一种加速器光距尺设备、标定方法及光矩尺生成方法技术

本发明专利技术提供一种加速器光距尺设备、标定方法及光矩尺生成方法，涉及医疗器械技术领域，该加速器光距尺设备包括投影仪、相机、光距尺标定板及光程指示器，投影仪用于投影结构光模式序列图案和光距尺图案，相机用于采集投影仪所投影的结构光模式序列图案和光距尺标定板的图片，光距尺标定板用于标定投影仪和相机以及验证光距尺的精度，光程指示器用于指示光距尺的刻度。本发明专利技术的加速器光距尺设备可以通过结构光的方法对相机和投影仪进行标定，以获得标定参数；另外，还可以进一步利用所获取的标定参数生成光距尺图案。本发明专利技术所提出加速器光距尺设备安装方便，其标定方法的标定精度高，并且简化了光距尺标定过程。

An Accelerator Optical Distance Gauge Equipment, Calibration Method and Method of Optical Moment Gauge Generation

【技术实现步骤摘要】
一种加速器光距尺设备、标定方法及光矩尺生成方法
本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种加速器光距尺设备、标定方法及光矩尺生成方法。
技术介绍
光距尺设备是一种通过可见光对比例尺进行投影的方式来指示距离的装置，其广泛应用于医用直线加速器上。加速器光距尺设备可以将带有刻度的可见光比例尺投影到患者身上，指示患者皮肤到辐射源的距离、以及指示加速器的等中心位置。加速器光距尺设备是医用直线加速器中不可或缺的重要部分。目前大部分直线加速器上的光距尺由光源、光学镜片或有机玻璃薄膜、以及光程指示器三部分组成，其原理是利用光源照在镜片/薄膜上显示刻度，并利用位于机头的光程指示器指示刻度。然而，现有的基于玻璃薄膜的光距尺存在诸多缺点，例如，薄膜上的刻度制作难度高、刻度的精度不高；安装比较困难，安装位置不好时对光距尺精度影响比较大；标定过程比较繁琐；光距尺后期的维护和维修比较困难；等等。这些缺点限制了该类型的光距尺的进一步应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种加速器光距尺设备、标定方法及光矩尺生成方法，以解决加速器上的光距尺标定精度不高以及光距尺标定过程复杂的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种加速器光距尺设备，该设备包括：投影仪、相机、光距尺标定板以及光程指示器，投影仪和相机固定在加速器的外壳上，投影仪用于投影结构光模式序列图案和光距尺图案，结构光模式序列图案用于标定投影仪和相机，相机用于采集投影仪所投影的结构光模式序列图案和光距尺标定板的图片，光距尺标定板设置在加速器的出射端外部，并且光距尺标定板的中心对应于加速器的等中心位置，光距尺标定板用于标定投影仪和相机以及验证光距尺的精度，光程指示器设置在加速器的出射端内部，来自光程指示器的光线沿与加速器的出射方向平行的方向从出射端射出，用于指示光距尺的刻度。本专利技术实施例提出的加速器光距尺设备安装方便，投影仪与相机只要固定于加速器上即可，对投影仪与相机之间的相对位置关系没有具体要求。该加速器光距尺设备可以通过结构光的方法对相机和投影仪进行标定，标定精度高。可选地，光距尺标定板的轴线的两侧分别设置有第一预定数目的等间距分布的棋盘格图案，用于确定光距尺标定板与投影仪和相机的相对位置关系。可选地，光距尺标定板的轴线上设置有第二预定数目的等间距分布的线条图形，用于验证光距尺是否满足精度要求。可选地，光程指示器设置在加速器的出射端的内壁上，来自光程指示器的光线经由设置在加速器的出射端的具有预定角度的反射镜反射后，沿与加速器的出射方向平行的方向从出射端射出。可选地，光距尺标定板挂置在加速器的前指针的下方。通过将光距尺标定板挂置于前指针下，由于直线加速器通常都有前指针，因此不需要额外制作，从而简化的设备结构，并且节省了成本。第二方面，本专利技术实施例提供了一种加速器光距尺设备的标定方法，加速器光距尺设备包括相机、投影仪和光距尺标定板，该方法包括：通过相机采集光距尺标定板的至少三个第一图片，所述至少三个第一图片中每一图片分别对应的光距尺标定板处于不同的姿态；针对至少三个第一图片中每一图片分别对应的光距尺标定板所处的姿态，分别通过相机采集投影有结构光模式序列图案的光距尺标定板的第二图片，结构光模式序列图案通过投影仪进行投影；利用预定角点检测算法提取第一图片中角点的位置，以获得第一图片角点位置坐标，第一图片角点位置坐标是根据所提取的第一图片中角点的位置相对于光距尺标定板上的图案的预设实际角点位置坐标而获得的；分别针对横向结构光和纵向结构光所对应的第二图片进行解码，以获得第二图片的横向码字和纵向码字；根据横向码字和纵向码字，利用单应性矩阵确定投影仪的投影图案角点位置坐标，投影图案角点位置坐标与预设实际角点位置坐标相对应；根据第一图片角点位置坐标、预设实际角点位置坐标和投影图案角点位置坐标，并且利用预定标定算法，确定相机和投影仪的标定参数。本专利技术实施例提出的标定过程简单方便，仅需标定板(例如，棋盘格)配合投影仪投影结构光模式序列图案就可以对系统进行标定，标定精度高。可选地，所述根据横向码字和纵向码字，利用单应性矩阵确定投影仪的投影图案角点位置坐标，包括：根据横向码字和纵向码字，计算局部单应性矩阵；基于局部单应性矩阵，将投影仪的投影图案角点与光距尺标定板上的实际角点相对应；基于预设实际角点位置坐标确定对应的投影图案角点位置坐标。可选地，光距尺标定板的轴线的两侧分别设置有第一预定数目的等间距分布的棋盘格图案。可选地，标定参数包括相机镜头的焦距、相机镜头的畸变、投影仪镜头的焦距、投影仪镜头的畸变以及相机和投影仪之间的几何变换。第三方面，本专利技术实施例提供了一种光矩尺生成方法，用于加速器光距尺设备生成光矩尺，加速器光距尺设备包括相机、投影仪和光距尺标定板，该方法包括：将光距尺标定板挂置在加速器的前指针下方，使得光距尺标定板的中点与加速器的等中心位置对应；通过相机采集光距尺标定板的图片，并且利用预设角点检测算法提取图片中角点的位置，以获得对应的位置坐标；利用位置坐标和根据上述第二方面所述的标定方法获得的相机和投影仪的标定参数，确定相机相对于光距尺标定板的第一变换矩阵；根据第一变换矩阵，确定投影仪相对于光距尺标定板的第二变换矩阵；基于光距尺标定板上的预设点的预设坐标，确定光距尺标定板上所有刻度点的坐标；基于投影仪的标定参数和第二变换矩阵，确定光距尺标定板上的刻度点在投影仪投影图像中所对应的位置点；基于所述对应的位置点，在投影仪的底片中生成光距尺图案。本专利技术实施例提出的光矩尺生成方法便于后期维护，如果相机和投影仪的位置没有改变且焦距没有调整，则无需对相机和投影仪进行再次标定，只需要获取预先标定的标定参数，就可以实现光矩尺生成。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的加速器光距尺设备的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的光距尺标定板的结构示意图；图3和图4示出了本专利技术实施例提供的加速器光距尺设备的标定方法的流程示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的光距尺生成方法的流程示意图；图6示出了根据本专利技术的光距尺生成方法所生成的用于投影的光距尺的示意图。附图标记：101-投影仪；102-相机；103-光距尺标定板；104-光程指示器；105-反射镜；106-前指针。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。结构光测量方法是通过投影一系列的光学条纹(也就是结构光模式序列图案)到物体上，然后利用相机采集光学条纹信息，以获取物体的三维坐标的方法。目前，结构光测量系统在立体测量中具有很高的精度，能够完全满足光距尺的精度要求。本专利技术实施例提供了一种基于结构光的医用直线加速器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速器光距尺设备，其特征在于，包括：投影仪、相机、光距尺标定板以及光程指示器，所述投影仪和所述相机固定在加速器的外壳上，所述投影仪用于投影结构光模式序列图案和光距尺图案，所述结构光模式序列图案用于标定所述投影仪和所述相机，所述相机用于采集所述投影仪所投影的结构光模式序列图案和光距尺标定板的图片，所述光距尺标定板设置在所述加速器的出射端外部，并且所述光距尺标定板的中心对应于所述加速器的等中心位置，所述光距尺标定板用于标定所述投影仪和所述相机以及验证光距尺的精度，所述光程指示器设置在所述加速器的出射端内部，来自所述光程指示器的光线沿与所述加速器的出射方向平行的方向从所述出射端射出，用于指示光距尺的刻度。

【技术特征摘要】
1.一种加速器光距尺设备，其特征在于，包括：投影仪、相机、光距尺标定板以及光程指示器，所述投影仪和所述相机固定在加速器的外壳上，所述投影仪用于投影结构光模式序列图案和光距尺图案，所述结构光模式序列图案用于标定所述投影仪和所述相机，所述相机用于采集所述投影仪所投影的结构光模式序列图案和光距尺标定板的图片，所述光距尺标定板设置在所述加速器的出射端外部，并且所述光距尺标定板的中心对应于所述加速器的等中心位置，所述光距尺标定板用于标定所述投影仪和所述相机以及验证光距尺的精度，所述光程指示器设置在所述加速器的出射端内部，来自所述光程指示器的光线沿与所述加速器的出射方向平行的方向从所述出射端射出，用于指示光距尺的刻度。2.根据权利要求1所述的加速器光距尺设备，其特征在于，所述光距尺标定板的轴线的两侧分别设置有第一预定数目的等间距分布的棋盘格图案，用于确定所述光距尺标定板与所述投影仪和所述相机的相对位置关系。3.根据权利要求1或2所述的加速器光距尺设备，其特征在于，所述光距尺标定板的轴线上设置有第二预定数目的等间距分布的线条图形，用于验证光距尺是否满足精度要求。4.根据权利要求1所述的加速器光距尺设备，其特征在于，所述光程指示器设置在所述加速器的出射端的内壁上，来自所述光程指示器的光线经由设置在所述加速器的出射端的具有预定角度的反射镜反射后，沿与所述加速器的出射方向平行的方向从所述出射端射出。5.根据权利要求1、2或4中任一项所述的加速器光距尺设备，其特征在于，所述光距尺标定板挂置在所述加速器的前指针的下方。6.一种加速器光距尺设备的标定方法，其特征在于，所述加速器光距尺设备包括相机、投影仪和光距尺标定板，所述方法包括：通过所述相机采集所述光距尺标定板的至少三个第一图片，所述至少三个第一图片中每一图片分别对应的光距尺标定板处于不同的姿态；针对所述至少三个第一图片中每一图片分别对应的光距尺标定板所处的姿态，分别通过所述相机采集投影有结构光模式序列图案的光距尺标定板的第二图片，所述结构光模式序列图案通过所述投影仪进行投影；利用预定角点检测算法提取所述第一图片中角点的位置，以获得第一图片角点位置坐标，所述第一图片角点位置坐标是根据所提取的所述第一图片中角点的位置相对于所述光距尺标定板上的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：文虎儿，薛钰，黄思盛，姚毅，
申请(专利权)人：苏州雷泰医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32