[發明專利]基于病床運動信息的掃描運動監測方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202110188324.2
• 申請日: 2021-02-19
• 公開（公告）號: CN112545543B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 曾凱;馮亞崇
• 申請（專利權）人: 南京安科醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

1.一種基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于，包括步驟：

步驟一、相機校準：在CT掃描機架的預設位置上設置用于采集掃描孔徑內的病人待檢測部位的圖像的攝像機，對攝像機進行幾何校準，確定攝像機的內部參數和外部參數，內部參數為攝像機的內部幾何和光學特征，外部參數為攝像機坐標系三維位置和方向，建立成像模型，確定攝像機坐標系統與世界坐標系的變換矩陣；

步驟二、圖像監測：掃描過程中，通過攝像機對掃描孔徑內的待檢測部位進行連續監測和圖像采集，得到彩色圖像和深度圖像；

步驟三、圖像配準及特征點匹配：選擇相鄰幀獲取的彩色圖像和深度圖像，首先對每幀數據的彩色圖像和深度圖像配準對齊，然后對配準后的圖像進行特征點匹配；

步驟四、計算第一運動向量：計算特征點在世界坐標系中的位置和運動向量，記為第一運動向量；

步驟五、根據運動方向和運動速度來估計是否存在運動：計算掃描孔徑內的待檢測部位隨CT病床運動的運動向量，記為第二運動向量，第一運動向量和第二運動向量之差作為待檢測部位的絕對運動向量，將絕對運動向量與預設的閾值相比較，判斷待檢測部位是否存在運動；若存在運動則終止掃描或對掃描數據進行校正重建，若不存在運動則繼續掃描或對掃描數據進行常規重建。

2.根據權利要求1所述的基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于：所述步驟一中采用的校準方法為棋盤格方法，首先輸入棋盤格標定圖，然后找到棋盤格中角點，再計算攝像機內部參數、外部參數和畸變參數，根據成像模型和變換矩陣，對攝像機采集到的圖像進行校準，最后再對圖像進行畸變校正；經過畸變校正后圖像坐標到世界坐標的轉換公式如下：

其中M為攝像機的內參數矩陣，R為旋轉矩陣，為平移矩陣，s為深度信息；X，Y和Z為世界坐標系下空間點的歐式坐標，u和v為圖像坐標系下的點的齊次坐標。

3.根據權利要求2所述的基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于：所述步驟四中，描述特征點在世界坐標系中的位置和運動的第一運動向量的計算公式為：

其中，為第幀圖像、特征點在世界坐標系統中的位置，為該特征點在時刻的運動向量；

步驟五中，描述掃描孔徑內的待檢測部位隨CT病床運動的第二運動向量為：

其中，為CT病床速度，由掃描協議決定；

為相鄰兩幀采集圖像之間的時間間隔，則絕對運動向量為：

任意維度的絕對向量大于預設的閾值表示該方向存在運動。

4.根據權利要求1所述的基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于：所述步驟一中采用的校準方法為直線線性變換DLT方法、RAC方法或平面標定方法中的任一種。

5.根據權利要求1所述的基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于：所述步驟三中采用SURF方法完成定位局部特征點和特征點匹配。

6.根據權利要求4所述的基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于：理想情況下，預設的閾值為0；若存在噪聲和測量誤差，預設的閾值根據實際環境實驗測定。

7.一種CT掃描系統，其特征在于，包括：

CT投影數據獲取模塊，用于獲取病床上病人待檢測部位的投影數據；

相機圖像獲取模塊，用于CT檢測過程中，連續獲取病床上待檢測部位的彩色圖像和深度圖像；

計算模塊，用于對彩色圖像和深度圖像進行圖像配準和特征點匹配，并計算出用于描述特征點在世界坐標系中位置和運動變化的第一運動向量；且根據病床速度信息，計算用于描述待檢測部位隨病床運動變化的第二運動向量；然后計算出第一運動向量和第二運動向量的差值，作為絕對運動向量，并比較絕對運動向量與閾值的差異；

控制模塊，發出對應的控制指令給其它功能模塊；

運動檢測模塊，用于根據絕對運動向量與閾值的差異判斷被檢測對象是否運動；并根據判斷結果向控制模塊發出是否進行中止掃描或繼續掃描的信息。

8.一種存儲介質，其特征在于：所述存儲介質存儲有至少一個可被處理器執行的指令，其中至少一個指令被處理器執行時，用于執行如權利要求1至6中任一所述基于病床運動信息的掃描運動監測方法。