一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法

1.本发明属于辐射安全技术领域，具体涉及一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法。


背景技术：

2.常规的放射机房，指示灯和门联锁等常规警示装置必须提前安装在固定位置，不能简单有效的移动，常规的放疗机房需求提前为指示灯和门联锁装置布线，增加工作量而且影响机房美观。而且指示灯和门联锁的常规警示装置作为放疗机房基本的安全保障措施，必须同时正常运行才能确保出束环境的安全，但是常规的放疗机房的联锁装置往往都是分开安装，且若指示灯联锁发生故障，极有可能带来安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，通过设置视觉传感器识别辐射屏蔽门的开合状态，使门图像采集示警装置无需提前安装固定，也无需提前为电气元件布线，安装快速高效，还能保证放疗机房的出束环境的安全，使用效果好。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.步骤一、在辐射屏蔽门外放置门图像采集示警装置：
6.在辐射屏蔽门外放置门图像采集示警装置，所述门图像采集示警装置包括射线警示灯牌、用于采集辐射屏蔽门区域图像的视觉传感器和控制器，所述控制器与视觉传感器连接且用于控制射线警示灯牌亮灭；调节视觉传感器与辐射屏蔽门的距离，使视觉传感器能够采集到完整的辐射屏蔽门区域图像；
7.步骤二、制作辐射屏蔽门检测模板图像：
8.步骤201、采集当前辐射屏蔽门正常关闭时的辐射屏蔽门区域闭合标准图像；
9.步骤202、提取所述辐射屏蔽门区域闭合标准图像的最佳颜色通道图像作为所述辐射屏蔽门检测模板图像；将辐射屏蔽门区域闭合标准图像的最佳颜色通道记为x通道，x为r或g或b；
10.步骤三、获取当前帧辐射屏蔽门的状态图像：
11.获取视觉传感器采集的当前帧辐射屏蔽门的实时图像的x通道图像作为当前帧辐射屏蔽门的状态图像；
12.步骤四、利用所述检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态；
13.当当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的状态为关时，执行步骤五；
14.当当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的状态为开时，执行步骤六；
15.步骤五、使射线警示灯牌处于亮灯状态并利用当前帧辐射屏蔽门的状态图像对检
测模板图像进行更新，循环执行步骤三：
16.步骤501、使射线警示灯牌处于亮灯状态；
17.步骤502、将当前帧辐射屏蔽门的状态图像与所述检测模板图像进行逐个像素点的像素值平均，获得更新后的检测模板图像，执行步骤三；
18.步骤六、控制器控制射线警示灯牌熄灭，执行步骤三。
19.上述的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于：步骤202中，提取所述辐射屏蔽门区域闭合标准图像的最佳颜色通道图像的具体步骤为：
20.将所述辐射屏蔽门区域闭合标准图像分解为r通道图像、g通道图像和b通道图像，统计各通道图像的像素值的最大值与最小值，取各通道图像中像素值的最大值与最小值的差值最大的通道图像作为最佳颜色通道图像。
21.上述的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于：步骤四中根据检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态的具体步骤为：
22.步骤401、计算所述检测模板图像和所述当前帧辐射屏蔽门的状态图像的像素值的差值，生成差值影像，将所述差值影像直方图记做i
delta
；
23.步骤402、获取所述差值影像直方图i
delta
的纵坐标最大的点y，并将差值影像直方图i
delta
平移，使其纵坐标最大点y对应的的横坐标点x与坐标原点重合，将平移后的差值影像直方图记做i’delta
；
24.将平移后的差值影像直方图i’delta
位于纵轴左侧的部分翻转叠加至其对应的纵轴右侧部分，得到自适应调整后的差值影像直方图i”delta
；
25.步骤403、计算自适应调整后的差值影像直方图i”delta
中大于亮度值阈值vt部分的面积占其全部面积比例ri，若ri》rp，则当前帧辐射屏蔽门的状态为开，否则为关，其中，rp为预设值。
26.上述的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于：所述门图像采集示警装置还包括用于支撑射线警示灯牌的移动支架，和设置在移动支架上的三色指示灯，所述移动支架上还设置有伸缩围栏，所述移动支架底部设置有自锁轮。
27.本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明通过设置视觉传感器识别辐射屏蔽门的开合状态，使门图像采集示警装置无需提前安装固定，也无需提前为电气元件布线，安装快速高效，还能保证放疗机房的出束环境的安全，使用效果好
28.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
29.图1为本发明方法的流程框图。
30.图2为本发明采用的门图像采集示警装置的结构示意图。
31.附图标记说明:
32.1—射线警示灯牌；2—辐射屏蔽门；3—视觉传感器；
33.4—移动支架；5—三色指示灯；6—伸缩围栏；
34.7-自锁轮。
具体实施方式
35.如图1和图2所示，本发明的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，包括以下步骤：
36.步骤一、在辐射屏蔽门外放置门图像采集示警装置：
37.在辐射屏蔽门2外放置门图像采集示警装置，所述门图像采集示警装置包括射线警示灯牌1、用于采集辐射屏蔽门2区域图像的视觉传感器3和控制器，所述控制器与视觉传感器3连接且用于控制射线警示灯牌1亮灭；调节视觉传感器3与辐射屏蔽门2的距离，使视觉传感器3能够采集到完整的辐射屏蔽门2区域图像；
38.步骤二、制作辐射屏蔽门检测模板图像：
39.步骤201、采集当前辐射屏蔽门2正常关闭时的辐射屏蔽门2区域闭合标准图像；辐射屏蔽门2区域闭合标准图像即为人为正常关闭并人为确认门关闭后采集的辐射屏蔽门2整体图像；
40.步骤202、提取所述辐射屏蔽门2区域闭合标准图像的最佳颜色通道图像作为所述辐射屏蔽门检测模板图像；将辐射屏蔽门2区域闭合标准图像的最佳颜色通道记为x通道，x为r或g或b；
41.步骤三、获取当前帧辐射屏蔽门的状态图像：
42.获取视觉传感器3采集的当前帧辐射屏蔽门2的实时图像的x通道图像作为当前帧辐射屏蔽门的状态图像；当前帧辐射屏蔽门2的实时图像的x通道图像的x取值与辐射屏蔽门2区域闭合标准图像的最佳颜色通道的x取值相同；
43.步骤四、利用所述检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态；
44.当当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的状态为关时，执行步骤五；
45.当当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的状态为开时，执行步骤六；
46.步骤五、使射线警示灯牌处于亮灯状态并利用当前帧辐射屏蔽门的状态图像对检测模板图像进行更新，循环执行步骤三：
47.步骤501、使射线警示灯牌1处于亮灯状态；
48.步骤502、将当前帧辐射屏蔽门的状态图像与所述检测模板图像进行逐个像素点的像素值平均，获得更新后的检测模板图像，执行步骤三；
49.步骤六、控制器控制射线警示灯牌熄灭，执行步骤三。
50.需要说明的是，通过对检测模板图像的不断更新，能够减少噪声干扰，同时保持检测模板图像为最新的图像，消除环境光等变化对计算结果的干扰。
51.本实施例中，所述射线警示灯牌1正面标有“射线有害健康，灯亮请勿靠近”字样。
52.本实施例中，所述视觉传感器3内置64位400mhz双核risc-v处理器，可运行图像处理与神经网络算法，可捕获快速移动的物体。
53.需要说明的是，当检测到辐射屏蔽门2闭合时，所述控制器控制射线警示灯牌1亮起，放疗机器才可开始工作，保证辐射屏蔽门2的屏蔽效果。
54.需要说明的是，上述检测示警方法不限于辐射屏蔽门，也适合放射机房、放疗手术室和类似需要进行射线门联锁监控的射线产生设施。
55.本实施例中，所述视觉传感器3设置在射线警示灯牌1背面。
56.需要说明的是，通过设置视觉传感器3识别辐射屏蔽门2的开合状态，使门图像采集示警装置无需提前安装固定，也无需提前为电气元件布线，安装快速高效，还能保证放疗机房的出束环境的安全，使用效果好。
57.需要说明的是，当人员进入放疗机房后，使移动支架4移动至辐射屏蔽门2外中部位置，锁定自锁轮7，拉开伸缩围栏6，将辐射屏蔽门2围护起来，三色指示灯5和射线警示灯牌1显示辐射屏蔽门2开合和放疗机房内的射线工作状态，为辐射屏蔽门2外的人员提供警示信息。
58.本实施例中，所述伸缩围栏6为警示带式伸缩围栏，不使用时收纳至移动支架4上随移动支架4一起移动，使用时警示带式伸缩围栏的立柱拉出警示带，起到警戒隔离的作用。
59.本实施例中，所述移动支架4为可伸缩的移动支架，三色指示灯5设置在移动支架4顶部，安装角度和高度可根据实际需要调整。
60.本实施例中，当门关闭准备出束时，视觉传感器3识别门关闭状态，输出门联锁信号，此信号会点亮标识有“射线有害健康，灯亮请勿靠近”字样的射线警示灯牌1，同时此信号会通过无线信号传输装置传输至控制器，控制器得到此信号后认为门已关闭，并可以进行出束工作；当控制系统到达出束状态时，控制器会输出正在出束信号至无线传输装置，无线传输装置通过正在出束信号将三色指示灯5中指示出束状态的颜色点亮。此时的状态即为出束状态指示。
61.本实施例中，步骤202中，提取所述辐射屏蔽门2区域闭合标准图像的最佳颜色通道图像的具体步骤为：
62.将所述辐射屏蔽门2区域闭合标准图像分解为r通道图像、g通道图像和b通道图像，统计各通道图像的像素值的最大值与最小值，取各通道图像中像素值的最大值与最小值的差值最大的通道图像作为最佳颜色通道图像。
63.需要说明的是，上述最佳颜色通道图像仅适用于彩色图像采集设备，当图像采集设备为灰度图像时，整体流程可略过步骤202。
64.本实施例中，步骤四中根据检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态的具体步骤为：
65.步骤401、计算所述检测模板图像和所述当前帧辐射屏蔽门的状态图像的像素值的差值，生成差值影像，将所述差值影像直方图记做i
delta
；
66.需要说明的是，为避免差值影像直方图出现负值，需要将差值影像直方图向坐标正方向整体偏移，本实施例中，偏移量为128；
67.步骤402、获取所述差值影像直方图i
delta
的纵坐标最大的点y，并将差值影像直方图i
delta
平移，使其纵坐标最大点y对应的的横坐标点x与坐标原点重合，将平移后的差值影像直方图记做i’delta
；
68.将平移后的差值影像直方图i’delta
位于纵轴左侧的部分翻转叠加至其对应的纵轴右侧部分，得到自适应调整后的差值影像直方图i”delta
；
69.步骤403、计算自适应调整后的差值影像直方图i”delta
中大于亮度值阈值vt部分的面积占其全部面积比例ri，若ri》rp，则当前帧辐射屏蔽门2的状态为开，否则为关，其中，rp为预设值。
70.本实施例中，rp可取0.01～0.05，rp若小于0.01则容易受干扰，rp若大于0.05则灵敏度不好，具体的，rp＝0.01；vt根据rp值进行取值，具体的，vt＝60，
71.需要说明的是，视觉传感器3采集的帧数设定在15f/s以上，门打开的速度相对视频采集的帧数来说是缓慢的，所以每帧图像只会有局部的变化，图像大部分内容保持一致，由于光线的变化，可能亮度会有差异，所以可以通过统计i
delta
的纵坐标最大点y来进行自适应调整，从而消除干扰。
72.本实施例中，所述门图像采集示警装置还包括用于支撑射线警示灯牌1的移动支架4，和设置在移动支架4上的三色指示灯5，所述移动支架4上还设置有伸缩围栏6，所述移动支架4底部设置有自锁轮7。
73.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在辐射屏蔽门外放置门图像采集示警装置：在辐射屏蔽门(2)外放置门图像采集示警装置，所述门图像采集示警装置包括射线警示灯牌(1)、用于采集辐射屏蔽门(2)区域图像的视觉传感器(3)和控制器，所述控制器与视觉传感器(3)连接且用于控制射线警示灯牌(1)亮灭；调节视觉传感器(3)与辐射屏蔽门(2)的距离，使视觉传感器(3)能够采集到完整的辐射屏蔽门(2)区域图像；步骤二、制作辐射屏蔽门检测模板图像：步骤201、采集当前辐射屏蔽门(2)正常关闭时的辐射屏蔽门(2)区域闭合标准图像；步骤202、提取所述辐射屏蔽门(2)区域闭合标准图像的最佳颜色通道图像作为辐射屏蔽门检测模板图像；将辐射屏蔽门(2)区域闭合标准图像的最佳颜色通道记为x通道，x为r或g或b；步骤三、获取当前帧辐射屏蔽门的状态图像：获取视觉传感器(3)采集的当前帧辐射屏蔽门(2)的实时图像的x通道图像作为当前帧辐射屏蔽门的状态图像；步骤四、利用所述检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态；当当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的状态为关时，执行步骤五；当当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的状态为开时，执行步骤六；步骤五、使射线警示灯牌处于亮灯状态并利用当前帧辐射屏蔽门的状态图像对检测模板图像进行更新，循环执行步骤三：步骤501、使射线警示灯牌(1)处于亮灯状态；步骤502、将当前帧辐射屏蔽门的状态图像与所述检测模板图像进行逐个像素点的像素值平均，获得更新后的检测模板图像，执行步骤三；步骤六、控制器控制射线警示灯牌熄灭，执行步骤三。2.按照权利要求1所述的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于：步骤202中，提取所述辐射屏蔽门(2)区域闭合标准图像的最佳颜色通道图像的具体步骤为：将所述辐射屏蔽门(2)区域闭合标准图像分解为r通道图像、g通道图像和b通道图像，统计各通道图像的像素值的最大值与最小值，取各通道图像中像素值的最大值与最小值的差值最大的通道图像作为最佳颜色通道图像。3.按照权利要求1所述的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于：步骤四中根据检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态的具体步骤为：步骤401、计算所述检测模板图像和所述当前帧辐射屏蔽门的状态图像的像素值的差值，生成差值影像，将所述差值影像直方图记做i
delta
；步骤402、获取所述差值影像直方图i
delta
的纵坐标最大的点y，并将差值影像直方图i
delta
平移，使其纵坐标最大点y对应的的横坐标点x与坐标原点重合，将平移后的差值影像直方图记做i’delta
；
将平移后的差值影像直方图i’delta
位于纵轴左侧的部分翻转叠加至其对应的纵轴右侧部分，得到自适应调整后的差值影像直方图i”delta
；步骤403、计算自适应调整后的差值影像直方图i”delta
中大于亮度值阈值vt部分的面积占其全部面积比例ri，若ri>rp，则当前帧辐射屏蔽门(2)的状态为开，否则为关，其中，rp为预设值。4.按照权利要求1所述的一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，其特征在于：所述门图像采集示警装置还包括用于支撑射线警示灯牌(1)的移动支架(4)，和设置在移动支架(4)上的三色指示灯(5)，所述移动支架(4)上还设置有伸缩围栏(6)，所述移动支架(4)底部设置有自锁轮(7)。

技术总结
本发明公开了一种基于图像处理的辐射屏蔽门开合检测示警方法，包括步骤：一、在辐射屏蔽门外放置门图像采集示警装置；二、制作辐射屏蔽门检测模板图像；三、获取当前帧辐射屏蔽门的状态图像；四、根据检测模板图像判断当前帧辐射屏蔽门的状态图像中辐射屏蔽门的开合状态；五、利用当前帧辐射屏蔽门的状态图像对检测模板图像进行更新；六、控制器控制射线警示灯牌熄灭。本发明通过设置视觉传感器识别辐射屏蔽门的开合状态，使门图像采集示警装置无需提前安装固定，也无需提前为电气元件布线，安装快速高效，还能保证放疗机房的出束环境的安全，使用效果好。使用效果好。使用效果好。


技术研发人员：李彦飞 戴建荣 李明辉 牛传猛 高学亮 吕国政 王刚 张金艳 马文龙 陈一忠 关远帆 鞠燕
受保护的技术使用者：中国医学科学院肿瘤医院
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/7/6