科创中国

核技术广泛应用于各行各业，推动了国民经济建设和发展。伴随着核技术的发展， 一系列核事故的发生引起了巨大的安全问题和公众关注，因此核辐射监测是一种重要且 必要的核安全保障和核应急的重要手段。基于 X/gamma 射线可直接与 CCD/CMOS 半导 体探测器发生作用产生电信号这一原理，本团队研究了基于 CCD/CMOS 摄像头进行核 辐射探测的方法，利用广泛存在的智能手机和监控摄像头，实现一种低成本易于推广的 核辐射监测手段，帮助公众及有关部门实现核辐射监测。 首先基于智能手机，开发应用程序，调用手机摄像头进行录像，采用帧间差分和阈 值判断的方法对视频图像进行实时处理，实现遮光条件下核辐射事件的甄别；进一步的 用手指遮挡摄像头实现核辐射和心率的同时测量，提高了应用程序的功能性、方便性和 趣味性，有利于未来的推广应用。其次基于监控摄像头，在不遮光和含运动物体的条件 下进行测量，通过对视频图像的预处理、帧间差分、运动物体识别和扣除、阈值判断等 算法去除可见光和运动物体干扰， 实现在监控摄像头正常工作下的核辐射(X/γ射线)；进 一步地，采用图像融合方法、深度学习算法以及行人重识别算法。

1. 具有自主知识产权， 研究成果已授权发明专利 4 项，软件著作权 2 项, 申请 4 项; 2. 成果来源：国家自然科学基金面上项目：基于监控摄像头 CCD/CMOS 传感器的 智能核辐射监测技术研究；中央高校基本科研业务费项目：智能核辐射成像系统研究。 3. 技术先进性： 国际先进,现有核辐射探测/监测设备主要基于闪烁探测器、气体探 测器、半导体探测器等，存在功能单一、 价格昂贵等特点，推广具有局限性， 公众也不 会为了小概率事件专门购买传统剂量仪设备。 CCD/CMOS 传感器相比于传统的探测器， 体积小，直接探测 X/γ射线灵敏度低，但 CCD/CMOS 传感器广泛存在于智能手机和监 控摄像头中，因此近年来使用 CCD/CMOS 进行核辐射探测成为了一个新的方向。目前 相关研究都需要遮蔽 CCD/CMOS 摄像头的镜头，对遮光后拍摄的照片或视频进行核辐 射事件提取，丢失原始信息严重，应用场景单一，本团队成果能够实现在监控场景下进 行核辐射探测， 无需进行遮蔽摄像头镜头， 能够充分利用摄像头原始数据进行实验分析。

1. 基于摄像头的 CCD/CMOS 传感器实现在监控场景下(不遮蔽摄像头)的核辐射 直接探测。

使用摄像头上的 CCD/CMOS 光学成像传感器对核辐射进行直接探测是近年来的一 种新型探测方法，但目前相关研究都需要遮蔽摄像头的镜头，对遮光后拍摄的照片或视 频进行核辐射事件提取，基于阈值比较等简易方法甄别辐射事件。本项目开创性地使用 摄像头在未遮光情况下，对核辐射进行直接探测，既保留监控信息又能实现核辐射事件 甄别。

2. 结合图像融合算法和深度神经网络，快速高效完成核辐射识别。

由于监控图像分辨率较高、视频数据量庞大， 对每一帧图像进行像素级的图形算法 运算，将会产生巨大的计算负荷。结合图像融合算法构造训练数据和测试数据，用于对 大量图像处理有良好性能表现的卷积神经网络模型训练和测试，得到具有特定权值结点 的网络模型。将训练得到的模型用于实时探测， 只需输入图像， 便可迅速得到识别结果。

3. 结合行人重识别技术，可实现多终端全方位的辐射事件监测网络。

魏清阳副教授，博士生导师，长期从事核辐射探测与识别技术、核医学成像设备及 方法、肿瘤放射治疗剂量计算、运动监测、医学图像校正、重建和后处理、特征信号提 取等领域的研究。现任北京市工业波谱成像工程技术研究中心副主任，中国核学会核仪 器分会理事，中国国家核仪器设备产业技术创新联盟理事、国家核仪控产业技术创新战 略联盟理事、中国医学装备协会核医学装备与技术专业委员会委员、IEEE Senior Member。 主持自然科学基金面上项目、青年项目和国防重点实验室基金等项目 10 余项。申请人已 在本领域重要期刊和国际会议上发表 SCI/EI 收录论文 50 余篇，包括 IEEE Trans Nucl Sci， Nucl Instrμm Meth A, Phys Med Biol 等。申请中国发明专利 30 余项，已授权 30 项，主 要涉及核辐射探测与成像领域。

1. 可向涉核单位提供核辐射监测产品，如医院、核辐射监测站、核电站等。

2. 可向公共交通部门销售系统软硬件产品，如机场、火车站、地铁。

3. 可通过 APP 推广实现广告收入(试用版本进行推广)；升级版 APP 付费。

4. 与军政部门合作，在军工领域开拓市场。

经济效益分析：

该项目开发的专利和产品具有低成本的特点， 因此具有较高的利润空间和竞争优势， 特别是在医院、公共交通以及军事领域。

目前处于何种研发阶段： ☒研发 ☐小试 ☐中试 ☐小批量生产 ☐产业化； 样机： ☒ 有 ☐无 其他：□如选择“其他”，请说明：。

已投入成本： 50 万。

推广应用情况：已开发国内首款基于手机摄像头进行核辐射探测和心率监测的手机 APP ，可在移动终端进行下载安装并进行体验。

期望技术转移成交价格(大概金额)：500 万。