[發明專利]一種改進CBCT幾何參數標定方法

有效

• 申請號: 201910318861.7
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110084855B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 馮漢升;李實;尹朋飛;楊洋
• 申請（專利權）人: 合肥中科離子醫學技術裝備有限公司
• 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權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種改進的CBCT幾何參數標定方法，通過空間幾何關系找到不同坐標系下的變換關系，以參數估計的方法提高標定參數的精確值。解析幾何和特征點迭代優化相結合的方式精確計算標定參數，迭代估計方法的引入在提高精度的前提下也克服現有算法在標定過程對標定體模位置的要求，達到忽略體模位置而精確標定參數的目的。

技術領域

本發明涉及醫學物理技術領域，具體涉及一種改進CBCT幾何參數標定方法。

背景技術

CBCT圖像引導系統主要用于輔助引導質子腫瘤治療，通過與計劃CT圖像進行配準獲取患者擺位誤差。因此CT圖像和患者的位置坐標需要精確定位。

現有的標定算法大多假設標定體模旋轉，而投影裝置固定不變。但是對于CBCT裝置此類方法在實際應用中存在先天上的缺陷。符合此類要求的CBCT標定算法，通過設計特定的標定體模，計算各種情況下參數變化，但是對于實際場景考慮不夠全面，部分參數計算存在誤差。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明的目的在于提供一種改進CBCT幾何參數標定方法。

本發明所要解決的技術問題為：

(1)如何進行部分參數的優化。

(2)如何適配實際應用場景。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種改進CBCT幾何參數標定方法，該方法的步驟如下：

1)按要求設計體模，體模中鋼球位置誤差在±0.001毫米以內；

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，按順時針方向對特征點坐標進行重新排序，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，u₀、v₀為橢圓中心坐標；

4)根據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角度及初步計算

6)利用已知參數和初值進一步優化估計得到精確解；

7)利用在步驟5)、6)中計算的參數關系，計算世界坐標系和投影圖像之間的變換關系。

進一步的，所述步驟5)的具體計算步驟如下：

5-1)面內轉角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：