Brevet FR3130367A1 — publié le 20230616

L’invention concerne un procédé d’estimation d’une distance entre un détecteur du type caméra Compton (10) et une source de rayonnement gamma (S). Le procédé comprend la récupération d’un ensemble de signaux relatifs à la réception de photons gamma (γ1, γ2, γ3) émis par la source (S) ; la détermination pour chacun des photons gamma (γ1, γ2, γ3) d’un cône de réponse (C1, C2, C3) ; la définition d’au moins deux plans d’interception (P1, P2, P3) disposé à une distance respective (D1, D2, D3) du détecteur (10) ; la détermination des ellipse d’interception correspondant à l’interception des cône de réception (C1, C2, C3) avec chaque plan d’interception (P1, P2, P3); calcul d’une valeur de vraisemblance respective à partir desdites ellipses. Figure pour l’abrégé : figure 2 Procédé d’estimation d’une distance entre un dispositif du type caméra Compton et une source de rayonnement gamma, programme d’ordinateur et ensemble d’imagerie Compton. L’invention concerne le domaine technique de la caractérisation des sources de rayonnement gamma et plus particulièrement celui de la détection desdites sources de rayonnement gamma. L’invention a ainsi plus précisément pour objet un procédé d’estimation d’une distance entre un détecteur du type caméra Compton et une source de rayonnement gamma, un programme d’ordinateur permettant la mise en œuvre d’un tel procédé, un stockage informatique comprenant ledit programme et un ensemble d’imagerie Compton. État de l’art antérieur Lors de l’inspection de lieu susceptible de comporter des sources radioactives de rayonnement gamma, afin d’assurer la sécurité du personnel destiné à travailler sur ledit lieu et/ou encore de cartographier les objets/éléments contaminés, il est nécessaire de détecter et déterminer le positionnement des sources de rayonnement gamma. Une telle détection et une telle détermination peut être notamment obtenues à partir de caméra Compton. Néanmoins, avec les caméras Compton, outre le fait que les images fournies ne sont pas toujours précises, il manque l’information concernant la distance entre la caméra Compton et la source. De ce fait la détermination du positionnement des sources de rayonnement gamma fournie par la caméra Compton n’est pas totalement adaptée. Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu du document FR 3 097 656 d’utiliser deux caméras Compton (ou de réalisé deux imageries en deux positions différentes avec la même caméra) pour fournir une imagerie 3 dimensions et donc déterminer un positionnement plus précis de la source de rayonnement gamma. Si une telle possibilité permet d’obtenir un positionnement plus précis, l’utilisation d’un tel procédé est plus contraignante (nécessité d’imager en deux emplacements différents) et, dans le cas où il est nécessaire de prévoir deux caméras Compton, plus onéreux à mettre en œuvre. Ainsi, il y aurait un intérêt de fournir un moyen d’obtenir une meilleure précision dans le positionnement d’une source de rayonnement gamma à partir d’une simple caméra Compton sans qu’il soit nécessaire de la manipuler pour obtenir une imagerie en deux emplacements différents. L’invention vise à résoudre le problème susmentionné et a ainsi pour objet de fournir un procédé permettant de fournir une information sur le positionnement d’une source de rayonnement gamma à partir d’un seul détecteur du type caméra Compton sans qu’il soit nécessaire d’imager en deux emplacements distincts. L’invention concerne à cet effet un procédé d’estimation d’une distance entre un détecteur du type caméra Compton et une source de rayonnement gamma, le procédé comprenant les étapes suivantes : A) récupération à partir du détecteur du type caméra Compton d’un ensemble de signaux relatif à la réception de photons gamma émis par la source de rayonnement gamma, B) détermination pour chacun des photons gamma et à partir des signaux correspondant d’un cône de réponse associé audit photon gamma, C) définition d’au moins deux plans d’interception chacun disposé à une distance respective du détecteur du type caméra Compton et étant parallèle à un plan du détecteur du type caméra Compton, D) pour chaque photon gamma et pour chacun des plan d’interception, détermination d’une ellipse d’interception correspondant à l’interception du cône de réception pour ledit photon gamma avec ledit plan d’interception, E) pour chacun des plans d’interception et à partir des ellipses d’interception déterminées pour ledit plans d’interception, calcul d’une valeur de vraisemblance respective, F) détermination à partir des valeurs de vraisemblance calculée le plan d’interception qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma, la distance estimée entre la source et le détecteur du type caméra Compton correspondant à la distance entre ledit plan le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma. Avec un tel procédé il est permis de déterminer une distance estimée entre le détecteur du type caméra Compton et la source de rayonnement gamma. Ainsi, sur la base de cette distance estimée et de l’imagerie Compton fournie par le détecteur de type caméra Compton, il est aisé de déterminer un positionnement estimé de la source de rayonnement gamma ceci avec un seul détecteur et sans qu’il soit nécessaire de déplacer le détecteur de type caméra Compton. La mise en en œuvre du détecteur du type caméra Compton s’en trouve facilitée. Par valeur de vraisemblance il est entendu ci-dessus et dans le reste de ce document une valeur relative au plan d’interception qui présente respectivement un maximum/ minimum lorsque le plan intercepte la source de rayonnement gamma et un minimum/ maximum lorsque le plan est à distance de ladite source de rayonnement gamma. On notera que selon une possibilité de l’invention, une telle valeur de vraisemblance peut correspondre à une distance entre les ellipses d’interception associées audit plan et un point d’interception dudit plan avec une direction estimée de la source de rayonnement gamma, ladite valeur étant alors minimum lorsque les distances entre ellipse d’interception/ point d’interception sont minimales et donc que le plan d’interception intercepte la source de rayonnement gamma. L’étape E) de calcul de la valeur de vraisemblance peut comprendre les sous-étapes suivantes : E1) Pour chaque plan d’interception et à partir des signaux correspondant aux photons gamma, détermination d’un point d’interception estimé entre une direction estimée de la source de rayonnement gamma et ledit plan d’interception, E2) pour chaque photon gamma et pour chacun des plans, calcul de la distance minimale entre l’ellipse d’interception dudit photon gamma et le point d’interception, la distance minimale entre une ellipse d’interception et le point d’interception étant définie comme une distance négative lorsque le point d’interception est contenu dans ladite ellipse d’interception, E3) pour chacun des plans et à partir de l’ensemble des distances minimales calculées pour ledit plan, calcul de la valeur de vraisemblance de ce même plan à partir desdites distances minimales. Une telle étape de calcul permet de fournir une valeur de vraisemblance particulièrement adaptée. En effet, les inventeurs ont identifiés que lorsque la source de rayonnement gamma était interceptée par un plan, les ellipses d’interception dudit plan se croisent au niveau de la source de rayonnement gamma. Ainsi, dans une telle configuration, les distances minimales entre les ellipses d’interception et le point d’interception estimé sont donc sensiblement nulles. Ainsi, en basant la valeur de vraisemblance sur ces distances, il est aisé d’identifier le plan le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma puisque c’est celui présentant les distances minimales les plus faibles. Lors de l’étape E3) de calcul de la valeur de vraisemblance de ce même plan peut être une distance minimale médianes entre les ellipses d’interception et le point d’interception pour ledit plan, lors de l’étape F) de détermination à partir des valeurs de vraisemblance calculée le plan d’interception qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma, le plan d’interception qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma étant déterminée comme étant celui qui présente, en valeur absolue, la valeur de vraisemblance la plus faible. Une telle valeur médiane sera faible lorsque les distance minimale médianes entre les ellipses d’interception et le point d’interception seront également faibles, c’est-à-dire lorsque ledit plan intercepte la source de rayonnement gamma. De ce fait un tel choix de valeur de vraisemblance est particulièrement adapté. Lors de l’étape de détermination, pour chacun des plans d’interception, du point d’interception estimé entre une direction estimée de la source de rayonnement gamma et ledit plan d’interception, le point d’interception peut être déterminé à partir des ellipses d’interception dudit plan, ledit point d’interception étant préférentiellement calculé à partir d’un calcul de barycentres d’au moins une partie desdites ellipses d’interception. De tels calculs permettent d’identifier le point d’interception pour chacun des points de manière simple sans avoir à faire appel aux algorithmes de reconstruction d’image de l’art antérieur. Les étapes C) à E) peuvent être répétées, lors de l’étape de définition d’au moins deux plans d’interception, il est défini au moins trois plans d’interception, lesdits plans d’interception étant choisis, dans le cas où l’étape C) est précédée par une étape E), avec une distance respective comprise dans une plage de distances délimitée par les deux distances associées aux deux plans les plus susceptibles d’intercepter la source de rayonnement gamma, lesdites deux distances associées aux deux plans les plus susceptibles d’intercepter la source de rayonnement gamma étant incluse dans ladite plage de distances Avec une telle approche, il est possible d’identifier le plan le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma avec un nombre de plan à calculer réduit. Il peut en outre être prévu après l’étape F) de détermination du plan d’interception qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma, une étape de fourniture d’une image gamma corrigée sur la base de la distance estimée à l’étape E). Une telle image gamma corrigée est particulièrement adaptée pour identifier la direction de la source. En effet, la prise en compte de la distance estimé à partir du procédé selon l’invention permet d’améliorer significativement la sensibilité en direction de l’image et permet donc bien identifié la direction de la source de rayonnement gamma. Il peut être prévu préalablement à l’étape A) une étape de A’) d’étalonnage du dispositif détecteur du type caméra Compton consistant à mettre en œuvre les étapes A) à F) avec une pluralité de source de référence disposée à différente distance de manière à fournir une fonction de correction de distance, lors de l’étape F) de détermination du plan d’interception qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma, la distance estimée entre la source et le détecteur du type caméra Compton correspondant à la distance entre ledit plan le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma peut être une distance corrigée à partir de la fonction de correction de distance. De cette manière, il est possible de fournir une distance corrigée plus proche de la distance réelle entre la source de rayonnement gamma et le détecteur de type caméra Compton. L’invention concerne en outre un programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur. Un tel programme d’ordinateur permet la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention et donc de bénéficier des avantages qui y sont associés. L’invention concerne en outre Ensemble d’imagerie Compton comprenant : - un détecteur de type camera Compton configuré pour recevoir des photons gamma et pour fournir, pour chaque réception d’un photon gamma, des signaux relatifs à ladite réception, - unité de calcul configurée pour : o récupérer à partir du détecteur du type caméra Compton d’un ensemble de signaux relatif à la réception de photons gamma émis par la source de rayonnement gamma, o déterminer pour chacun des photons gamma et à partir des signaux correspondant d’un cône de réponse associé audit photon gamma, o définition d’au moins deux plans d’interception chacun disposé à une distance respective du détecteur du type caméra Compton, o pour chaque photon gamma et pour chacun des plan d’interception, déterminer une ellipse d’interception correspondant à l’interception du cône de réception pour ledit photon gamma avec ledit plan, o pour chacun des plans d’interception et à partir des ellipses d’interception déterminées pour ledit plans d’interception, calcul d’une valeur de vraisemblance respective, o déterminer à partir des valeurs de vraisemblance calculée le plan d’interception qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma, la distance estimée entre la source et le détecteur du type caméra Compton correspondant à la distance entre ledit plan le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma. Un tel ensemble permet la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention et donc de bénéficier des avantages qui y sont associés. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre un ensemble d’imagerie Compton selon l’invention. illustre un détecteur du type caméra Compton selon l’invention lors de la réception d’un photon gamma émis par une source de rayonnement gamma. illustre le principe de détermination d’une distance estimée entre la source de rayonnement gamma et le détecteur de type caméra Compton. illustre un exemple de répartition des ellipses d’interceptions pour un premier plan. illustre un exemple de répartition des ellipses d’interceptions pour un deuxième plan. illustre un exemple de répartition des ellipses d’interceptions pour un troisième plan. illustre un exemple de répartitions de distance minimale attendues pour trois plans différents lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention. illustre la détermination d’une fonction de correction de distance déterminée dans le cadre d’une étape d’étalonnage selon l’invention, illustre une image Compton dans un plan θ/φ obtenue dans le cadre d’une imagerie Compton classique pour une source disposée à 15 cm du détecteur du type caméra Compton. illustre une image Compton en coordonnées cartésiennes corrigée obtenue pour cette même source de rayonnement gamma, la distance estimée avec le procédé selon l’invention ayant été utilisée pour ladite correction. illustre un détecteur du type caméra Compton selon l’invention lors de la réception d’un photon gamma émis par une source de rayonnement gamma, dans lequel il est figuré l’électron de recul pouvant être utilisé dans le cadre d’un procédé d’estimation d’une distance non compris dans l’invention. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n’étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. Procédé d’estimation d’une distance entre un détecteur du type caméra Compton (10) et une source de rayonnement gamma (S), le procédé comprenant les étapes suivantes : récupération à partir du détecteur du type caméra Compton (10) d’un ensemble de signaux relatif à la réception de photons gamma (γ1, γ2, γ3) émis par la source de rayonnement gamma (S), détermination pour chacun des photons gamma (γ1, γ2, γ3) et à partir des signaux correspondant d’un cône de réponse (C1, C2, C3) associé audit photon gamma (γ1, γ2, γ3), définition d’au moins deux plans d’interception (P1, P2, P3) chacun disposé à une distance respective (D1, D2, D3) du détecteur du type caméra Compton (10) et étant parallèle à un plan du détecteur du type caméra Compton, pour chaque photon gamma (γ1, γ2, γ3) et pour chacun des plan d’interception (P1, P2, P3), détermination d’une ellipse d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) correspondant à l’interception du cône de réception (C1, C2, C3) pour ledit photon gamma (γ1, γ2, γ3) avec ledit plan d’interception (P1, P2, P3), pour chacun des plans d’interception (P1, P2, P3) et à partir des ellipses d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) déterminées pour ledit plans d’interception (P1, P2, P3), calcul d’une valeur de vraisemblance respective, détermination à partir des valeurs de vraisemblance calculée le plan d’interception (P2) qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S), la distance estimée entre la source de rayonnement gamma (S) et le détecteur du type caméra Compton (10) correspondant à la distance (D2) entre ledit plan d’interception (P2) le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S). Procédé d’estimation selon la revendication 1, dans lequel l’étape E) de calcul de la valeur de vraisemblance comprend les sous-étapes suivantes : E1) Pour chaque plan d’interception (P1, P2, P3) et à partir des signaux correspondant aux photons gamma (γ1, γ2, γ3), détermination d’un point d’interception (I1, I2, I3) estimé entre une direction estimée de la source de rayonnement gamma (S) et ledit plan d’interception (P1, P2, P3), E2) pour chaque photon gamma (γ1, γ2, γ3) et pour chacun des plans, calcul des distances minimales entre l’ellipse d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) dudit photon gamma (γ1, γ2, γ3) et le point d’interception (I1, I2, I3), la distance minimale entre une ellipse d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) et le point d’interception étant définie comme une distance négative lorsque le point d’interception est contenu dans ladite ellipse d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3), E3) pour chacun des plans (P1, P2, P3) et à partir de l’ensemble des distances minimales calculées pour ledit plan (P1, P2, P3), calcul de la valeur de vraisemblance de ce même plan (P1, P2, P3) à partir desdites distances minimales. Procédé d’estimation selon la revendication 2 dans lequel lors de l’étape E3) de calcul de la valeur de vraisemblance de ce même plan (P1, P2, P3) est une distance minimale médianes entre les ellipses d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) et le point d’interception (I1, I2, I3) pour ledit plan (P1, P2, P3), dans lequel lors de l’étape F) de détermination à partir des valeurs de vraisemblance calculée le plan d’interception (P2) qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S), le plan d’interception (P2) qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S) est déterminée comme étant celui qui présente, en valeur absolue, la valeur de vraisemblance la plus faible. Procédé d’estimation selon la revendication 2 ou 3, dans lequel lors de l’étape de détermination, pour chacun des plans d’interception (P1, P2, P3), du point d’interception (I1, I2, I3) estimé entre une direction estimée de la source de rayonnement gamma (S) et ledit plan d’interception (P1, P2, P3), le point d’interception est déterminé à partir des ellipses d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) dudit plan (P1, P2, P3), ledit point d’interception étant préférentiellement calculé à partir d’un calcul de barycentres d’au moins une partie desdites ellipses d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3). Procédé d’estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l’étape E) de calcul de la valeur de vraisemblance comprend la mise en œuvre d’un réseau de neurones artificiels configuré pour fournir pour chaque plan (P1, P2, P3) une valeur de vraisemblance liée à la distance entre chacune ellipses (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) associées audit plan (P1, P2, P3) et un point d’interception (I1, I2, I3) estimée entre une direction estimée de la source de rayonnement gamma (S) et ledit plan d’interception (P1, P2, P3). Procédé d’estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les étapes C) à E) sont répétées, lors de l’étape de définition d’au moins deux plans d’interception (P1, P2, P3), il est définie au moins trois plans d’interception (P1, P2, P3), lesdits plans d’interception (P1, P2, P3) étant choisis, dans le cas où l’étape C) est précédée par une étape E), avec une distance (D1, D2, D3) respective comprise dans une plage de distances délimitée par les deux distances associées aux deux plans les plus susceptibles d’intercepter la source de rayonnement gamma (S), lesdites deux distances associées aux deux plans les plus susceptibles d’intercepter la source de rayonnement gamma (S) étant incluse dans ladite plage de distances. Procédé d’estimation selon l’une quelconque des revendication 1 à 6 dans lequel il est en outre prévu après l’étape F) de détermination du plan d’interception (P2) qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S), une étape de fourniture d’une image gamma corrigée sur la base de la distance estimée à l’étape E). Procédé d’estimation selon l’une quelconques des revendication 1 à 7, dans lequel il est prévu préalablement à l’étape A) une étape de A’) d’étalonnage du dispositif détecteur du type caméra Compton (10) consistance à une mettre en œuvre les étapes A) à F) avec une pluralité de source de référence disposée à différente distance de manière à fournir une fonction de correction de distance, dans lequel, lors de l’étape F) de détermination du plan d’interception (P2) qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S), la distance estimée entre la source (S) et le détecteur du type caméra Compton (10) correspondant à la distance (D2) entre ledit plan (P2) le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S) est une distance corrigée à partir de la fonction de correction de distance. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. Ensemble d’imagerie Compton (1) comprenant : un détecteur de type camera Compton (10) configuré pour recevoir des photons gamma (γ1, γ2, γ3) et pour fournir, pour chaque réception d’un photon gamma (γ1, γ2, γ3), des signaux relatifs à ladite réception, une unité de calcul (20) configurée pour : o récupérer à partir du détecteur du type caméra Compton (10) d’un ensemble de signaux relatif à la réception de photons gamma (γ1, γ2, γ3) émis par la source de rayonnement gamma (S), o déterminer pour chacun des photons gamma (γ1, γ2, γ3) et à partir des signaux correspondant d’un cône de réponse (C1, C2, C3) associé audit photon gamma (γ1, γ2, γ3), o définition d’au moins deux plans d’interception (P1, P2, P3) chacun disposé à une distance respective (D1, D2, D3) du détecteur du type caméra Compton (10), o pour chaque photon gamma (γ1, γ2, γ3) et pour chacun des plan d’interception (P1, P2, P3), déterminer une ellipse d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) correspondant à l’interception du cône de réception (C1, C2, C3) pour ledit photon gamma (γ1, γ2, γ3) avec ledit plan (P1, P2, P3), o pour chacun des plans d’interception (P1, P2, P3) et à partir des ellipses d’interception (E1,1, E2,1, E3,1, E1,2, E2,2, E3,2, E1,3, E2,3, E3,3) déterminées pour ledit plans d’interception (P1, P2, P3), calcul d’une valeur de vraisemblance respective, o déterminer à partir des valeurs de vraisemblance calculée le plan d’interception (P2) qui est le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S), la distance estimée entre la source (S) et le détecteur du type caméra Compton (10) correspondant à la distance (D2) entre ledit plan (P2) le plus susceptible d’intercepter la source de rayonnement gamma (S).