[發(fā)明專利]一種改進CBCT幾何參數(shù)標(biāo)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(xué)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(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種改進CBCT幾何參數(shù)標(biāo)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(biāo)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(yīng)，并在每副圖像中利用檢測到的特征點坐標(biāo)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(biāo)；

4)根據(jù)投影圖像建立空間坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)系中的坐標(biāo)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(biāo)系中的位置：

其中分別代表射線源在虛擬坐標(biāo)系和體模坐標(biāo)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(biāo)系下的坐標(biāo)可表示為：

6-2)設(shè)以體模為基準(zhǔn)，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(biāo)點的向量和射線源到投影點的坐標(biāo)的向量對應(yīng)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(biāo)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(biāo)，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(biāo)系，進行坐標(biāo)系參數(shù)變換。