利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种利用多重能量X线摄像和光学影像的立体表面影像生成方法以及系统，更加具体而言，涉及一种利用两个以上的多重能量X线透射数据来重建提升了包括被测体皮肤在内的软组织的对比度(constrast)的X线断层影像，并算出所述被测体的立体表面模型，进而结合包含所述被测体的颜色信息等的光学影像信息，生成所述被测体的立体表面影像的利用多重能量X线摄像和光学影像的立体表面影像生成方法以及系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统
本专利技术涉及一种利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统，更加具体而言，涉及一种利用两个以上的多重能量X线透射数据来重建提升包括被测体皮肤在内的软组织的对比度(constrast)的X线断层影像，并算出所述被测体的立体表面模型，进而结合包含所述被测体的颜色信息等的光学影像信息，生成所述被测体的立体影像的利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统。
技术介绍
最近，为了计划用于进行整容手术等各种手术的最佳手术方法，或者事先预测手术效果，或者追踪(follow-up)手术结果，临床上采用一种如图1所示的装置，该装置同时获取患者的X线断层影像信息(图1的(A))以及彩色图像信息等光学影像信息(图1的(B))，并将所述信息融合成一个虚拟的立体模型，从而生成并提供立体影像(图1的(C))。随之，正在研究生成并提供所述立体影像的各种技术，并试图普及。例如，韩国授权专利KR10-0702148号记载了一种装置，其利用计算机断层拍摄影像和相机影像生成立体表面影像，从而能够同时获取断层影像和立体表面影像。然而，在计算机断层摄像(CT)中通常使用的X线能级(80～140kVp)下，不同于骨头等硬组织，皮肤、脂肪等软组织(softtissue)中的X线衰减率相当低，使得软组织的对比度(constrast)明显差于硬组织，从而带来难以检测在构成立体表面影像时所需的被测体皮肤等软组织的精确边界面的问题。另外还包括，当利用从多角度拍摄的相机光学影像等来生成被测体的立体表面模型时，仅通过处理光学影像的方法仍然不易算出精确度高的立体表面模型等各种技术问题(多角度的光学影像中对应点关系的模糊性等)。作为生成立体表面影像的另一种现有方法，美国公开专利US12/0300900号公开了一种利用额外的激光扫描(LaserScanning)装置获取立体表面模型，并将此与使用相机获取的光学影像中所包含的彩色颜色信息进行结合，从而生成立体表面影像的方法。然而，在这种情况下，为了生成立体表面模型，需要添加在以往的X线装置中不需要使用的额外的激光扫描装置，进而利用所述激光扫描装置将各种激光图案(例如，线型图案)照射到被射体上，并通过相机对此进行拍摄，以收集所述激光图案的位置信息，然后利用激光和相机的三维几何(geometry)关系计算所述被射体表面的三维坐标，从而生成所述被射体的立体表面模型，会出现为了构成如上所述的系统而提高生产成本的问题，并且增加用于进行激光扫描的检查时间。进而，这种方法需要向被测体(例如，人脸)照射激光，因此还会带来有可能使接受检查的人等感到不适的问题。
技术实现思路
所要解决的技术问题本专利技术是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统，在利用X线断层影像信息和光学影像信息生成被测体的立体影像的方法中，减小利用通常的计算机断层拍摄影像或者相机拍摄影像等生成被测体的立体表面模型时有可能出现的误差，由此能够改善对应于被测体表面的生成精确度。此外，本专利技术的目的在于提供一种利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统，其无需使用激光照射装置等用于生成被测体立体表面模型的额外的设备装置，也能够生成对应于被测体表面的高精确度立体影像。此外，本专利技术的目的在于提供一种利用多重能量X线摄像和光学影像的立体影像生成方法以及系统，其在防止被检者有可能因激光照射等而感受到的不适感的同时，还能够生成对应于被测体表面的高精确度立体影像。解决技术问题的方法用于解决所述技术问题的本专利技术的一方面涉及的立体影像生成方法的特征在于，包括如下步骤：由立体影像生成系统收集被测体的光学影像；检测透过所述被测体的具有多个能级的X线，以生成所述被测体的第一透射影像群；利用所述第一透射影像群算出所述被测体的立体表面模型；利用所述立体表面模型和所述光学影像生成所述被测体的立体影像。此时，算出所述立体表面模型的步骤可以包括如下步骤：利用所述第一透射影像群重建断层影像，其中，与利用基于所述具有多个能级的X线中的某一X线的透射影像的情况相比，所述断层影像中所述被测体的软组织的对比度得以提升；以及基于提升了对比度的所述断层影像算出所述被测体的立体表面模型。其中，重建提升了对比度的所述断层影像的步骤可以包括如下步骤：重建所述第一透射影像群中多个能级透射影像的断层影像群；利用多个能级透射影像的所述断层影像群，重建提升了所述被测体的软组织的对比度的断层影像。此外，重建提升了对比度的所述断层影像的步骤可以包括如下步骤：利用所述第一透射影像群算出提升了所述被测体的表面组织的对比度的第二透射影像；基于所述第二透射影像重建断层影像。此时，所述多个能级可以包括第一能级以及低于所述第一能级的第二能级，并且可以在算出所述第二透射影像的步骤中，算出低于所述第二能级的第三能级下的虚拟的第二透射影像。此外，在算出所述第二透射影像的步骤中，可以生成基于光电吸收(photoelectricabsorptionbasis)的第一影像以及基于康普顿散射(Comptonscatteringbasis)的第二影像，并对所述第一影像以及所述第二影像进行线性结合，从而算出第三能级下的虚拟的第二透射影像。其中，所述第三能级可以低于能够在所述立体影像生成系统中使用的最低能级。此外，在生成所述第一透射影像群的步骤中，可以使用光子计数X线检测器(photoncountingX-raydetector)或者能够检测多个能级的叠层结构的X线检测器，从而同时检测具有多个能级的X线。此外，在生成所述第一透射影像群的步骤中，可以切换X线源的动作模式以放射不同能级的X线，或者在X线源上添加多重过滤器并切换过滤器以放射多个不同能级的X线，或者使用具有不同能级的多个X线源来照射X线。此外，在算出所述立体表面模型的步骤中，可以对所述断层影像采用表面检测算法，以算出所述立体表面模型。此时，可以将所述断层影像中除了被测体区域之外的空间(air)的一点或一部分区域设为种子(seed)，并将软组织表面设定为区域的界限，进行立体区域生长(3Dregiongrowing)，以检测所述空间与软组织的边界面，从而算出所述立体表面模型。此外，在算出所述立体表面模型的步骤中，可以以基于所述第一透射影像的表面边界面信息或者基于所述光学影像算出的表面轮廓信息为基础，对所述被测体的立体表面模型进行修正。其中，算出所述立体表面模型的步骤可以包括如下步骤：第一步骤，算出基于所述断层影像的表面边界面信息和基于所述光学影像算出的表面轮廓信息之间的误差；第二步骤，反映所述误差而更新所述断层影像；重复所述第一步骤和第二步骤，直到更新的所述断层影像满足规定的收敛条件。此外，在生成所述第一透射影像的步骤中，可以对基于所述光学影像算出的所述被测体的表面轮廓信息与所述被测体的前冲(preshot)X线影像信息进行比较，并调节X线曝光，以使X线检测器在所述被测体表面中能够将尽量多的软组织信息包含在第一透射影像中的动作区域(dynamicrange)内工作。此外，可以预先存储根据所述被测体特性的所述被测体立体表面模型的算出所需的X线曝光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体影像生成方法，其特征在于，包括如下步骤：由立体影像生成系统收集被测体的光学影像；检测透过所述被测体的具有多个能级的X线，以生成所述被测体的第一透射影像群；利用所述第一透射影像群算出所述被测体的立体表面模型；利用所述立体表面模型和所述光学影像生成所述被测体的立体影像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 KR 10-2015-01598831.一种立体影像生成方法，其特征在于，包括如下步骤：由立体影像生成系统收集被测体的光学影像；检测透过所述被测体的具有多个能级的X线，以生成所述被测体的第一透射影像群；利用所述第一透射影像群算出所述被测体的立体表面模型；利用所述立体表面模型和所述光学影像生成所述被测体的立体影像。2.根据权利要求1所述的立体影像生成方法，其特征在于，算出所述立体表面模型的步骤包括如下步骤：利用所述第一透射影像群重建断层影像，其中，与利用基于所述具有多个能级的X线中的某一X线的透射影像的情况相比，所述断层影像中所述被测体的软组织的对比度得以提升；以及基于提升了对比度的所述断层影像算出所述被测体的立体表面模型。3.根据权利要求2所述的三维立体影像生成方法，其特征在于，重建提升了对比度的所述断层影像的步骤包括如下步骤：重建所述第一透射影像群中多个能级透射影像的断层影像群；利用多个能级透射影像的所述断层影像群，重建提升了所述被测体的软组织的对比度的断层影像。4.根据权利要求2所述的立体影像生成方法，其特征在于，重建提升了对比度的所述断层影像的步骤包括如下步骤：利用所述第一透射影像群算出提升了所述被测体的表面组织的对比度的第二透射影像；基于所述第二透射影像重建断层影像。5.根据权利要求4所述的立体影像生成方法，其特征在于，所述多个能级包括第一能级以及低于所述第一能级的第二能级，在算出所述第二透射影像的步骤中，算出低于所述第二能级的第三能级下的虚拟的第二透射影像。6.根据权利要求4所述的立体影像生成方法，其特征在于，在算出所述第二透射影像的步骤中，生成基于光电吸收(photoelectricabsorptionbasis)的第一影像以及基于康普顿散射(Comptonscatteringbasis)的第二影像，对所述第一影像以及所述第二影像进行线性结合，从而算出第三能级下的虚拟的第二透射影像。7.根据权利要求6所述的立体影像生成方法，其特征在于，所述第三能级低于能够在所述立体影像生成系统中使用的最低能级。8.根据权利要求1所述的立体影像生成方法，其特征在于，在生成所述第一透射影像群的步骤中，使用光子计数X线检测器(photoncountingX-raydetector)或者能够检测多个能级的叠层结构的X线检测器，从而同时检测具有多个能级的X线。9.根据权利要求1所述的立体影像生成方法，其特征在于，在生成所述第一透射影像群的步骤中，切换X线源的动作模式以放射不同能级的X线，或者在X线源上添加多重过滤器并切换过滤器以放射多个不同能级的X线，或者使用具有不同能级的多个X线源来照射X线。10.根据权利要求1所述的立体影像生成方法，其特征在于，在算出所述立体表面模型的步骤中，对所述断层影像采用表面检测算法，以算出所述立体表面模型。11.根据权利要求10所述的立体影像生成方法，其特征在于，将所述断层影像中除了被测体区域之外的空间(air)的一点或一部分区域设为种子(seed)，并将软组织表面设定为区域的界限，进行立体区域生长(3Dregiongrowing)，以检测所述空间与软组织的边界面，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东求，陈承吾，申己泳，金仁洙，裵映玟，金光勋，郑普守，
申请(专利权)人：韩国电气研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR