專利名稱：：用于輻射檢測的裝置和方法用于輻射檢測的裝置和方法背景大規(guī)模的輻射(radiation)傳感器網(wǎng)絡(luò)會促進檢測未授權(quán)的放射性材料(radioactivematerial)運輸?shù)哪芰ΑＨ欢?，安裝這樣的輻射傳感器網(wǎng)絡(luò)會是昂貴的，并且會使系統(tǒng)的準(zhǔn)備就緒時間延遲。在歐洲正在開發(fā)輻射傳感網(wǎng)絡(luò)以防核電廠事故。例如，在歐洲正在計劃用于非現(xiàn)場應(yīng)急管理的實時在線決策支持(RODOS)系統(tǒng)，以提供關(guān)于目前和未來的放射性狀況的一致且廣泛的信息，應(yīng)急行動和對策的范圍、益處與缺陷，以及用于對應(yīng)急響應(yīng)策略作出決策的方法性支持。RODOS包括地理、氣象以及輻射傳播檢測模塊；它還用作針對放射性和大氣監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)累積點。聯(lián)網(wǎng)的檢測器所提供的輻射傳感數(shù)據(jù)將補充并豐富類似RODOS那樣可用于安全機關(guān)和災(zāi)難恢復(fù)機構(gòu)的輻射數(shù)據(jù)庫。由于擁有核武器和核反應(yīng)堆的國家的分裂(break-up)，在廣闊的區(qū)域上檢測未授權(quán)的放射性材料運輸?shù)哪芰φ姘l(fā)緊迫。近年來，放射性同位素的走私和放射性材料的黑市交易已經(jīng)實質(zhì)性地增加。自從1992年來，總審計辦公室報告證實了國際原子能機構(gòu)(IAEA)的181起確認(rèn)的核材料非法交易案件的一些。這些突發(fā)事件中有20起涉及轉(zhuǎn)移或試圖轉(zhuǎn)移核武器可用材料(即Pu-239和20%-90%高濃縮鈾(HEU))。盡管源自劣質(zhì)(rogue)放射性材料的最大不利風(fēng)險與在構(gòu)造核炸彈時使用HEU有關(guān)，但是HEU還是可以用作用于放射性發(fā)散裝置(radiologicaldispersaldevice)或"臟彈(dirtybomb)"的原材料。實際上，任何放射性同位素都可以被用在臟彈的構(gòu)造中。然而，對于這種應(yīng)用，一些放射性同位素(例如Cs-137、Sr-90或Co-60)比其他放射性同位素更危險。例如，由于其相對低水平的伽瑪射線放射性(activity)，U-235遠沒有相當(dāng)質(zhì)量的Co-60危險。由于用于排除污染、清理的高昂花費，臟彈對一個地區(qū)來說在經(jīng)濟上是毀滅性的，并且經(jīng)濟損失應(yīng)該是爆炸性的。通過常規(guī)爆炸物的爆炸發(fā)散的放射性材料將從經(jīng)濟上毀滅受影響區(qū)域。獲取非武器可用的核材料通常比獲取HEU或Pu-239容易，這擴大了由非武器可使用材料產(chǎn)生的臟彈威脅。這樣的事實提高了這種威脅，即核違禁品(contraband)通常以幾乎不超過一千克的量被走私，并且?guī)缀跛羞@些走私案件都是由于警方的調(diào)查而被檢測到。即使對這樣少量放射性材料的清理費用也是巨大的。最好在早期就檢測到放射性材料的非法運輸并阻斷它。存在對檢測放射性材料的非法運輸?shù)男枰?。存在對具成本效益且廣闊覆蓋的傳感器網(wǎng)絡(luò)的需要，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)可以檢測放射性材料、識別放射性材料的位置，并且在檢測到該類型的材料時提供警報。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施方案包括一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個成像器，所述成像器具有一個或更多個像素，所述像素能夠與高能粒子相互作用，并且所述成像器在同時獲得圖像時能夠傳送(relay)關(guān)于所述高能粒子與所述像素的所述相互作用的信息。所述系統(tǒng)還可以包括與所述至少一個成像器通信的至少一個處理器，所述處理器能夠確定一個或多個像素己經(jīng)與一個或更多個高能粒子進行了相互作用。所述系統(tǒng)還包括報告所述至少一個高能粒子的存在的輸出裝置。所述成像器可以是任何包含像素化光子檢測器的成像器，包括電荷耦合器件(CCD)成像器，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像器，以及包含硅-鍺、鍺、藍寶石硅、砷化鎵銦、碲鎘汞，或砷化鎵襯底等的成像器，或這些成像器的組合。在本發(fā)明的實施方案中可以使用安全攝像機、交通攝像機、運輸攝像機、手持式攝像機、移動執(zhí)法(mobilelawenforcement)和交通攝像機、蜂窩電話攝像機、熱紅外攝像機，以及這些攝像機的任何組合。在本發(fā)明中使用的成像器可以是靜止或可移動的。在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，所述成像器能夠關(guān)于垂直軸旋轉(zhuǎn)或搖動，以及關(guān)于水平軸選轉(zhuǎn)或俯仰。這允許該成像器跟蹤高能粒子放射源的源位置。在某些實施方案中，一個或多個成像器檢測到的高能粒子可以是高能粒子源的產(chǎn)物，所述高能粒子源可以是放射性材料核衰變的源。高能粒子源包括但不限于環(huán)境輻射、來自于自然源的輻射、放射性材料、核裝置、在爆炸之前或之后的臟彈以及核武器，及其組合。檢測到的高能粒子優(yōu)選是產(chǎn)生自放射性材料的核衰變。高能粒子源還可以被屏蔽。當(dāng)高能粒子撞擊像素時，像素化光子檢測器的像素產(chǎn)生信號，并且所述信號比環(huán)境的背景輻射的信號強。該信號可以是由成像器產(chǎn)生的圖像上的亮斑或"點"。處理器識別這些點。當(dāng)高能粒子撞擊像素時，像素的電荷變化比當(dāng)環(huán)境光撞擊像素導(dǎo)致形成點時更顯著，因為成像器讀取所述電荷變化作為圖像上的亮斑。本發(fā)明的處理器識別圖像內(nèi)的點并且將它們與背景做比較。如果處理器在連續(xù)的圖像中檢測到所述點，則可能已經(jīng)發(fā)生了輻射事件。在本發(fā)明的一個實施方案中，處理器能夠識別放射性粒子以及放射性粒子源的存在。所述處理器可用是計算機、視頻圖像處理器、人及這些的任合組合。在本發(fā)明的另一實施方案中，成像器包括薄像素方陣(thinsquareofpixel)。當(dāng)薄像素方陣垂直于所述高能粒子源時，高能粒子撞擊所述薄像素方陣的似然性為最大(最大通量)。隨所述成像器從所述源搖動和/或俯仰離開，或者隨著所述源移動通過成像器的像場，所述高能粒子撞擊所述薄像素方陣的所述似然性降低。在某些實施方案中，所述處理器能夠進行梯度搜索，以通過水平和/或垂直地驅(qū)動一個或更多個成像器移動直到達到最大通量來確定所述最大通量。在再一個實施方案中，幾個成像器并發(fā)地(concurrently)進行梯度搜索。然后所述處理器可以隨后參考每個成像器并比較從成像器獲得的照相和視頻圖像，以確定所述高能粒子源的似然位置(likelyposition)，其中所述似然位置為所述圖像相交的區(qū)域。所述成像器優(yōu)選是互連的。還可以隨時間確定高能粒子源的移動，由此允許跟隨所述源的移動。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，一個或更多個成像器進行梯度搜索，同時并發(fā)地獲得包圍放射源的區(qū)域的圖像。所述圖像和最大流與所述圖像進行比較，并且所述圖像中的一個或多個物體可以被選擇為可能包含或保持所述放射源。所述物體可以是任何有生命或無生命的物體，例如包括機動車、飛機、火車、地鐵車輛、人、動物、建筑物、植物、行李、盒子、包、手提包、手提箱、郵件及其組合。成像器所獲得的圖像可以包含或說明在攝像機的視野內(nèi)物體的移動。在本發(fā)明的一個實施方案中，物體在圖像和/或成像器之間進行混合，允許定位所述高能粒子源。在優(yōu)選實施方案中，進行對高能粒子源的視覺確定。在本發(fā)明的實施方案中有用的輸出裝置包括報警系統(tǒng)、照相或視頻圖像、監(jiān)視器上的圖像、可聞聲響、電話呼叫，無線電傳輸或這些中的多個或組合。在本發(fā)明的另外的實施方案中，可以確定產(chǎn)生所述高能粒子的放射性材料或放射性同位素的類型?？梢曰谙袼氐碾姾勺兓瘉砹炕吣芰Ｗ拥哪芰亢蛿?shù)量，其中所述高能粒子已經(jīng)與所述像素相互作用。該量化值可以與電荷變化庫進行比較，并且用于確定所述源中放射性材料的量和/或類型，所述電荷變化庫基于產(chǎn)生高能粒子的放射性材料的類型。在某些實施方案中，在激活警報系統(tǒng)之前或之后，可以檢查針對放射性材料的誤肯定(false-positive)檢測的檢測。參照下面的描述、所附權(quán)利要求書及附圖將更好地理解本發(fā)明的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點。附圖簡要說明圖1描繪在試驗臺數(shù)字?jǐn)z像機的CCD上的伽瑪射線撞擊(strike)的像素坐標(biāo)。該數(shù)據(jù)是在15秒視頻上的總和，并且?guī)缀醣硎疚挥陔xCCD檢測器1.5cm、僅具有16pC放射性的每秒兩次的伽瑪射線擊中。圖2A示出在分析和識別圖像中的高能粒子之前來自CCD檢測器的天文圖像；圖2B圖示由于高能粒子與像素相互作用而導(dǎo)致的信號的識別。圖3圖示當(dāng)使用所公開版本的裝置和方法測量時，預(yù)期針對一移動輻射源測得的信號。圖4圖示可以如何使用兩個分離的檢測器(例如聯(lián)網(wǎng)的CCD交通攝像機(trafficcamera))來將產(chǎn)生輻射或發(fā)射高能粒子的物體與不產(chǎn)生或運載(carry)有害放射性材料的其他物體分離。圖5(A-D)描繪使用羅技網(wǎng)絡(luò)攝像頭(Logitechwebcam)、基于CCD的器件，以15幀每秒收集15秒視頻來進行的對照實驗。圖5(A)指"對照物-l"、圖5(B)指"對照物-2"、圖5(C)指"對照物-3"，圖5(D)指"對照物-4"。圖6(A-C)圖示用16pC放射性源材料進行的實驗的結(jié)果，如表1和表2中所描述。圖7根據(jù)一實施方案圖示用于從能夠檢測從放射性材料的核衰變發(fā)射的高能粒子的像素化(pixilated)檢測器獲取并分析圖像的流程圖。圖8根據(jù)一實施方案圖示來自一個或更多個能夠檢測從放射性材料的核衰變發(fā)射的高能粒子的成像器(imager)的圖像的獲取與分析。圖9根據(jù)一實施方案描繪用于從一個或更多個能夠檢測從放射性材料的核衰變發(fā)射的高能粒子的成像器獲取并分析圖像的流程圖。圖10根據(jù)一實施方案描繪圖示用于獲取并處理來自像素化成像器的圖像以定位材料發(fā)射的伽瑪射線的證據(jù)(evidence)的例程(routine)的流程圖。圖11根據(jù)一實施方案描繪圖示用于獲取并分析來自像素化成像器的圖像以定位材料發(fā)射的伽瑪射線的證據(jù)的例程的流程圖。圖12根據(jù)一實施方案描繪圖示用于分析來自像素化成像器的圖像以定位材料發(fā)射的伽瑪射線的證據(jù)的例程的流程圖。圖13根據(jù)一實施方案描繪圖示這樣的例程的流程圖，所述例程用于給使用者或指揮中心提供警告或警報，并且提供對源的跟蹤和或用于確定輻射發(fā)射源材料的位置、移動或類型的進一步分析。圖14圖示用于利用像素化檢測器檢測從材料發(fā)射的伽瑪射線的裝置的非限制性實施例。圖15根據(jù)一實施方案從原理上圖示一個或更多個固定或移動的檢測器，每一個檢測器能夠移動或平移，檢測來自放射性材料的高能光子。圖16(A)圖示來自檢測器的無伽瑪射線檢測的圖像，而圖16(B)具有表現(xiàn)為白斑點(fleck)(內(nèi)部為白色圓圈)的伽瑪射線檢測。具體實施方式在描述本文(composition)和方法之前，應(yīng)該理解本發(fā)明并不限于所描述的特定組成、方法或協(xié)議，因為它們可以變化。還應(yīng)該理解本描述中使用的術(shù)語僅用于描述特定版本或?qū)嵤┓桨傅哪康?，而并非意圖限制本文和方法的范圍，其范圍將僅由所附權(quán)利要求書限制。還必須注意，除非上下文以其他方式清楚地指出，否則如這里及權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式"一(a)"、"一(an)"以及"所述(the)"包括復(fù)數(shù)指代。所以，例如對一"伽瑪射線"的指代是指代本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一種或更多種伽瑪射線及其等同物等。除非以其他方式定義，否則這里使用的所有技術(shù)和科技術(shù)語具有和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所普遍理解的涵義相同的涵義。盡管在實踐或測試本發(fā)明的實施方案時可以使用任何類似或等同于本發(fā)明中所描繪方法和材料的方法和材料，但是現(xiàn)在描述的是優(yōu)選的方法、設(shè)備以及材料。這里提到的所有出版物均通過引用被包括。因此本文中的任何內(nèi)容均不被解讀為承認(rèn)本文所描述的實施方案不具有由于在先發(fā)明而比這些公開內(nèi)容要早的日期。"可選的"或"可選地"意指隨后描繪的事件或狀況可以發(fā)生或者可以不發(fā)生，并且該描述包括了事件發(fā)生的場合(instance)和事件不發(fā)生的場合。如電荷耦合(CCD)器件和互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件的像素化圖像檢測器可以利用包括半導(dǎo)體材料的光敏像素化芯片來創(chuàng)建現(xiàn)代的數(shù)字靜止態(tài)圖像和數(shù)字視頻圖像。盡管這些像素化芯片已經(jīng)被有效地用于創(chuàng)建常規(guī)的CCD和CMOS攝像機，但是這些芯片還可以對高能粒子敏感，并且可以用作用于X射線和伽瑪射線天體物理源、X射線乳房數(shù)字照相術(shù)以及用于粒子加速器中的高能物理實驗的檢測器。像素化芯片可以被用于各種圖像檢測器，包括但不限于靜止態(tài)或視頻攝像機、拍照手機、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、網(wǎng)路攝像頭、安全攝像機、交通攝像機或這些的任意組合。這些圖像檢測器可以易于使用、容易獲得、直接數(shù)字化數(shù)據(jù)、易于與計算機接口、具有優(yōu)越的量子效率、對從放射性材料源發(fā)射的光子能量、高能粒子和伽瑪射線具有低噪聲與線性響應(yīng)。當(dāng)光子、伽瑪射線或者高能粒子撞擊光敏像素化芯片中的像素時，只要電荷或者電位與入射到并透過(transparentto)該像素的粒子的數(shù)量和能量成比例，電子就可以移動到材料的導(dǎo)帶中。因此，更高能的光子可以在受影響像素內(nèi)產(chǎn)生更大的計數(shù)，允許處理器確定光與影的對比(lightversusshadow)以及光的顏色。然而，在高能粒子或伽瑪射線的情況下，可以在得到的圖像上產(chǎn)生尺寸通常為1、2或4個像素的類靜態(tài)(static-like)的亮斑，這使對高能粒子和可能的放射性材料的識別成是可能的。此外，所述斑的亮度可能取決于撞擊該像素的粒子的能量。因此，還可以使用包含光敏像素化芯片的設(shè)備來確定放射性材料的類型。"像素"指用于通過光電效應(yīng)將電磁輻射轉(zhuǎn)換成信號電子的檢測器元件的單位像元(unitcell)。生成的電荷可以被收集，并且可以取決于像素的數(shù)目和/或所述像素可以保持的電荷的數(shù)目。針對一像素的特定阱(well)的形成可能取決于摻雜物和濃度，并且不同的處理技術(shù)可以被用來修整(tailor)慘雜特性圖(profile)，以優(yōu)化對特定電磁輻射能量的傳感操作。用于像素的襯底可以是p型硅襯底，然而也可以使用其他選擇，例如p—襯底上p，或p+襯底上p、SOI、BiCOMOS等。此外，可以使用其他半導(dǎo)體襯底，例如，除了很多可以使用的其他襯底以外，可以使用硅-鍺、鍺、藍寶石硅(silicon-on-sapphire)，和/或砷化鎵襯底。應(yīng)該理解像素可以被排列成使用行和列選擇電路來訪問的MxN陣列。檢測放射性材料可能涉及通過針對從可裂變同位素的自發(fā)衰變發(fā)射的高能粒子、中10子、或者伽瑪射線效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分類。一般地，核衰變可以包括具有超過lMeV(百萬電子伏特-1.6x10—6爾格(ergs))能量的阿爾法粒子(氦原子核)或貝塔(beta)粒子(電子或正電子)的發(fā)射(ejection)。取決于同位素和衰變模式，能量在約10KeV到幾MeV范圍內(nèi)的伽瑪射線光子也可以在自發(fā)衰變期間從原子核中發(fā)射?？梢允褂酶鞣N檢測器技術(shù)來進行對每個光子能量的測量。用于檢測撞擊像素化檢測器的光子的信號特性的存在的方法由多個步驟組成。當(dāng)確定在足夠長時間量(例如對于一行中3或4個圖像)內(nèi)由于高能粒子撞擊檢測器而使在圖像或像素中的信號已經(jīng)出現(xiàn)統(tǒng)計上的顯著增加(例如高于正常背景25%)時，"輻射事件"可能為正在發(fā)生。輻射事件可以指被認(rèn)為超過正常統(tǒng)計波動的環(huán)境輻射水平的增加。如果檢測器測得的事件的計數(shù)或身份(identity)被確定為危險的，則通過將相關(guān)信息傳遞(communicate)到網(wǎng)絡(luò)意識層(awarelayer)來發(fā)起警報?？蛇x地，可以發(fā)起高級命令、控制、協(xié)調(diào)行動，包括梯度搜索以在攝像機的視場內(nèi)定位源、從多個攝像機執(zhí)行三角測量(triangulation)并使警報和視頻流式傳輸?shù)街付ǖ膫€體/計算機。對于具有固定的已知位置的攝像機，攝像機的位置可以被用來近似源或放射性材料的位置。此外，一個或更多個固定的攝像機的位置可以被包括在計算中以對放射性材料的位置進行三角測量。在一個實施方案中，在二維輻射場所的情況下，計算機或處理器可以使用從一個或更多個攝像機接收到的包括攝像機位置和圖像數(shù)據(jù)的信息來計算輻射強度、識別材料身份的種類、計算近似位置或者這些的任意組合?？梢詮某跏紙D像估計并用來自攝像機的后續(xù)圖像進一步精煉(refine)或跟蹤針對所識別的小型源的輻射位置?？梢曰趤碜詳z像機的圖像和計數(shù)來監(jiān)控輻射流(plume)的范圍(extent)。幾種不同優(yōu)化過程中的任意一種都可以被用來優(yōu)化識別的輻射源的位置。在一個實施方案中，處理器可以首先通過諸如三角測量的常規(guī)方法獲得對物體位置的粗略估算。還可以使用其他優(yōu)化途徑。例如，可以使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，例如通過試驗和誤差來收斂到最大值的迭代過程(iterativeprogression)。同樣地，可以使用梯度搜索來優(yōu)化源的位置。該方法可以擴展到三維，以在三維空間中選擇點x、y、z作為放射性物體位置的最佳估算?？梢皂憫?yīng)于與光子或能量粒子的相互作用來產(chǎn)生載荷子的像素化圖像檢測器可以被用來提供放射性檢測器。裝備有像素化圖像檢測器的攝像機已經(jīng)開始普遍用于安全、運輸(transit)與交通監(jiān)控。這樣的圖像檢測器的非限制性實施例可以包括包含預(yù)先存在的、利用這些圖像處理器的安全或監(jiān)控攝像機的CCD和CMOS攝像機。典型地，這些檢測器件可以被聯(lián)網(wǎng)并從操作中心進行監(jiān)控，并且當(dāng)與固件或軟件組合時，這些檢測器件可以被用來確定一個或更多個像素是否具有對應(yīng)于高能粒子或伽瑪射線相互作用的電荷或電壓，并且用于檢測環(huán)境輻射和放射性材料、正在發(fā)射高能粒子的材料的數(shù)量與類型，以及作為所檢測到的高能粒子的源的放射性材料的移動。例如，當(dāng)檢測器在放射源附近(例如對于約3MeV或更少的能量來說小于100米)時，可以造成撞擊像素化圖像檢測器的伽瑪射線的比率(rate)的相應(yīng)增加。因為背景輻射的水平較低(例如每平方英寸小于10個計數(shù)每秒)，所以可以使用像素化成像器發(fā)現(xiàn)少量的放射性材料的存在。可以從圖像中的像素的亮度推測成像器中的該像素的電荷?？商鎿Q地，可以直接使用讀出過程期間來自該像素的電荷或電壓。然后，成像器可以建立該信息與解釋該信息并發(fā)出報警聲的處理器之間的聯(lián)系(relateto)。除了發(fā)送CCD或CMOS成像器的圖像和位置外，成像器單元還可以被配置為傳輸編碼的信息，例如攝像機的朝向、該位置的溫度、時間等。在監(jiān)控配置下，該系統(tǒng)或裝置可以執(zhí)行連續(xù)采樣。該系統(tǒng)或裝置可以從數(shù)字?jǐn)z像機或數(shù)字檢測器獲取環(huán)境或物體的數(shù)字圖像。在快速探測(survey)配置下，該系統(tǒng)可以被配置為按照要求或以比其他地方所描述的間隔更長的間隔對一個或更多個取得的圖像進行非連續(xù)采樣?？梢允褂脕碜越嶒炁c經(jīng)驗實驗的計數(shù)信息和校正數(shù)據(jù)來確定成像器對不同高能光子(photon)的靈敏度。例如，成像器可以以已知距離暴露給一系列或已知的放射性材料(例如Co-60、U-235、Bi-214等)?？梢源_定電荷或亮度、計數(shù)頻率以及強度(電荷或亮度)比率。該信息可以被用來計算成像器檢測到的伽瑪射線的能量。使用美國洛斯阿拉莫斯實驗室診斷應(yīng)用組丌發(fā)的"MCNP"軟件包(洛斯阿拉莫斯實驗室報告，LA-10363-MS(1995))進行的仿真可以被用來證明所描述的檢測器和系統(tǒng)可以提供對廣闊范圍的放射性核素(species)的在統(tǒng)計意義上顯著性檢測。如圖l中所示出，以使用l-10pC樣本成功檢測到的鈷-60和銫-137圖示出證實該模型的效用的實驗結(jié)果。伽瑪射線可以是由放射性同位素以特定能量發(fā)射的，該特定能量是發(fā)射原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特性。所以，能夠確定各個光子的能量的伽瑪射線檢測器可以明確地識別發(fā)射該輻射的原子核的類型。因為只要檢測和識別少數(shù)特征就足夠表征(characterize)輻射源，所以該類型的能譜法與光譜法類似。但是，光譜法可能通常缺乏光子并要求在每個離散的波長收集多個光子，而伽瑪射線分別具有如此多的能量，以至于與像素化圖像檢測器相互作用的每個伽瑪射線光子可能導(dǎo)致統(tǒng)計上顯著的數(shù)據(jù)特征。從放射性材料發(fā)射的伽瑪射線的獨特(unique)能譜可以被用來區(qū)分偽檢測和真實檢測?？梢詮膱D像分析獲得針對撞擊成像器中像素的伽瑪射線的能譜。通過伽瑪射線能譜法進行的放射性同位素識別可以包括參考庫査詢、比較以及將伽瑪光譜分解為源自各個同位素的多個光譜。比較的類型可以包括經(jīng)常用于比較具有多條線的光譜的互相關(guān)技術(shù)；用于光譜和時間序列應(yīng)用的各種匹配算法；主分量分析；這些的組合；或者包括這些中的任意技術(shù)的組合。所以，可以開發(fā)分析軟件來測量斑的亮度、確定粒子的能譜并將該信息與庫光譜進行比較以允許識別該發(fā)射高能粒子的特定放射性同位素。例如，該軟件可以被用來區(qū)分，與Cs-137相比，由Co-60發(fā)射的伽瑪射線?？梢园凑招枰治鲭S后的圖像來證實識別的結(jié)果，或者從一個成像器獲得的材料的計數(shù)或身份可以與其他鄰近的檢測器相比較以證實第一檢測器的結(jié)果。如果來自多個檢測到的伽瑪射線的能譜與有害材料匹配，則可以發(fā)出警告。更具體地，可以通過將其和檢測器的相互作用與單個光子對該檢測器的影響相比較來獲得對每個單獨伽瑪光子的統(tǒng)計顯著性的估算。每光子計數(shù)的電子數(shù)目可能既取決于入射光子的能量又取決于儀器的增益，所述增益典型地表示為電子每ADU(模擬/數(shù)字單位)。具有4eV能量的藍光光子在KodakKAF-1001ECCD(—種用于高端數(shù)字圖像應(yīng)用的特定型號的CCD)的特定像素中將平均產(chǎn)生3.1個光電子。初始估算可能是200KeV伽瑪射線將產(chǎn)出(yield)3.1e-/ADU*200，000eV/4eV=165,000個光電子。然而，只有部分伽瑪射線能量可以被傳遞到像素化芯片。MCNP模型仿真可以表明能量的傳遞是顯著的。例如，在U-238衰變中產(chǎn)生的766KeV光子將產(chǎn)生500個光電子("計數(shù)")，而1.001MeV伽瑪射線將產(chǎn)生2000個計數(shù)。這些數(shù)可以是用于檢測伽瑪射線的計數(shù)的下限，因為它們包括在像素化芯片的上部區(qū)域的硅部分中的能量沉積。金屬引線、Si02覆蓋物、摻雜的雜質(zhì)或其他因素可以改變或增強到像素化芯片的能量傳遞。這些計數(shù)可以容許固件或軟件被用于基于超過閾值的計數(shù)數(shù)目來識別一個或更多個像素位置，在所述位置處沉積有高能伽瑪射線。由伽瑪射線產(chǎn)生的光電子的總計數(shù)或數(shù)目或者與之成比例的值可以基于由于該伽瑪射線而由檢測器中的一個或更多個像素產(chǎn)生的電荷或電壓。當(dāng)分析潛在地從一個或更多個放射源發(fā)射可檢測能量粒子的材料時，所述系統(tǒng)和方法可以被用來基于從CCD或CMOS檢測器接收到的信號量來分析或估算材料中的放射源的級別。放射源的量和類型的變化、屏蔽、其中存在或被發(fā)散有發(fā)射體的材料的量和類型、樣本中的發(fā)射體的幾何分布、系統(tǒng)和檢測器的版本可以被用來表征源的這些特征。使用了"MCNP"軟件包針對預(yù)期的由各種被屏蔽的放射性同位素引起的計數(shù)率進行仿真，并確定了CCD檢測器可以被用來監(jiān)控許多種放射性材料。對源屏蔽作出貢獻是可能的，并且該仿真包括lmm鉛屏蔽、放射源內(nèi)的自衰減、兩片1/8"厚的鋼(代表交通工具(vehicle)或容器的主體面板)，和一片平板玻璃(檢測器窗口的保守估算)以及可變距離的空氣間隙。伽瑪射線的強度可能取決于材料、類型與數(shù)量、距離、幾何形狀以及屏蔽。即使當(dāng)檢測到的伽瑪射線的絕對數(shù)為低時，因為各個伽瑪射線的高能和對同位素來說唯一的那些伽瑪射線的光譜特征(signature),所述各個伽瑪射線可以獲得很高的顯著性。有理由預(yù)期用于確定與成像器相互作用的伽瑪射線的能量的精度下限為各次檢測的計數(shù)的信噪比(SNR)。該精度可以近似等于與在光敏芯片上的單獨伽瑪射線擊中相關(guān)聯(lián)的計數(shù)的平方根。能量精度可以被表達為能量不確定度(A￡)除以能量(E)，或A5/E。對于嚴(yán)格的泊松統(tǒng)計，AE/￡(#計數(shù))1/2/(#計數(shù))=1/(#計數(shù))1/2典型地，噪聲起因于三種來源讀出電子器件(read-outelectronics)、暗電流以及源計數(shù)本身的統(tǒng)計不確定度(散粒噪聲)。讀出噪聲可以主要由電子器件的品質(zhì)確定。典型地，現(xiàn)代像素化圖像檢測器和控制器具有非常低的噪聲級別。暗電流可以是CCD或CMOS成像器芯片特性值，通常表示為平均每秒每像素的電子數(shù)，所述電子是在"曝光"或圖像積分(imageintegration)時段期間積累的。無論透過電極的光或伽瑪射線是否正擊中芯片，都可能積累暗電流計數(shù)。該計數(shù)的總數(shù)可以取決于速率和總積分時間。積累速率可能強烈地依賴于CCD或CMOS溫度，其中芯片每增加6-10°C，速率可以大概增加兩倍。暗電流對圖像品質(zhì)的影響及因此用盡可能少的計算努力來檢測伽瑪射線的能力對于使用維護良好的現(xiàn)代攝像機的短積分時間來說可以是微不足道的。例如，通過使檢測器基于一具有大概每秒10到20幀的幀速率的視頻系統(tǒng)，即使當(dāng)芯片溫暖時，相比較于預(yù)期的每伽瑪射線數(shù)百到數(shù)千的計數(shù)來說，暗電流可以忽略。不管本地環(huán)境的環(huán)境輻射如何，該大信號可以保證杰出的計數(shù)統(tǒng)計，并且?guī)椭_定能量，使得能夠(enable)對放射源的進行準(zhǔn)確識別。當(dāng)溫度改變可以被用來修改或檢測對于CCD或CMOS成像器的環(huán)境噪聲時，和基于Ge的傳感器不同，CCD或CMOS檢測器不需要被冷卻以檢測高能粒子。對于安全攝像機(securitycamera)來說，散粒噪聲可以稱為最顯著的噪聲源。模型計算表明lMeV光子預(yù)期在能量確定方面具有大致為1/(2000)1/2=0.022，或2.2%的不確定度。實驗室測量顯示針對來自銫-137的較低能量伽瑪射線測得的計數(shù)為約200計數(shù)，暗含每光譜特征~7%的不確定度。因為大多數(shù)發(fā)射伽瑪射線的放射性同位素具有多種能量，所以即使具有這些錯誤估算，仍可以保留該唯一的光譜指紋。可以使用統(tǒng)計的方法來排除撞擊檢測器的伽瑪射線數(shù)的變化，并且也可以使用多于一個的檢測器來考慮這些變化。圖2B圖示天文學(xué)軟件或其他類似軟件可以被用來隔離、分析和/或量化數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中由于高能粒子撞擊光敏芯片產(chǎn)生的檢測器信號。小圓點可以起因于高能伽瑪射線撞擊檢測器，而大亮斑可以是針對于該圖像的實際對象的星號。有理由預(yù)期發(fā)射高能粒子的放射性材料源會產(chǎn)生具有類似于小圓點的斑的圖像，并可以被用來檢測、識別和/或量化源或者已知或未知放射性的材料。使用能夠檢測并表征能量粒子的一個或更多個基于像素的檢測器，可以觀察發(fā)射可檢測能量粒子的移動放射源。像素化圖像檢測器中的光敏芯片一般可以為薄方陣(thinsquare)的形式。當(dāng)該薄方陣垂直于光或高能粒子源設(shè)置時，光子或高能粒子撞擊芯片內(nèi)像素的概率可以被最大化。這種現(xiàn)象被稱為最大通量(maximumflux)。隨著所述源移動通過檢測器的視場時，光子或高能粒子撞擊芯片內(nèi)的像素的概率可能降低。所以，隨著高能粒子源移動通過靜態(tài)像素化圖像檢測器的視場(參見圖3)，當(dāng)所述源維持相對于芯片的垂直位置時(時間=0)撞擊光敏芯片的高能粒子的數(shù)目可以隨時間增加，并且可以減少直到所述源離開檢測器的視場(時間=±20)。能夠移動的像素化圖像檢測器也可以被利用來識別光子或高能粒子源。檢測器的移動(例如但不限于以繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的方式被搖動(pan)，以及以繞水平軸旋轉(zhuǎn)的方式俯仰)可以能夠執(zhí)行梯度搜索，由此攝像機被水平或垂直地旋轉(zhuǎn)直到確定最大通量。以這種方式，一個或更多個像素化圖像檢測器可以識別光子或高能粒子源的位置或跟蹤它的移動。巴士、渡船、火車、巡邏車或其他運輸工具通常裝配有可以被用來檢測放射性的安全攝像機。這樣的攝像機還可以用作流動(roving)檢測器。在一個實施方案中，攝像機的金屬側(cè)面可以不比汽車的金屬側(cè)面顯著地更厚。盡管使用單個檢測器可以提供關(guān)于放射性材料的重要信息，但是當(dāng)額外的檢測器被一起使用并且它們的輸出被組合時可以獲得更多的信息?？梢允褂糜嬎銠C程序來整合來自幾個檢測器的輸出。所公開的系統(tǒng)和方法的一個優(yōu)勢可以是彼此緊鄰的聯(lián)網(wǎng)的檢測器或攝像機。所公開的系統(tǒng)和方法的另一個優(yōu)勢可以是將現(xiàn)有的彼此緊鄰的檢測器或攝像機聯(lián)網(wǎng)。可以使用許多不同的監(jiān)控站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。例如，在一種版本中，可以通過使用現(xiàn)有的安全攝像機建立多個監(jiān)控站。如果放射源要被運載經(jīng)過這些檢測器，則在每個成像器或攝像機處可以檢測到分離的"輻射事件"。可以預(yù)期，在成像器附近移動的、具有輻射發(fā)射材料的火車、巴士、客車、人和/或動物顯示一輻射特征圖。類似的情境可以應(yīng)用于在火車月臺上的人、公路上的巴士或者橋/隧道處的車載交通。當(dāng)多個檢測器彼此鄰近時，可以有理由預(yù)期每個檢測器具有形狀上類似于圖3中示出的那樣的時間序列響應(yīng)，但是取決于所述源相對于成像器的的移動、速度和位置而具有不同的強度或缺乏對稱性。通過使檢測器聯(lián)網(wǎng)，可以確定運載從放射源發(fā)射像伽瑪射線這樣的高能粒子的材料的交通工具或個體的速度和方向。盡管有可能在擁擠的道路或城市場景中一開始就唯一地識別擁有或運輸放射性材料的交通工具或人、載體也許是不可能的，但是正常交通的去除(shear)和混合(mixing)可以將放射性材料的載體與初始被視為潛在載體的其他交通工具和行人分離開來。一般地，在檢測器的視場中可以存在多于一個感興趣的物體(人、車、包裹、手提箱等)。然而，當(dāng)放射源己經(jīng)運動或被運載到下一個攝像機時，很可能一些原始的周圍的物體(人、車、包裹、手提箱等)將不再和放射源緊鄰(如圖14(A)和圖14(B)中所圖示)。所以，隨著輻射事件被連續(xù)的多個攝像機分辨出來，包含或運載放射源的特定物體的身份可以被更好地限定(constrained)。通過一系列攝像機的連續(xù)檢測可以幫助從那些被識別為放射性材料源的載體中排除無辜的旁觀者或交通工具。這些連續(xù)檢測還可以用于顯著地減少或排除誤肯定檢測。圖4A和圖4B圖示在兩個任意時間段(A)和(B)的交通狀態(tài)?？ㄜ?12可以發(fā)射由CCD或CMOS檢測器416A檢測的高能粒子422;檢測器420A被圖示為不檢測卡車源412發(fā)射的高能粒子。由檢測器416A進行的高能粒子422的檢測可以觸發(fā)警報，所述警報可以被用來發(fā)信號通知由一控制器使檢測器420A在所述卡車的方向上移動。檢測器416A可以在由卡車412所發(fā)射的高能粒子422的所述源的方向上被搖動，以跟蹤高能粒子的所述源。在圖4B中，檢測器416B和420B都已經(jīng)相對于它們在圖4A中的位置被移動。檢測器416B檢測高能粒子426，而檢測器420B檢測移動源412發(fā)射的高能粒子428。運輸環(huán)境中，聯(lián)網(wǎng)的攝像機的重要性是很可能產(chǎn)生對造成發(fā)射可以被檢測到的高能光子的材料源或物體的更快、更魯棒的識別。例如，典型的地鐵站和類似設(shè)施被設(shè)計為具有至少兩個能夠查看整個站的安全攝像機。這些CCD或CMOS攝像機的同時檢測可以被用來提供對所檢測到的輻射的重要確認(rèn)、增加發(fā)出警告或警報的置信度，并幫助作出戰(zhàn)術(shù)決策。此外，因為在許多站中存在輻射吸收性混凝土墻，所以安全攝像機可能檢測到輻射源的突然"出現(xiàn)"。在這種情形下，有可能可以唯一地識別造成所述檢測器信號的個體或源。用于高能光子能量檢測的像素化圖像檢測器可以對輻射監(jiān)控場點的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點作出貢獻。這些攝像機可以對它們的本地輻射環(huán)境進行采樣。任何放射性的增加都可以被識別、核實并傳遞到一個或多個相關(guān)的應(yīng)急響應(yīng)中心。通過該系統(tǒng)和攝像機還可以傳遞放射性同位素的身份。如果發(fā)生了大規(guī)模的放射性釋放，則無論是由什么導(dǎo)致的，功能節(jié)點可以傳遞環(huán)境放射度水平、允許對放射性碎片的散播作出快速繪圖與預(yù)報。隨著運輸或其他安全系統(tǒng)被安裝，例如隨著聯(lián)邦公路管理局的智能公路系統(tǒng)的實現(xiàn)，大規(guī)模的放射性監(jiān)控和警報能力可以更普及。像素化圖像檢測系統(tǒng)還可以包括警報傳播以及命令與控制協(xié)議。由一個或更多個檢測器收集的數(shù)據(jù)可以被集合在一起并被傳輸?shù)胶线m的目的地以用于采取行動或存儲。以這種方式，可以便于進行針對交叉貫穿(cutacross)公共機構(gòu)、市、州和/或聯(lián)邦負(fù)責(zé)區(qū)域的狀況的多重管轄權(quán)概念的運作。通用因特網(wǎng)協(xié)議可以被用于使使用者能夠在標(biāo)準(zhǔn)PC和無線移動手持設(shè)備上實時地査看視頻幀并更新警報數(shù)據(jù)。在支持傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)的情況下，可以普遍采用這些系統(tǒng)來保證可靠、安全并且可伸縮的平臺。參照圖9，描述了用于檢測伽瑪輻射的方法。在步驟908中，CCD或CMOS成像器可以收集物體的面積、體積的圖像或其組合。在步驟912中，成像區(qū)域中的任何高能粒子(例如來自放射性材料的衰變的伽瑪射線)可能撞擊成像器或者成像器中的一個或更多個像素而在圖像中產(chǎn)生偽像(artifact)。在步驟916中，可以分析來自成像器的圖像，以獲得來自高能粒子的偽像。例如，可以針對圖像的各個像素確定電荷，和/或可以分析所述圖像以確定像素的亮度?？梢葬槍Τ上衿鞒上竦奈矬w和由于伽瑪射線造成的偽像來分析所述圖像。在步驟932中，確定圖像中是否存在源自伽瑪射線與檢測器相互作用的偽像。如果未從伽瑪射線相互作用產(chǎn)生偽像，則該例程可以繼續(xù)到步驟944，并確定是否繼續(xù)圖像收集。如果從伽瑪射線相互作用產(chǎn)生了偽像，則該例程可以繼續(xù)步驟920，其中可以取得所述區(qū)域的額外的圖像或幀。在步驟924中，可以確定偽像是否繼續(xù)存在于圖像中。如果偽像并非繼續(xù)存在，則該例程可以返回到步驟908。如果偽像繼續(xù)存在，則可以發(fā)出關(guān)于伽瑪射線被檢測到的警告。在步驟928中，可以發(fā)起密集監(jiān)控。這可以包括對具有偽像的圖像的梯度搜索、對來自其他攝像機的圖像的評價(evaluate)、掃描或搖動攝像機、發(fā)出額外的警報，和/或其他動作以識別所述源。圖10涉及用于處理由靜止態(tài)或視頻成像器取得的圖像的方法的實施方案。在步驟1008中，來自攝像機的圖像可以被轉(zhuǎn)換成一種文件格式，以供在步驟1012中進一步處理并輸入到存儲器中。在步驟1016中可以使用一種或更多種測試和比較來評價圖像像素，以在所述圖像中發(fā)現(xiàn)來自伽瑪射線的偽像。在步驟1020中可以確定像素是否通過了所有測試，這將指示曾檢測到伽瑪射線。如果未通過這些測試，則可以評價下一個像素。如果通過了這些測試，則可以標(biāo)記或指示該像素的位置，并且在步驟1028中可以增加像素計數(shù)。然后可以評價下一個像素。在步驟1032中可以確定是否所有像素已經(jīng)被評價。如果額外的像素繼續(xù)要被評價，則這些像素可以被評價。否則，可以在步驟1036中確定是否曾在圖像中檢測到任何伽瑪射線。如果伽瑪射線曾被檢測到，則在步驟1040中可以發(fā)出警告。否則，該例程可以終止或者可以評價下一個圖像。圖11是用于使用CCD或CMOS成像器檢測伽瑪射線的方法的實施方案。在步驟1104中，使用者可以請求圖像，或者可以發(fā)生通過成像器進行的對一區(qū)域或物體的連續(xù)成像。在步驟1108中，成像器可以收集數(shù)據(jù)，并且分析1U2所述圖像，以獲得亮度或像素電荷?？梢源_定是否曾在圖像中檢測到高能光子或伽瑪射線。如果未檢測到，則確定是繼續(xù)獲取圖像還是停止圖像收集。在1124中繼續(xù)該確定，直到使用者進行輸入以停止收集數(shù)據(jù)。如果高能光子或伽瑪射線被檢測到，在步驟1120中可以執(zhí)行進一步的圖像分析。一旦圖像分析完成并且返回結(jié)果，可以在步驟1124中確定是否繼續(xù)圖像收集。參照圖12，用于分析圖像的方法的實施方案被圖示。該方法可以包括在歩驟1204中將圖像標(biāo)記為曾在其檢測到伽瑪射線檢測事件的圖像。接著，在步驟1208中可以確定是否已經(jīng)針對檢測到的輻射對足夠數(shù)目的圖像進行了標(biāo)記。如果是，則可以發(fā)出報警或警報。如果否，則在步驟1220中可以命令成像器收集額外的圖像?？梢苑治鰣D像，以獲得由于已經(jīng)和成像器相互作用的伽瑪射線造成的偽像。在步驟1232中，可以確定是否曾在圖像中檢測到伽瑪射線。如果伽瑪射線曾被檢測到，則在步驟1204中可以將該圖像標(biāo)記為檢測事件并且該例程可以繼續(xù)。如果未檢測到，則然后在步驟1224中可以確定是否繼續(xù)圖像收集。如果是，則該例程可以返回到步驟1204。在圖13中圖示用于生成報警和警報的方法的實施例。在請求報警的情況下，在步驟1308中例程可以提供警告指示。在步驟1312中可以確定是否執(zhí)行額外的圖像分析或掃描。如果請求額外的分析，則在步驟1316中可以執(zhí)行圖像的梯度搜索、或分析多個圖像以識別源、或分析并比較來自多個檢測器的圖像、或掃描一個或多個檢測器、進行其他分析、或者這些的組合?；趤碜圆襟E1316的分析和結(jié)果，可以確定是否繼續(xù)分析。如果是，則可以重復(fù)步驟1316，并且可以獲得額外的圖像和或分析。如果否，則例程可以終止。圖14圖示用于利用像素化檢測器檢測從材料發(fā)射的伽瑪射線的裝置的非限制性實施例。該裝置可以包括控制器1420，所述控制器1420可以從檢測器1408接收信息或圖像、可以執(zhí)行指令，并且可以可選地被用來控制檢測器1408的移動或位置。接收器1404可以被用來將指令輸入到控制器。接收器可以包括但不限于鍵盤、線纜、無線電波或者計算機。發(fā)射器1424可以被用來使用線纜、電話線、無線電波或其他通信方法將數(shù)據(jù)、圖像或指令傳遞到另一個位于遠程的站。圖14中圖示的系統(tǒng)可以包括中央處理單元(CPU)1420，所述中央處理單元具有對應(yīng)的輸入/輸出端口、包含處理器可執(zhí)行指令和校正值的只讀存儲器(ROM)或任何其他合適的電子存儲介質(zhì)、隨機訪問存儲器(RAM)，以及具有任何合適配置的數(shù)據(jù)總線。控制器可以從各種單獨的像素或者從耦合到攝像機或獨立檢測器、和/或作為交通工具的部分的像素化成像器或檢測器傳感器接收信號。處理單元1420可以被用來控制傳感器的操作和/或移動、傳感器采取的視野(view)，和/或從傳感器檢測器接受信息或?qū)⑿畔⑤敵龅絺鞲衅鳈z測器。控制器可以被連接到輸入設(shè)備1404，例如鍵盤?？刂破骺梢詧?zhí)行數(shù)據(jù)分析，或?qū)碜詸z測器的信息發(fā)送到中央處理單元1404。來自傳感器的信息可以被直接或以已知方式通過發(fā)射器1424提供給接收站。圖15從原理上圖示一個或更多個固定的(1524)、可移動的(1504與1556)或移動的(1552)檢測器，每個檢測器都具有CCD或CMOS檢測器1508，并且每個檢測器都能夠檢測來自放射性材料源1520的高能光子，所述放射性材料源1520可以被裝入屏蔽容器1516中。檢測器1504、1524、1552以及1556中的每一個可以通過線纜或電話線1536、1540、1564或者通過無線電波1548將圖像傳遞給接收器。接收器1544可以與計算機或其他控制與分析系統(tǒng)1560接口1568。拍照手機和其他便攜式設(shè)備(例如圖15中的1552)可以被配置為遠程設(shè)置并與其他傳感器的網(wǎng)絡(luò)互連。這些設(shè)備可以是太陽能的，并且可以被設(shè)計為如果一個或更多個能量粒子被檢測到則連接到所述網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個或更多個主檢測器感知到(sense)具有在一個或更多個預(yù)先確定的能量窗中或者在閾值量之上的能量的能量粒子時，檢測器網(wǎng)絡(luò)的部分可以被激活以檢測能量粒子。激活的網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控放射性源材料的移動。一些放射性同位素比其他放射性同位素更容易檢測。本公開中的計算和實施例基于U-235(與Co-60相比較，U-235更難檢測)，并且用作對基于半導(dǎo)體材料的輻射檢測系統(tǒng)的適用性指南，其中入射到像素上的光子產(chǎn)生的計數(shù)與輻射源產(chǎn)生的入射伽瑪射線的能量成比例。盡管本文公開的實施例和計算基于U-235，但是所述系統(tǒng)、方法和裝置可以用于檢測來自任何經(jīng)歷核衰變的放射性材料的高能光子。這些CCD和CMOS成像器設(shè)備對入射光子能量具有線性響應(yīng)。盡管U-235可以被用作產(chǎn)生可檢測高能光子的材料的實施例，但是所附權(quán)利要求書及公開內(nèi)容并不限于任何特定的放射性材料?？梢蕴幱诠碳?永久包含在硬件設(shè)備(如只讀存儲器)中的計算機程序)、EPROM或者軟件中的指令或程序可以包括各種例程，所述例程根據(jù)檢測到的放射性能譜識別放射性同位素。這些程序還可以包括這樣的能力，即接受并分析來自遠程聯(lián)網(wǎng)數(shù)字?jǐn)z像機的數(shù)據(jù)、發(fā)出分布式的警報，并使用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)來協(xié)調(diào)來自多個檢測器的檢測。用于以像素化成像器檢測并識別放射性材料的多種版本的系統(tǒng)可以被用來形成花費不多的、密集的輻射檢測器網(wǎng)絡(luò)。這種檢測器網(wǎng)絡(luò)可以在寬廣區(qū)域和環(huán)境范圍(例如在公路、工廠、城市、醫(yī)院、其他機構(gòu)以及其他城市或鄉(xiāng)村位置)提供對放射源的連續(xù)實時檢測與跟蹤。例如，圖2A示出典型的天文CCD圖像的部分?？梢允褂米詣幼R別程序識別在曝光期間由于高能粒子、宇宙射線、環(huán)境放射源以及伽瑪射線撞擊CCD而產(chǎn)生的斑。一旦檢測參數(shù)被設(shè)置，該系統(tǒng)可以執(zhí)行實時識別。由于CCD光檢測特性的統(tǒng)一性，對于給定類型的攝像機，設(shè)置檢測參數(shù)的操作可以僅被執(zhí)行一次。一旦原型攝像機被設(shè)定，使用該具體類型檢測器的其他系統(tǒng)可以使用相同設(shè)置來進行操作或僅進行簡短的校正檢查。軟件或固件中的指令和例程可以被用來確定每個頂點像素輸出相對于環(huán)境噪聲的統(tǒng)計顯著性。例程可以開始于掃描全部圖像數(shù)據(jù)，查找非常高的計數(shù)率的像素。例程還可以包括使用統(tǒng)計測試將高計數(shù)率的像素頂點和相鄰像素進行比較。所述統(tǒng)計測試可以包括最小閾值、最小比率(頂點比相鄰點)、檢測器和電子器件特性的使用，或者包括這些測試的測試組合。統(tǒng)計測試和程序可以被用來提供具有低的誤肯定結(jié)果的檢測概率。對檢測器信號的額外的檢査和比較可以被用來進一歩抑制假警報(spuriousalert)。誤肯定結(jié)果的潛在來源包括背景輻射、宇宙射線(CR)、由于雨水沖洗空氣而自然發(fā)生的氡-222,鉍-214和鉛-214的衰變產(chǎn)物突然增加，以及鐳-222本身的衰變。就系統(tǒng)噪聲來說，背景放射強度通常可以非常低，所以可以以非常高的統(tǒng)計置信度完成對真正(bonafide)放射源的檢測。對從檢測器和攝像機接收到的信息的數(shù)據(jù)的篩選(screening)測試可以被用來使誤肯定結(jié)果最小化。這些可以包括針對檢測到的光譜的適當(dāng)性(appropriateness)以及多次曝光中信號的持久性的測試。此外，運載核材料的交通工具或人可以接連地觸發(fā)輻射事件。這種移動檢測可以清晰地識別真正的源，并且不會因為背景輻射、宇宙射線或任何其他本地輻射偽像而造成這種移動檢測。最后，大的輻射釋放可以在受影響地區(qū)產(chǎn)生分布的、持續(xù)的放射性?？傊?，用于檢測和識別放射性同位素的系統(tǒng)和方法可以包括基于半導(dǎo)體材料的裝置，所述裝置可以獲得物體的照相或視頻圖像并同時檢測與數(shù)字靜止態(tài)和視頻攝像成像器相互作用的高能粒子。該裝置可以使用基于CCD和CMOS的圖像。電磁輻射和帶電粒子的這些檢測器或成像器以及其他數(shù)字檢測器除了檢測光之外，還可以檢測從放射性同位素發(fā)射的能量粒子和高能光子。可以使用例如通過線纜或PCI總線連接到處理器的幀接收器(framegrabber)或成像板將來自一個或更多個CCD或CMOS成像器的圖像轉(zhuǎn)移到計算機中。還可以使用用于通信設(shè)備中的紅外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移、無線電波或其他電磁波來轉(zhuǎn)移圖像。這些圖像可以被存儲在磁盤上以供檢索(retrieval)和進一步分析；可以用壓縮格式存儲所述圖像?？梢杂萌珟驶蚪档偷膸什东@圖像序列。來自成像器的圖像數(shù)據(jù)可以被發(fā)送到獲取裝備，并且然后被發(fā)送到，所述數(shù)據(jù)處理裝備包括計算機和其他數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)操縱與分析機。對從系統(tǒng)的上述組件轉(zhuǎn)移來的圖像數(shù)據(jù)的分析可以被用來檢測放射性的存在。對來自一個成像器的圖像的分析可以與來自鄰近成像器的已分析圖像進行比較，以確定是否已經(jīng)發(fā)生誤肯定。鄰近的攝像機應(yīng)該能夠檢測到被第一成像器檢測到的伽瑪射線，并且檢測到的能量和能量比率應(yīng)該類似并可以使用統(tǒng)計測試和基于邏輯的測試來進行比較，以核實所測得的放射性的持續(xù)性和/或一致性(consistency)。圖像中由于從陸地上的放射源材料發(fā)射的伽瑪射線造成的熱斑或亮斑的位置可以與成像器視場中的物體的圖像一起被用來定位放射性材料的位置。將參照下面的非限制性實施例來說明所公開的實施方案的各個方面。下面的實施例僅代表為教導(dǎo)本發(fā)明作出貢獻的工作，并且本發(fā)明不受下面的實施例的限制。實施例1該實施例說明成像器檢測高能粒子的能力，并且說明檢測器的靈敏度。來自不同制造商的各種成像器被執(zhí)行來檢測伽瑪射線(靜止態(tài)或視頻的)的功能性和靈敏度。在每一個實驗中，攝像機是根據(jù)它們的標(biāo)準(zhǔn)指示無更改地進行操作的。在攝像機主體附近以有放射性材料和無放射性材料交替地進行曝光。沒有鄰近的輻射源的情況下所取得的圖像充當(dāng)對照實驗。一般來說，曾預(yù)期幾乎沒有對照實驗圖像會顯示由撞擊到檢測器上的輻射導(dǎo)致的小的像素尺度(pixel-scale)的點。還有理由預(yù)期一些圖像，但并非必須是全部圖像(也被稱為幀、曝光，或者被總稱為數(shù)據(jù))包含這樣的偽相。在一系列的實驗室測試中，使用了羅技所制造的數(shù)字視頻攝像機(具體來說是用于專業(yè)級筆記本的Quickcam)。該攝像機包含1280x960像素的電荷耦合器件(CCD)。在第二系列的測試中，使用了包含1600x1200CCD的OlympusCamediaC-700數(shù)字靜止態(tài)攝像機。兩個攝像機在無更改的情況下被暴露給小的、未調(diào)校的放射源。當(dāng)暴露給這些源時，成功地檢測到了伽瑪射線，表現(xiàn)為非常小的、清楚的白點。當(dāng)收集輻射靈敏度數(shù)據(jù)時，使用了三種放射源(參見表l):(1)lpc鈷-60,(2)5w銫-137和(3)10nc銫-137。這些源是從田納西州OakRidge的SpectrumTechniques,Inc.訂購的。SpectrumTechniques為實驗性實驗室工作提供校正的輻射源。鈷-60源發(fā)射大能量的1.17MeV和1.33MeV伽瑪射線。這些能量射線非常具有穿透性，在穿越llmm的鉛后僅有一半這樣的伽瑪射線被吸收。銫-137發(fā)射0.66MeV伽瑪射線，該0.66MeV伽瑪射線的穿透性為來源于鈷-60的伽瑪射線的穿透性的一半。銫-137的伽瑪射線中的一半射線穿透5.5mm的鉛。伽瑪射線穿過顯著量的鉛屏蔽的事實使得如果系統(tǒng)靈敏度足夠大的話，大至危險程度的放射源被足夠的屏蔽圍繞以躲避檢測是不可能的。下頁討論了靈敏度的初步結(jié)果。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>為了評估該方法的最終靈敏度，盡可能在對羅技網(wǎng)絡(luò)攝像頭CCD幾乎等同的條件下收集了Geiger-Muller計數(shù)器數(shù)據(jù)。選擇了的檢測器是俄羅斯的Quarta制造的型號為RD8901的Quartex。在Brookhaven國家實驗室已經(jīng)核實該檢測器的校正(calibration)被糾正到10%的精度內(nèi)。檢測器設(shè)置在離所述源大致1.5cm的位置，其中1/16英寸厚的丙烯酸塑料片位于所述源和所述檢測器之間。該塑料被用來提供在標(biāo)稱值上和網(wǎng)絡(luò)攝像頭蓋等同的屏蔽。針對Quartex檢測器的正常操作是收集31到33秒的數(shù)據(jù)，然后以微倫琴/小時來指示小時計的輻射曝光水平(level)。在表l中針對鈷-60樣本示出在6分鐘采樣時段上產(chǎn)生的計數(shù)率平均值。其他源使該檢測器超負(fù)荷，并且未獲得可靠的計數(shù)率。對于系統(tǒng)靈敏度的結(jié)果。Olympus攝像機僅與源#1一起使用。在lpC鈷盤(disk)平躺在攝像機的后側(cè)、與它的LCD觀察面板平齊的情況下，在10次0.5秒曝光的一次中存在一(1)次伽瑪射線擊中。在44次無放射源的對照實驗中，不存在攝像機檢測到伽瑪射線的證據(jù)。用羅技攝像頭進行了比用數(shù)字靜止態(tài)攝像機進行的實驗更廣泛(extensive)的實驗。在每個網(wǎng)絡(luò)攝像頭實驗中，以每秒15幀的速度收集數(shù)據(jù)15秒，以產(chǎn)生由大致255幀組成的影片。首先用被鉛磚(leadbrick)圍繞并用厚黑布覆蓋的攝像機執(zhí)行對照實驗。除了將鈷-60和兩個銫-137源緊靠網(wǎng)絡(luò)攝像頭放置外，第二系列的測試是相同的。第三系列的測試使攝像機未被覆蓋、瞄準(zhǔn)實驗室的天花板、沒有鄰近的放射性盤；攝像機之上的鉛磚被移除，但是側(cè)面的磚仍在原地。除包括兩個銫-137源外，最后一系列的測試使用和前面的系列相同的設(shè)置。下面討論并在表2中概括關(guān)于前兩個系列的測試的細節(jié)。對照實驗由代表996個單獨數(shù)據(jù)幀(每個數(shù)據(jù)幀持續(xù)時間為66.7ms)的四個15秒的視頻剪輯(clip)組成。總共檢測到了四次能量粒子對CCD的撞擊(關(guān)于像素位置參見圖5(A-D))。這些大概歸因于宇宙射線沖擊(impact)、或者自然出現(xiàn)的元素(例如氡)和它的衰變產(chǎn)物在附近的放射性衰變，或一些其他的環(huán)境背景輻射源。四次計數(shù)中沒有一次發(fā)生在離其他計數(shù)的幾秒內(nèi)。計數(shù)之間的這種時間間隙和或最小計數(shù)率可以被用作觸發(fā)警報的準(zhǔn)則，并且還被用作誤警報抑制策略的部分。圖6(A-C)示出當(dāng)網(wǎng)絡(luò)攝像頭處于三個放射源的頂上時取得的三個圖像序列。該序列每個為15秒長。該配置在773個單獨幀之間檢測到了有126次能量粒子對CCD的撞擊。計數(shù)率在1.6個計數(shù)/秒和3.5個計數(shù)/秒之間變化?？梢宰鞒鰧@些檢測的統(tǒng)計顯著性的估算，以理解該系統(tǒng)作為針對輻射或針對環(huán)境放射性檢測的警告裝置的價值。分別考慮具有24個計數(shù)(圖6A)、49個計數(shù)(圖6B)以及53個計數(shù)(圖6C)的三個"源"實驗。在圖5中，有效的背景輻射水平被測量為大致每15秒數(shù)據(jù)一(1)個計數(shù)。因為放射性衰變服從泊松分布，并且每數(shù)據(jù)集的計數(shù)數(shù)目大于20，所以可以使用高斯統(tǒng)計變量(argument)作出一些對檢測顯著性的估算。測量中的大致l-o"的不確定度是測量值的平方根，或者對于源-1、源-2、源-3分別為4.9、7禾口7.3個計數(shù)。這些值產(chǎn)生24±4.9個計數(shù)/I5-秒、49±7個計數(shù)/15^少以及53±7.3個計數(shù)/15-秒的結(jié)果。第一個值偏離其他兩個值幾個(afew)標(biāo)準(zhǔn)差，可能在第一個實驗后網(wǎng)絡(luò)攝像頭已經(jīng)稍微滑向所述源；如果是，則7mm的平移(translation)將是所觀察到的變化的原因。以它們各自的l-C7不確定度的倍數(shù)表達的檢測的顯著性為顯著性=(值-背景)/不確定度對于"源-l"實驗，產(chǎn)生的放射源的檢測的顯著性為(24-1)/4.9=4.7cr。對于"源-2"和"源-3"，對應(yīng)的值分別為6.9cT禾t]7.1(7。在這些實驗中，已知在附近真的存在放射源，但是并不總是這種情況。知道誤否定和誤肯定結(jié)果的似然性(likelihood)是有用的。為了確定誤否定結(jié)果，代替恢復(fù)預(yù)期的計數(shù)數(shù)目的概率(接近背景率(backgroundrate)的數(shù))被找到。對于計數(shù)率等于表2中記錄的那些計數(shù)率的情況，可以通過求算高斯概率分布來計算統(tǒng)計將異常地產(chǎn)生誤否定(false-negative)的概率。相比較于使用l-^r的"檢測到的伽瑪射線總數(shù)量"(在下式中被稱為"均值")，這可以針對與會被認(rèn)為對于背景來說正常的值等同的值來進行。該概率為誤否定的概率-;exp[d(背景值-均值)2]對于源-1，該概率約為十萬分之一，對于源-2和源-3，該概率低一數(shù)量級以上。所以，該系統(tǒng)的靈敏度使它非常魯棒地防止誤否定結(jié)果，即如果環(huán)境輻射至少有和非常低的實驗室條件一樣的強度，則計數(shù)率將高到足夠可以作出檢測。此外，放射源將最可能在延長的時間內(nèi)鄰近一個檢測器，或者經(jīng)過多個檢測器。因此，在檢測器附近花費的15秒時段的數(shù)目相應(yīng)降低了錯過源的風(fēng)險。為了計算誤肯定概率，將使用相同的等式，只是背景率和均值的定義被顛倒，并且現(xiàn)在對應(yīng)于背景計數(shù)率，所述1-^相應(yīng)地更低。對于觀察到的極低的背景率(大致1個計數(shù)每15-秒)，從高斯統(tǒng)計的觀點來看，方差是不定的(illdefined);將需要長得多的曝光來使它穩(wěn)固。然而，對于1-^不確定度的粗略數(shù)量級估算為±1個計數(shù)(l的平方根)。對于o"使用值l意味著，在源-1的水平，誤肯定警報為25-o"事件，即形式概率<10—116?？梢杂脤Ρ尘奥始捌浞讲畹母鼜V泛的確定來作出對誤肯定警報率的額外分析。低背景率還幫助保證真的警報被適當(dāng)?shù)靥幚?，而未丟失在測量噪聲中。表2:實馬金室結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>針對成像器的預(yù)期的場靈敏度(fieldsensitivity)可以基于定標(biāo)(scaling)使用實驗室檢測結(jié)果的自變量(argument)。美國科學(xué)家聯(lián)盟進行了大量計算，以評估各種臟彈場景的可能沖擊?？梢栽贔AS網(wǎng)站上找到他們詳細調(diào)查研究的結(jié)果(FAS公共利益報告55，N.2，2002)。這些示例研究中的一個考慮了10,000居里的鈷-60源的情況。該源是10pCi銫源的放射性的109倍，并且是lpCi鈷源放射性的101()倍。在初步計算中，源的幾何結(jié)構(gòu)或自屏蔽未改變。隨著源和檢測器之間的距離的增加，主要的效應(yīng)是強度的降低，所述強度與源和檢測器之間的距離的平方成比例。實驗室檢測以1.5cm的距離進行。使用上面的假設(shè)，對于放射性是我們的鈷-60源的101()倍的源來說，當(dāng)距離(10'°)1/2><1.5咖=1500米時可以作出可比擬的檢測，而放射性是109倍的源在距離粗略為470米時為可檢測。然而，對于距離大于約100米的情況，空氣衰減變得重要，此時空氣成為屏蔽計算的重要分量。因為計算的距離超過在其上空氣衰減變得重要的距離，所以在這樣的情況下對檢測器有效范圍的保守估算為幾百米，然而更大的范圍是可能的?？商鎿Q地，在更近的間距下，會檢測到更強的放射性信號，或者可以檢測到不那么放射性(active)的源。實施例2該預(yù)言性實施例圖示使用CCD或CMOS攝像機或視頻攝像機來檢測來自放射性材料的伽瑪射線。一個或更多個CCD或CMOS成像器可以被用來對環(huán)境中的地區(qū)或物體進行采樣，以確定放射性材料是否存在。來自每個攝像機的圖像可以在使用成像器的硬件確定的每個像素處具有電荷，以檢測由伽瑪射線生成的光電子導(dǎo)致的具有高電荷的像素。可替換地，可以使用來自攝像機或者連接到攝像機的中央處理器的軟件或固件來分析圖像，以檢測伽瑪射線偽像。伽瑪射線的數(shù)據(jù)特征可以包括一個或更多個具有高于背景或閾值水平的高電荷或亮度的像素。被從源或放射性材料發(fā)射的伽瑪射線撞擊的像素的電荷、亮度和頻率預(yù)期比與環(huán)境光或背景輻射相互作用的相『像素的電荷或亮度更大?？梢杂密浖碓u價來自成像器的圖像，并實施一系列步驟來減少/排除誤肯定警報。這些步驟可以包括獲取額外圖像；校正檢測器；圖像和檢測到的高能粒子與來自其他鄰近攝像機的圖像的比較；將計數(shù)與閾值比較；將檢測到的伽瑪射線的能量的身份與已知放射性同位素庫進行比較，以確定匹配是否可能；組合(assemble)—個或更多個圖像以確定放射源是否正在移動并且圖像中檢測到的高能粒子是否對應(yīng)于該物體的移動，或者這些行為的任意組合。當(dāng)在來自成像器的像素或圖像中檢測到高于預(yù)先確定的水平的高能粒子時，如果在對應(yīng)于放射性材料的一個或更多個像素或圖像中存在持續(xù)的、統(tǒng)計顯著的輻射偽像，則可以可選地發(fā)出警告或警報到系統(tǒng)操作者或其他人。在檢測到高于預(yù)先確定水平和/或頻率的高能粒子情況下，可以對來自攝像機的圖像或像素進行透徹的研究以更精確地定位所述源或放射性材料并識別它的組成。可選地，檢測伽瑪射線的攝像機可以被協(xié)調(diào)為將輻射源場所按三角形分成較小的體積并改善放射性同位素識別的確切性(specificity)。檢測到的放射源的位置與身份可以在更新的警報中散播(disseminate)給系統(tǒng)操作者或其他人。實施例3一種檢査來自成像器的像素或圖像的非限制性方式是評價數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中四個最接近的像素(4CP)。如果所考慮的像素或圖像數(shù)據(jù)點為(X，Y)，貝ij4CP是(X+l，Y)、(X，Y+l)、(X-l，Y)、(X，Y-l)。成像器的本地背景值可以被取作對應(yīng)于(X-2，Y隱2)、(X，Y國2)、(X+2，Y-2)、(X-2，Y)、(X+2，Y)、(X-2，Y+2)、(X，Y+2)、(X+2,Y+2)的八個像素的平均值；可替換地，如果已知的參考物體在場中，則所述參考物體可以被設(shè)置為背景，而對應(yīng)于該物體的像素或數(shù)據(jù)點的平均值被設(shè)置到該背景。在如圖7中所圖示的一種操作模式中，數(shù)字?jǐn)z像機/數(shù)字視頻攝像機照相(704)，并且在另一步驟中可以將一個或多個數(shù)字圖像傳輸?shù)接嬎銠C(708)。可以搜索圖像以得到伽瑪射線撞擊的具體特征，并且所述圖像還可以包括誤肯定測試(712)。如果找到放射性材料的證據(jù)，則可以用下一個可獲得的圖像重復(fù)測試(718)，否則用下一個圖像再次開始(718)。如果證據(jù)仍指示真實的放射性檢測，則可以發(fā)出警報或警告、可以發(fā)起密集監(jiān)控，并且可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降诙壉O(jiān)控器722，以用于攝像機間的協(xié)同。進行額外的誤肯定測試，例如圖像-對-圖像的"熱像素(hotpixel)"比較，在所述測試中確定相同的一個或多個像素是否正在一個圖像接一個圖像地檢測到高計數(shù)率。如果發(fā)現(xiàn)所述"熱像素"有問題，則通常可以通過幾種通用技術(shù)中的一種來校正"熱像素"。密集監(jiān)控可以包括執(zhí)行梯度搜索以識別源(730)、識別具體的放射性同位素(734)，和/或發(fā)出警告(742)。多個警報的分析使系統(tǒng)和操作者能夠跟蹤并識別放射源(738)。在圖8中示出用于解釋來自數(shù)字?jǐn)z像機的圖像或來自具有一個或更多個像素的成像器芯片的像素數(shù)據(jù)的軟件或固件的功能。收集804來自成像器的數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)z像機對放射性材料的衰變產(chǎn)物(能量粒子和伽瑪射線)是敏感的。如果放射性材料在附近，則一些衰變產(chǎn)物可以穿透攝像機主體并撞擊數(shù)字檢測器，在圖像中產(chǎn)生偽像808。分析來自數(shù)字?jǐn)z像機的圖像812，以發(fā)現(xiàn)偽像的存在。如果未檢測到放射性的證據(jù)，則圖像收集可以繼續(xù)804。如果檢測到放射性的證據(jù)，則可選地重復(fù)對一個或更多個額外幀的分析816。重復(fù)的分析可以用作誤肯定篩選器(screen)816。可以繼續(xù)對幀的分析直到足夠數(shù)目的幀顯示放射性材料存在(證據(jù)持續(xù))820，或不存在放射性材料(放射性材料的證據(jù)未持續(xù))；例如，成像器的像素上的計數(shù)、圖像亮度或電荷一致地低于閾值820)。在證據(jù)未持續(xù)的情況下，圖像收集可以繼續(xù)804。如果輻射存在的證據(jù)持續(xù)，則系統(tǒng)可以發(fā)出警報或警告824。檢測器可以通過梯度搜索來執(zhí)行密集監(jiān)控以識別檢測到的源，該監(jiān)控初始并非必須在圖像/視頻幀中進行828。可選地，可以分析多個警報以跟蹤并識別放射源。當(dāng)數(shù)據(jù)被集合在一起時，可以散播832進一步的警報。該信息可以包括從其他數(shù)字?jǐn)z像機收集來的警報806。在圖8中，從一個或更多個攝像機/視頻攝像機收集數(shù)字圖像804。攝像機可以用于安全目的，并且可以被聯(lián)網(wǎng)到操作中心。這些數(shù)字?jǐn)z像機可以被用來工作為輻射檢測器，而無論它們是否被用于視頻安全監(jiān)控。檢測器(例如CCD、CMOS等)對來自放射性衰變的能量粒子是敏感的。具體來說，伽瑪射線最可能既到達檢測器又以可檢測的方式與檢測器相互作用。無論伽瑪射線進入攝像機的方向如何，檢測器都表現(xiàn)出這種靈敏度。檢測器的物理尺寸(例如以平方英寸為單位)和它的角度朝向可以從放射源的視角確定檢測器對向(subtend)的立體角。更大的立體角可以產(chǎn)生更高的與檢測器相互作用的伽瑪射線的比率。具有更高程度的放射性(例如每秒更多次衰變)的放射源可以產(chǎn)生更高的與檢測器相互作用的伽瑪射線的比率。來自每個攝像機的數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)綀?zhí)行分析的計算機。所述25傳輸可以通過線纜、網(wǎng)絡(luò)或電磁輻射(例如但不限于無線電波)來進行。在檢測和分析處理的后期階段中，可以將來自兩個或更多個攝像機的結(jié)果進行組合以提供更多細節(jié)。數(shù)字?jǐn)z像機對放射性材料的衰變產(chǎn)物、能量粒子和伽瑪射線是敏感的808。如果放射性材料鄰近，則一些衰變產(chǎn)物將穿透攝像機主體并撞擊數(shù)字檢測器，在圖像中產(chǎn)生偽像。在從檢測器收集的圖像中，沒有伽瑪射線可以產(chǎn)生沒有白斑點的圖像，圖16A;具有伽瑪射線檢測的圖像或數(shù)據(jù)可以具有白斑點，圖16B?？梢砸灾付ǖ拈g隔(例如每秒三次)、按要求(例如單擊以進行分析)、以攝像機可以提供圖像的速率和/或一個或多個計算機可以分析所述圖像的速率，或其他模式運行分析過程812。在步驟824、828和832處作出的決定可以影響用于圖像選擇的模式和速率。每個圖像可以被轉(zhuǎn)換成適合于進一步處理的文件格式(例如FITS、SDF等)。將文件轉(zhuǎn)移為合適格式的適當(dāng)程序在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，并且包括ThorstenLemke的GraphicConverter(圖形轉(zhuǎn)換器)或其他類似程序。圖像可以被讀入存儲器中?？梢詧?zhí)行關(guān)于該圖像的搜索以査找當(dāng)伽瑪射線擊中并與數(shù)字檢測器相互作用時產(chǎn)生的白斑點?？梢杂盟惴ǖ慕M合來檢測擊中圖像的伽瑪射線。白斑點的強度可以被用來確定伽瑪射線擊中的能量，并且還可以確定針對所述擊中的能量比率。例如，作為KeithShortridge所開發(fā)的"Figaro"軟件包的組件的程序"BCLEAN"(其內(nèi)容通過引用被整體包括在本文中)包括這樣的例程，所述例程可以在CCD圖像上被使用來從天文圖像中檢測并移除壞線和宇宙射線偽像。這些例程及其修改可以被用來在來自CCD或CMOS成像器的圖像或圖像的存儲表示中檢測伽瑪射線的偽像或擊中。所述例程可以被用來識別并表征撞擊成像器的伽瑪射線，而不是將它們從圖像中移除。在實施方案中，各種像素強度比可以被計算，并且可以被用來識別可以對應(yīng)于伽瑪射線的極陡峭的圖像特征或像素。這些像素可以通過其他測試被標(biāo)記并評價。在實施方案中，可以基于一組使用者或系統(tǒng)常量來評價圖像中的每個像素。例如，C(l)、C(2)、C(3)以及C(4)可以是使用者定義的常量(盡管更少或更多常量也是可能的)。用于評價圖像中的像素的一組一個或更多個測試可以包括確定像素數(shù)據(jù)值是否大于零；確定像素數(shù)據(jù)值是否大于圖像中四個最接近的像素(4CP)中的每一個；確定像素數(shù)據(jù)值是否比4CP的平均值大C(1)計數(shù)；確定像素數(shù)據(jù)值是否比4CP的平均值大所述平均值的C(2)倍；確定像素數(shù)據(jù)值是否比4CP的平均值大所述平均值的平方根的C(3)倍；還可以執(zhí)行其他測試?？蛇x地，可以計算形狀參數(shù)來評估圖像中的頂峰的一般形狀。一種比率可以構(gòu)建為[(中央峰值減4CP的平均值)/(4CP的平均值減本地背景平均值)]。所述方法可以確定該形狀比率是否大于C(4)。通過了多個這些測試的像素可以被認(rèn)為是伽瑪射線的證據(jù)。例如，像素已經(jīng)通過了前五個測試，并且可選地，第六個測試可以被認(rèn)為是可能的伽瑪射線檢測，并且在圖8的流程控制中，控制流到816。如果沒有像素通過所有測試，則該圖像被認(rèn)為無伽瑪射線；然后過程可以考慮下一個圖像804。如果在圖像中檢測到伽瑪射線816，則所述方法可以被用來確定在下一個使用者可定義時段內(nèi)多少次檢測到伽瑪射線。所述時段可以基于幀的數(shù)目，所述幀的數(shù)目可以從l到約1000幀或從1到約15幀，或者可以基于時間量，所述時間量可以從約0.5到約30秒或從約1到約10秒，但是更短或更長時間是可能的。如果在使用者可定義時段內(nèi)(例如3-5幀)存在使用者檢測到的伽瑪射線并且超過閾值，則該檢測可以被認(rèn)為是持續(xù)、真實的檢測，而不是瞬時噪聲。每個圖像檢測到的伽瑪射線的數(shù)目還可以被用來確定檢測的準(zhǔn)確性(veracity)。使用者可以將系統(tǒng)配置為忽略具有少于一閾值伽瑪射線檢測次數(shù)的幀。例如，閾值可以是每個圖像1-2次伽瑪射線檢測，但是可以在具有更多環(huán)境輻射的區(qū)域中或在很高海拔處閾值被設(shè)置得更高。持續(xù)的放射源可以觸發(fā)警報，并且系統(tǒng)的控制可以流到828，但是數(shù)據(jù)捕獲和分析可以繼續(xù)。所有相關(guān)數(shù)據(jù)可以被記入日志并通過安全的(例如加密的)連接被傳遞到監(jiān)控站以供進行檢查(review)和可能的安全操作。如果在圖像中檢測到的放射性未重復(fù)，或者未達到閾值水平，則可選地，所述數(shù)據(jù)可以被記入日志，并且控制可以返回到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)收集動作804、808和812?；谙袼鼗驁D像評價，持續(xù)的伽瑪射線源可以被解釋為輻射事件，并觸發(fā)定義的警報824，所述警報包括操作者報警、基于計算機的報警、聯(lián)網(wǎng)警報、它們和其他警報的組合。除了這些警報之外，可以針對負(fù)責(zé)檢測輻射事件的攝像機激活密集監(jiān)控模式828。其他攝像機(例如鄰近的攝像機)可以被置入更快的數(shù)據(jù)取得和分析模式以提高檢測到放射源的機會。如果多于一個的攝像機檢測到輻射，則可以協(xié)調(diào)832那些獨立的檢測。密集監(jiān)控828可以具有各種結(jié)果，包括核實放射源仍然在鄰近的位置附近、提取放射源的更精確的位置，以及識別放射性同位素的具體類型。一旦作出肯定的檢測或放射性，隨后的分析可以更新當(dāng)前的狀態(tài)，而不必為了持續(xù)性而重新使警報生效。這些更新可以被用來核實所述源仍然存在，并且可以被用于在區(qū)段(section)828中進行梯度搜索。一些攝像機可以被遠程操作者和/或被計算機控制移動。這些攝像機可以被搖動和俯仰以更改它們相對于放射源的朝向。隨著攝像機被移動以使它的檢測器對準(zhǔn)為更近似于與源垂直，計數(shù)率可以增加。相反，當(dāng)攝像機被這樣瞄準(zhǔn)從而使檢測器對準(zhǔn)為相對于放射源更向邊緣時，伽瑪射線計數(shù)率可以減小。以這種方式，可以由攝像機操作者或者由計算機控制的搜索(格柵(grid)、光柵(raster)、螺線(spiral)或其他)來執(zhí)行梯度搜索。在梯度搜索的一種實現(xiàn)中，每次計數(shù)率上升時(在用戶可定義幀數(shù)(例如3-5幀)上求平均)，新的梯度搜索可以以定義了搜索模式(pattern)的新原點(origin)的最大計數(shù)向量開始。當(dāng)達到全局最大值時，檢測器可以或者直接指向放射源，或者直接離開放射源。在許多情況中，攝像機的位置可以使源極其難以被設(shè)置在這些位置(例如火車站頂、漂浮在公路上方較短距離的半空中)之一。成像器檢測到的物理物體的圖像可以被用來幫助確定并解決(resolve)源位置中的不確定度。物理物體的數(shù)字?jǐn)z像機數(shù)據(jù)圖像可以被用來測量可識別特征的視角大小，從而估算放射源的強度(strength)。例如，如果汽車被識別為輻射源，則可以基于它的視角大小和它的己知長度、高度等，使用三角關(guān)系確定汽車離攝像機成像器的距離。可以將計算的距離和已知的靈敏度進行比較，以確定數(shù)據(jù)是否自我一致(self-consistent)。除了確定在檢測器內(nèi)的位置和檢測時間外，還可以測量伽瑪射線在檢測器中沉積的能量。隨著伽瑪射線能量的增加，沉積到檢測器中的能量增加。每種放射性同位素可以具有唯一的伽瑪射線能譜。對沉積能量的測量加上與庫能量進行的比較可以允許確定具體的放射性同位素。所述放射性同位素身份可以被報告。多個攝像機可以檢測具體放射源。來自每個攝像機的數(shù)據(jù)可以被分析。每個攝像機可以被命令來進行密集搜索828以識別具體的同位素并執(zhí)行它自己的梯度搜索。通過將來自每個攝像機的分析結(jié)果進行組合可以獲得關(guān)于源的額外信息。來自每個攝像機的圖像可以被用來執(zhí)行梯度搜索。隨著每個攝像機根據(jù)它的梯度搜索報告概然(probable)方向，可以預(yù)期這些向量覆蓋向單個區(qū)域會聚。因為不同的攝像機位于不同位置，所以產(chǎn)生的三角測量可以便利源位置的確定并且可以對其中來自單個攝像機的數(shù)據(jù)不可能充分確定源位置的情況有所幫助。修訂后的放射源位置可以被添加到警報信息。來自各種成像器的檢測器數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)還可以允許通過將更多的數(shù)據(jù)與庫值進行比較來重新確定放射性同位素的身份。通過組合來自一個或更多個攝像機的分析結(jié)果可以獲得在圖像中識別的伽瑪射線的更高顯著性或置信度。可以通過警報系統(tǒng)報告修訂后的對放射源性質(zhì)的估算。實施例4用小規(guī)模放射源執(zhí)行的實驗室實驗證實基于CCD或CMOS平臺的成像器對能量粒子沖擊是敏感的。對照實驗核實所實現(xiàn)的過程本質(zhì)上(essentially)排除了誤肯定警報的出現(xiàn)。因為這種誤報警發(fā)生的話，背景率不得不以非顯式的方式以大概20到50倍的因子增加，并保持該方式數(shù)秒。這種結(jié)果的概率小到趨近于零。類似地，即使使用很低放射性的源，在實驗室實驗中作出的檢測也會導(dǎo)致如圖6A-6C中所示出的顯著檢測。對于可能提供實際(viable)威脅的尺寸的放射源，預(yù)期誤否定(錯過源)的風(fēng)險是小的。預(yù)期具有幾千居里的衰變率(disintegrationmte)、樣本足夠大以致帶來安全威脅的放射源至少在幾米到幾百米的范圍內(nèi)為可檢測的，并且可能要遠得多，取決于屏蔽程度、空隙衰減以及平方反比下降(fall-off)。幾何上按透視原理縮小的效應(yīng)減小檢測器以成角度的方式而非垂直于源的方式的投影的立體角，允許執(zhí)行梯度搜索。該過程允許跨水平-垂直(pan-tilt)朝向(或高度-方位角)范圍進行放射性測量。測得的水平與指向的比較提供最概然的方向向量，所述方向向量指向為沿從當(dāng)前源位置穿過攝像機的檢測器的線。在許多安裝中，對于放射源來說不可能在攝像機兩側(cè)中的一側(cè)，將位置問題減小到沿一向量的范圍。例如，在高高安裝在桿上的攝像機的情況下將出現(xiàn)這樣的結(jié)果；不可能合理預(yù)期放射源為在附近懸掛于半空。在其他情況中，在攝像機一側(cè)或更多側(cè)進行屏蔽可以被用來衰減伽瑪射線，以區(qū)分放射源位置?？商鎿Q或可附加地，來自鄰近攝像機的數(shù)據(jù)可以被用來確定放射性材料源的位置。實施例5鐳-226的衰變產(chǎn)物氡發(fā)射阿爾法粒子，并且當(dāng)其衰變時可以發(fā)射伽瑪射線(Ra-219)。Ra-266的鉛、鉍以及鉈衰變子核可以發(fā)射伽瑪射線，并且可以被用來確定氡的存在。例如，Ra-266的鉍-214子核發(fā)射能量主峰值為902keV、1,120keV以及1,764keV的伽瑪射線，伽瑪射線由氡衰變產(chǎn)物發(fā)生。CCD或CMOS成像器可以被用來在各種設(shè)置下檢測氡及其衰變產(chǎn)物。成像器可以被設(shè)置為處于或靠近要被測試的區(qū)域?？蛇x地，可以使用屏蔽來提供對照?？梢葬槍Ω吣芰抠が斏渚€粒子分析來自成像器的數(shù)據(jù)，以確定測試區(qū)域中的身份和計數(shù)數(shù)目。可替換地，當(dāng)每個像素被讀取時，可以測量連接到將信號電荷轉(zhuǎn)換成用于成像器的電壓的MOSFET放大器的電容器的電荷。高于給定閾值的電荷或電壓可以被用來指示在被測試區(qū)域內(nèi)存在來自放射源的伽瑪射線。實施例6在成像器檢測器的一個實施例中，檢測器生成的信號是伽瑪射線碰撞在硅/二氧化硅CCD上的結(jié)果。進行了對伽瑪射線相互作用和到Si/Si02CCD檢測器的能量沉積的初步研究，并且發(fā)現(xiàn)了這些設(shè)備能夠成功地檢測鉛屏蔽的放射性同位素。研究了代表在實地操作中極可能被發(fā)現(xiàn)的兩種不同幾何模型。一種模型包括源材料薄板，最小化伽瑪射線自吸收；另一種模型是最大化伽瑪射線自吸收的球形分布。板模型導(dǎo)致支持高得多的檢測率、距離以及置信度水平，但是即使是球形模型也導(dǎo)致在20-100米距離上的可檢測信號。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方案相當(dāng)詳細地描繪了本發(fā)明，但是其他版本是可能的。因此，所附權(quán)利要求書的精神和范圍不應(yīng)該被限制于被包含在本說明書中的描述和優(yōu)選版本。權(quán)利要求1.一種系統(tǒng)，包括至少一個高能粒子；至少一個成像器，其中所述成像器包括一個或更多個像素，所述像素能夠與至少一個高能粒子相互作用，其中所述成像器能夠傳送關(guān)于所述高能粒子與所述像素的所述相互作用的信息，并且其中所述成像器可以同時獲得圖像；與所述至少一個成像器通信的至少一個處理器，其中所述處理器能夠確定一個或更多個像素已經(jīng)與所述至少一個高能粒子進行了相互作用；以及輸出裝置，其中報告所述至少一個高能粒子的存在。2.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像器選自像素化光子檢測器，電荷耦合器件(CCD)成像器，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像器，包含硅-鍺、鍺、藍寶石硅、砷化鎵銦、碲鎘汞，或砷化鎵襯底的成像器，及其組合。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個高能粒子包括高能粒子源的產(chǎn)物，其中所述高能粒子源包括放射性材料的核衰變源。4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述高能粒子源選自環(huán)境輻射、來自于自然源的輻射、放射性材料、核裝置、在爆炸之前或之后的臟彈以及核武器，及其組合。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述至少一個高能粒子撞擊至少一個像素時，所述像素產(chǎn)生信號。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述信號與撞擊所述像素的高能粒子的能量成比例。7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述信號比背景輻射的信號強。8.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中傳送信息的操作包括在所述圖像上顯示點。9.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述處理器識別所述放射性材料源。10.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像器能夠搖動，其中搖動操作包括關(guān)于垂直軸旋轉(zhuǎn)，其中俯仰操作包括關(guān)于水平軸旋轉(zhuǎn)。11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述源的位置通過所述至少一個成像器被跟蹤。12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像器還包括薄像素方陣，其中，當(dāng)所述薄像素方陣垂直于所述高能粒子源時，高能粒子撞擊所述薄像素方陣的似然性為最大通量，其中最大通量包括高能粒子撞擊所述薄像素方陣的最大概率。13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，隨所述成像器從所述高能粒子源搖動和/或俯仰離開，所述高能粒子撞擊所述薄像素方陣的所述似然性降低。14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述處理器進行梯度搜索來確定所述最大通量，其中梯度搜索包括水平和/或垂直地驅(qū)動所述至少一個成像器移動，直到確定最大通量的位置。15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述多個成像器中的每個成像器能夠并發(fā)地提供圖像。16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像器包括多個成像器，其中所述處理器進行梯度搜索并且并發(fā)地針對每個單獨的成像器確定所述最大通量。17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述處理器并發(fā)地參考每個成像器的所述最大通量以及每個成像器的照相和視頻圖像，以確定所述高能粒子源的似然位置，其中所述高能粒子源的似然位置在每個圖像中所述最大通量與所述圖像相交的區(qū)域。18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述多個成像器選自安全攝像機、交通攝像機、運輸攝像機、CCD、CMOS攝像機、移動執(zhí)法攝像機、蜂窩電話攝像機、熱紅外攝像機及其組合。19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述多個成像器是互連的。20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中隨時間確定所述高能粒子源的所述似然位置，由此跟隨所述高能粒子源的移動。21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述多個成像器獲得所述高能粒子源的所述似然位置的圖像；其中所述圖像以連續(xù)進行的梯度搜索被并發(fā)地評價；并且其中，在圖像中物體移動時從所述物體選擇所述高能粒子源。22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述物體選自有生命或無生命的物體、機動車、飛機、火車、地鐵車輛、人、動物、建筑物、植物、行李、盒子、包、手提包、手提箱、郵件及其組合。23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述圖像包括在所述成像器的視界中的物體的運動或混合，其中包括所述高能粒子源的所述物體被定位。24.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述處理器選自計算機、視頻圖像處理器、人及其組合。25.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述輸出裝置選自報警系統(tǒng)，照相或視頻圖像；監(jiān)視器上的圖像；可聞聲響；電話呼叫，無線電傳輸及其組合。26.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個高能粒子是由核衰變產(chǎn)生的，并且被用于識別放射性材料，所述放射性材料是所述高能粒子源。27.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述源被屏蔽。28.—種方法，包括針對與由放射性源的核衰變發(fā)射的高能粒子的相互作用，表征圖像的一個或更多個像素。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中成像器選自電荷耦合器件，互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件，其他半導(dǎo)體襯底，例如，除了很多其他可以使用的襯底以外，硅-鍺、鍺、藍寶石硅、砷化鎵銦、碲鎘汞，或砷化鎵襯底，及其組合。30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述放射源包括放射性材料、放射性同位素及其組合，其中所述高能粒子被檢測到。31.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括確定檢測到的高能粒子的數(shù)量和能量。32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述檢測到的高能粒子的數(shù)量和能量基于所述成像器的所述一個或更多個像素的電荷改變。33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述電荷改變被量化以確定檢測到的所述放射性材料的類型。34.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述表征還基于所述成像器提供的圖像。35.如權(quán)利要求28所述的方法，其中基于所述圖像的所述表征提供對所述高能粒子源的所述位置的視覺確定。36.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述表征還包括檢查對所述高能粒子的誤肯定檢測。37.如權(quán)利要求28所述的方法，其中通過所述成像器對高能粒子的所述檢測包括警報。全文摘要使用來自基于光敏半導(dǎo)體的成像器中的像素的數(shù)字圖像或電荷來檢測放射性材料所發(fā)射的伽瑪射線和能量粒子?？梢允褂枚喾N方法來識別由高能伽瑪射線引入到數(shù)字圖像和視頻圖像中的像素尺度偽像?？梢允褂脤λ鰣D像或像素中的偽像的統(tǒng)計測試和其他比較來防止對伽瑪射線的誤肯定檢測。該系統(tǒng)的靈敏度可以被用于檢測在超過50米的距離處的放射性材料。先進的處理技術(shù)允許梯度搜索更精確地確定源的位置，同時可以使用其他操作來識別具體的同位素。不同成像器的協(xié)調(diào)和網(wǎng)絡(luò)警報允許所述系統(tǒng)將非放射性物體與放射性物體分離。文檔編號G01T1/167GK101166996SQ200680014352公開日2008年4月23日申請日期2006年2月26日優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日發(fā)明者E·P·魯本斯坦申請人:先進燃料研究股份有限公司