利用视觉系统检测 X 射线剂量计徽章 - HELMHOLTZ-ZENTRUM

在德国，政府有责任检测可能接触辐射的人员所佩戴的 X 射线剂量计。只有少数机构有资格执行此类任务。其中，Helmholtz-Zentrum（德国慕尼黑）每月负责分析大约 120000 个胶片徽章剂量计。

此前，这 120000 个胶片徽章是人工进行评估。为加快检测速度并提高可靠性，Helmholtz-Zentrum 开发了一套机器视觉系统来自动检测这些胶片。首先将每个剂量计徽章的胶片贴在粘性塑料薄膜上，卷成卷。然后将这个卷安装在视觉系统上，以便自动检测每张胶片（见图）。为了分析每张胶片，将 Kappa optronics（德国格莱兴）的 DX4 285 FireWire 相机安装在胶片卷上方。接着将相机数据传输到 PC，使用 MVTec Software（德国慕尼黑）的 HALCON 9.0 进行处理。然后使用 AMD（美国加利福尼亚州森尼韦尔）ATIFire GL V3600 显卡，在 Eizo（日本石川市）FlexScan MX 190 S 显示器上显示处理得到的高动态范围图像。在测量胶片的光学密度之前，必须先确定其存在和方向。在每张胶片在相机系统视野下移动时，使用 HALCON 基于形状的匹配算法来执行这项存在和方向任务的计算。同时使用相机和密度计来测量胶片的光学密度。

密度计可对胶片上七个点的亮度进行高精度测量，用于标定每张胶片图像的相机测量结果。为了增加胶片灰度图像的动态范围，对曝光时间不同的两张图像进行计算，将其组合成一张高动态范围图像。背景照明不均匀，因此执行阴影校正以消除照明变化。通过平场校正消除由像素间灵敏度变化引起的任何镜头渐晕和变化。使用线性代数函数将光学密度转换为光子剂量，计算胶片暴露的 X 射线剂量。

每个胶片读数必须与每块徽章对应的唯一样本编号相关联。由于这些数字存储在胶片材料上，因此需要使用 HALCON 训练大约 10000 个字符并保存到 OCR 数据库。识别胶片后，系统还必须检测盛装胶片所用的剂量计暗盒类型。每个暗盒使用的 X 射线过滤器不同，所以投射在胶片上的阴影可能是矩形，也可能是圆形。因此，可以通过这些阴影的灰度分析来检测盛装胶片的不同类型暗盒之间的差异。为了查明 X 射线曝光的具体原因，还对系统进行了编程，以检测是否有胶片显影错误或 X 射线污染导致的曝光。如果成像系统检测到污染事件，则由人工进行报告。

作者：Andy Wilson

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