一种X光机的参数标定方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种X光机的参数标定方法、装置及系统。该方法包括：控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像；记录不同设定旋转位置处，旋转臂的机械结构运动状态；根据不同设定旋转位置处，标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对旋转臂不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定；根据误差参数的标定结果，以及旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对X光机的实际扫描图像进行修正的动态修正矩阵。本发明专利技术实施例的技术方案实现了对X光机运动中产生的误差参数进行标定，为X光机的参数标定提供一种新的思路，通过利用误差参数标定结果对实际扫描图像进行校正，提高了三维重建后图像的质量。

Method, device and system for calibrating parameters of X ray machine

The embodiment of the invention discloses a method, a device and a system for calibrating the parameters of an X ray machine. The method includes: X control arm rotating scanning machine rotates around the standard phantom, get set calibration scan image multiple rotating position; recording the different set rotation position, the mechanical structure of the motion state of the rotating arm; according to different set rotation position, standard phantom calibration projection results in the scanned image the error parameter of the rotating arm, different mechanical structure under the condition of moving calibration; according to the calibration results, the error parameters, and the mechanical structure of the rotary arm motion, to generate the actual scanning image of X optical dynamic correction matrix correction. Technical scheme of the embodiment of the invention realizes the error of the parameters of X machine in motion calibration, which provides a new method for parameter calibration of X machine, by using the error calibration result of actual image correction, improves the image quality of 3D reconstruction.

【技术实现步骤摘要】
一种X光机的参数标定方法、装置及系统
本专利技术实施例涉及信号处理技术，尤其涉及一种X光机的参数标定方法、装置及系统。
技术介绍
在X光三维图像重建中，C型臂光源和探测器的运行轨迹是否符合预设轨迹直接影响重建图像的质量。C型臂系统运行过程中机械结构的抖动会使射线源至探测器的距离、射线源至旋转中心的距离、旋转中心位置等重要参数发生变化，导致投影图像出现缩放或是平移；或是出现投影采集角度与预设角度不同的情况，最终导致重建图像中出现伪影，严重影响图像重建质量。而机械结构的抖动缺乏观测手段，使得对这些因素的标定和校正较为困难。针对系统参数与设计目标之间的差异，传统的方式是针对静态状态下系统参数与设计目标之间的差异而进行的参数标定。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：传统的对系统结构参数进行标定的方法都是根据静态状态下系统参数与设计目标之间的差异而进行的标定，不能对系统运动产生的误差进行标定和校正。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种X光机的参数标定方法、装置及系统，以实现对X光机运动中产生的误差进行标定。第一方面，本专利技术实施例提供了一种X光机的参数标定方法，该方法包括：控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像；记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的机械结构运动状态；根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定；根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对所述X光机的实际扫描图像进行修正的动态修正矩阵。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种X光机的参数标定装置，用于执行本专利技术实施例所述的X光机的参数标定方法，该装置包括：标定扫描图像获取模块，用于控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像；运动状态记录模块，用于记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的机械结构运动状态；误差参数标定模块，用于根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定；动态修正矩阵生成模块，用于根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对所述X光机的实际扫描图像进行修正的动态修正矩阵。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种X光机的参数标定系统，该系统包括：旋转臂、相对设置于所述旋转臂之上的X光光源以及探测器、处理器、图像采集器件、运动状态采集部件以及标准体模；所述旋转臂，用于根据所述处理器发送的控制信号带动所述X光光源以及探测器围绕所述标准体模进行多个设定旋转角度的旋转；所述X光光源，用于向所述标准体模发送X光扫描信号；所述探测器，用于采集所述X光扫描信号在所述标准体模上的投影数据；所述图像采集器件，用于根据所述探测器采集的投影数据，生成标定扫描图像；所述运动状态采集部件，用于获取所述旋转臂的机械结构运动状态；所述处理器，用于控制所述旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像；记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的机械结构运动状态；根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定；根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对所述X光机的实际扫描图像进行修正的动态修正矩阵。本专利技术实施例提供的X光机的参数标定方法、装置及系统，通过控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，根据标准体模在多个旋转位置处的标定扫描图像中的投影结果对旋转臂的不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定，解决了传统的对系统结构参数进行标定的方法都是根据静态状态下系统参数与设计目标之间的差异而进行的标定，不能对系统运动产生的误差进行标定和校正的问题，实现了对X光机运动中产生的误差参数进行标定，为X光机的参数标定提供一种新的思路，通过利用误差参数标定结果对实际扫描图像进行校正，提高了三维重建后图像的质量。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种X光机的参数标定方法的流程图；图2a是本专利技术实施例二提供的一种X光机的参数标定方法的流程图；图2b是本专利技术实施例二提供的计算切向位移误差的各个参数的示意图；图2c是本专利技术实施例二提供的计算径向位移误差的各个参数的示意图；图3a是本专利技术实施例三提供的一种X光机的参数标定方法的流程图；图3b是本专利技术实施例三提供的一种标准体模的俯视图；图3c是本专利技术实施例三提供的一种标准体模的左视图；图3d是本专利技术实施例三提供的一种标准体模的主视图；图3e是本专利技术实施例三提供的在标准体模的投影图像中计算采集角度的各个参数的示意图；图4是本专利技术实施例四提供的一种X光机的参数标定方法的流程图；图5是本专利技术实施例五提供的一种X光机的参数标定方法的流程图；图6是本专利技术实施例六提供的一种X光机的参数标定装置的结构图；图7是本专利技术实施例七提供的一种X光机的参数标定系统的结构图；图8是本专利技术实施例七提供的一种具体应用场景中X光机的参数标定系统对应的标定方法的流程图；图9是本专利技术实施例七提供的一种具体应用场景中X光机的参数标定系统的结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。为了后文便于描述，首先将本专利技术实施例所使用的技术进行说明：首先，本专利技术实施例主要应用于对X光机的参数进行标定。X光机是采集医学图像的重要仪器。参数标定是一种减小系统误差的方法，主要是针对系统的结构参数对误差量进行标定，进而可以基于该标定的误差量设定合理的补偿量，以达到减小系统的测量误差的目的。专利技术人通过研究发现：现有的参数标定的方法是针对静态系统下的结构参数进行标定，不能实现对系统运动产生的误差进行标定，如果构造一个合理的标准体模，控制X光机旋转臂围绕该标准体模进行旋转扫描，根据标准体模在多个旋转位置处的标定扫描图像中实际的投影结果与理想的投影结果之间的差异，对旋转臂的不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定，则可以实现对X光机运动产生的误差进行标定。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种X光机的参数标定方法的流程图。本实施例的方法可以适用于对X光机旋转臂旋转过程中产生的误差进行标定的情况。该方法可以由X光机的参数标定装置执行，该装置可由软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成于X光机中。如图1所示，本实施例的方法具体包括：S110、控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X光机的参数标定方法，其特征在于，包括：控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像；记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的机械结构运动状态；根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定；根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对所述X光机的实际扫描图像进行修正的动态修正矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种X光机的参数标定方法，其特征在于，包括：控制X光机旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像；记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的机械结构运动状态；根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下的误差参数进行标定；根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对所述X光机的实际扫描图像进行修正的动态修正矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准体模为球形体模，且所述标准体模沿直径方向上包括两个正交对准通孔；在控制X光机的旋转臂围绕标准体模进行旋转扫描，获取设定多个旋转位置处的标定扫描图像之前，还包括：确定所述X光机的X光光源在探测器中的投影位置位于所述探测器的中心，所述标准体模的球心位于所述X光机旋转臂的设计旋转中心上。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述误差参数包括：在所述旋转臂的不同机械结构运动状态下，旋转中心在旋转平面上的切向位移误差以及径向位移误差；根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下产生的误差参数进行标定包括：获取与设定旋转位置i对应的目标标定扫描图像，以及目标机械结构运动状态，i∈[1,N]，N为所述旋转臂一个旋转扫描周期经过的设定旋转角度总数；在所述目标标定扫描图像中，测量所述标准体模的投影直径，以及所述标准体模的投影中心与所述目标标定扫描图像的图像中心的位置差；根据所述标准体模的投影直径，所述标准体模的实际直径，以及旋转臂的源板距离，计算目标机械结构运动状态下，旋转中心在旋转平面切向方向上的目标切向位移误差；根据所述标准体模的投影直径，所述标准体模的实际直径，以及所述标准体模的投影中心与所述目标标定扫描图像的图像中心的位置差，计算目标机械结构运动状态下，旋转中心在旋转平面径向方向上的目标径向位移误差。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述标准体模的一个对准通孔上距球心等距离位置处各有一个垂直于所述两个对准通孔所在平面的标记通孔；在记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的机械结构运动状态的同时，还包括：记录不同设定旋转位置处，所述旋转臂的转动角度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述误差参数包括：在所述旋转臂的不同机械结构运动状态下的采集角度；根据不同设定旋转位置处，所述标准体模在所述标定扫描图像中的投影结果，对所述旋转臂不同机械结构运动状态下产生的误差参数进行标定包括：获取与设定旋转位置i对应的目标标定扫描图像，目标机械结构运动状态，所述旋转臂的目标转动角度，i∈[1,N]，N为所述旋转臂一个旋转扫描周期经过的设定旋转角度总数；在所述目标标定扫描图像中，测量所述标准体模的投影直径，以及所述标准体模两个标记通孔之间的投影距离；根据所述标准体模两个标记通孔之间的投影距离，所述目标转动角度以及所述标准体模的投影直径，计算目标机械结构运动状态下的目标采集角度。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的机械结构运动状态，生成用于对所述X光机的扫描图像进行修正的动态修正矩阵包括：将各设定旋转位置处的机械结构运动状态组成机械结构矩阵S；将各机械结构运动状态下的误差参数组成误差矩阵P；对误差矩阵P进行奇异值分解，得到P＝EW，其中，W为权值矩阵，E为特征值矩阵；构造E(WST(SST)-1)作为所述动态修正矩阵。7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述误差参数的标定结果，以及所述旋转臂的运动状态参数生成用于对所述X光机的扫描图像进行修正的动态修正矩阵之后，还包括：控制所述X光机旋转臂围绕被测对象进...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈垦，王澄，秦文健，熊璟，谢耀钦，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44