂量率数字、图片、声音等视/听类显体；监测到的大量实时数据可通过数据输出系统传输到辐射指挥中心，后期可与GPS/北斗系统、移动网络相融合，在极短时间绘制出区域辐射地图；测试准确度可通过将样机或使用同款CMOS的手机在标准辐射场中进行校准提高。本专利技术的原理在于：采用手机自身的摄像头作为辐射探测器，其原理是：在避光处理条件下，当CMOS收到辐射粒子(如γ射线、电子等)辐照时，暗电流随之增加，并与辐射强度成正比关系。开发的相应手机软件对CMOS图像传感器暗电流的变化进行计算分析，同时将辐射图像信息转换为数据信息，最后将获得的剂量结果输出到手机显示模块。另外，处理结果也能够通过手机的输出系统传输到其他移动终端或辐射指挥中心，后期也能够与GPS/北斗系统、移动网络相融合，极短时间绘制出区域辐射地图。为了校准提高精度，本专利技术中所述的辐射剂量监测系统可以使用标准辐射场中经过校准的同一系列的手机或是具备同一款校准过摄像头的不同系列手机。与现有技术相比，本专利技术公开的系统具有以下优点：(1).使用手机自身元件作为辐射探测器，既无需额外安装探测器，也不额外增加手机成本；(2).充分利用了手机的普及性、便携性和数据处理能力，成本低、便于携带能够实现个人剂量的大规模实时监测。附图说明图1为本专利技术所述手机辐射系统的信号处理流程简图。图2为软件测量方法流程。图3为显示效果图。具体实施方式下面结合附图及实施例来进一步说明本专利技术的技术方案。如图1所示，该手机辐射监测系统包括普通智能手机与相应的辐射计量计算软件。其特征还在于手机摄像头采用CMOS图像传感器，而且摄像头的类型应为在标准辐射场中标定过的系列。图1中所示的模块是一般智能手机自身具备的模块，无需额外添加或特殊定制。以iphone6为例，其手机摄像头中采用了CMOS图像传感器，其样机摄像头已在标准辐射场中经过标定校准，产生对应的标准曲线。用户具体使用方法如下：用户开启手机后，手动或者通过任务计划启动手机软件，软件会先读取手机型号和相应的配置文件，然后根据配置文件开启相应的功能。与此同时，用遮光物遮挡手机摄像头，使其处于避光状态下，手机软件会自动分析图像传感器检测到得暗电流，并计算出相应的辐射剂量，手机显示屏会实时将辐射剂量监测数据显示出来，为用户提供实时剂量值，并且与安全参考值进行比较，以提示用户所处环境是否安全。用户能够根据自己需求保存、删除或者通过数据输出系统传输数据。这些数据可通过GPS/北斗卫星系统进行数据实时传输，描绘出当地辐射场。如图2所示，该手机辐射剂量计算软件的处理流程。其特征如下：软件首先打开摄像头，设置摄像头参数(曝光时间、视频采集模式)，获取视频，处理每一帧图像像素点信号将其转化为灰度信号值，根据设置的阈值信号来判断像素点灰度信号是不是辐射信息，如果是将该像素点信号记录下来，依次获取整个图像的被记录的像素个数；根据在辐射场标定的刻度系数(计数率与剂量的转换关系)计算当前剂量值，并将计算结果显示在如图3的显示屏幕上。以上所述仅为本专利技术的具体实施方式之一，但本专利技术保护的范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的构思及技术方案加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统，其特征在于：所述的系统包括手机自身图像传感器和辐射剂量分析手机软件，采用手机自身图像传感器作为辐射探测器，在避光处理条件下，当CMOS收到辐射粒子辐照时，会发生瞬时电离效应，暗电流和图像噪点会随之增加，并与辐射强度成正比关系，辐射剂量分析手机软件对CMOS图像传感器暗电流的变化进行计算分析，同时将辐射图像信息转换为数据信息，最后将获得的剂量结果输出到手机显示模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统，其特征在于：所述的系统包括手机自身图像传感器和辐射剂量分析手机软件，采用手机自身图像传感器作为辐射探测器，在避光处理条件下，当CMOS收到辐射粒子辐照时，会发生瞬时电离效应，暗电流和图像噪点会随之增加，并与辐射强度成正比关系，辐射剂量分析手机软件对CMOS图像传感器暗电流的变化进行计算分析，同时将辐射图像信息转换为数据信息，最后将获得的剂量结果输出到手机显示模块。2.根据权利要求1所述的一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统，其特征在于：辐射粒子为γ射线或电子。3.根据权利要求1所述的一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统，其特征在于：手机自身图像传感器为手机自身摄像头。4.根据权利要求1所述的一种基于手机自身图像传感器的辐射剂量监测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：季翔，吴宜灿，赵柱民，蒋洁琼，李桃生，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34