[發(fā)明專利]一種改進CBCT幾何參數(shù)標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910318861.7
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110084855B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮漢升;李實;尹朋飛;楊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥中科離子醫(yī)學技術(shù)裝備有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種改進CBCT幾何參數(shù)標定方法，其特征在于，該方法的步驟如下：

1)按要求設(shè)計體模，體模中鋼球位置誤差在±0.001毫米以內(nèi)；

2)360度全扇掃描，按順時針或逆時針方向依次采集體模的投影圖像；

3)對投影圖像進行特征點檢測與追蹤，每一幀圖像中檢測的特征點形成上下兩個橢圓，按順時針方向?qū)μ卣鼽c坐標進行重新排序，再以差幀的方法追蹤特征點，保證特征點一一對應，并在每副圖像中利用檢測到的特征點坐標擬合成兩個橢圓，橢圓方程為：

a(x-u₀)²+b(y-v₀)²+2c(x-u₀)(y-v₀)＝1；

其中，a、b、c為橢圓參數(shù)，u₀、v₀為橢圓中心坐標；

4)根據(jù)投影圖像建立空間坐標系；

5)計算實際平板相對虛擬平板之間的旋轉(zhuǎn)角度及初步計算

6)利用已知參數(shù)和初值進一步優(yōu)化估計得到精確解；

7)利用在步驟5)、6)中計算的參數(shù)關(guān)系，計算世界坐標系和投影圖像之間的變換關(guān)系；

所述步驟5)的具體計算步驟如下：

5-1)面內(nèi)轉(zhuǎn)角η利用如下公式計算：

其中記代表點P_p與點P_q的距離，A(p，q)為直線p，q之間夾角；P₁，P₂分別為兩個橢圓中心；P_a是射線源在虛擬平面的投影點，其值可由以下公式獲得：

5-2)使用以下公式計算θ和φ角度：

其中a_k、b_k、c_k、ε_k分別為特征點擬合的橢圓參數(shù)；其中P_φ＝(u_φ,v_φ)為兩個橢圓長軸所在直線交點，與現(xiàn)實平板繞Y軸旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)；P_θ＝(u_θ,v_θ)為橢圓最兩側(cè)點連線構(gòu)成的交點，與現(xiàn)實平板繞X軸旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)，其變換矩陣為：

5-3)計算射線源在各個坐標系中的坐標位置，通過以下計算公式可以粗略計算出射線源在各個坐標系中的位置：

其中分別代表射線源在虛擬坐標系和體模坐標系下的位置；

步驟6)中得到精確解的具體步驟如下：

6-1)特征點位于虛擬坐標系下的坐標可表示為：

6-2)設(shè)以體模為基準，圖像旋轉(zhuǎn)角度為t，由投影關(guān)系可得射線源到體模坐標點的向量和射線源到投影點的坐標的向量對應成比例，得到兩個比例關(guān)系；每一幀圖像由特征點為已知量和步驟5)中得到的θ，φ，η為參數(shù)，使用Levenberg-Marquardt非線性優(yōu)化算法進行參數(shù)估計，以步驟5)中計算的結(jié)果為初值，t以上一幀計算的結(jié)果為初值，估計精確值；

步驟7)中計算世界坐標系和投影圖像之間的變換關(guān)系的具體步驟如下：

7-1)每一幀計算一個射線源位置坐標，在步驟6)中計算的相對體模旋轉(zhuǎn)的前提下，得到射線源在360度旋轉(zhuǎn)掃描下的運動軌跡；

7-2)以第一幀射線源方向為參考方向，射線源軌跡將形成一個偏心圓，圓心即為等中心點；

7-3)利用已知參數(shù)，以等中心點為中心構(gòu)成新的世界坐標系，進行坐標系參數(shù)變換。