【技术实现步骤摘要】
图像定位及动态图像生成方法、装置、系统及存储介质
[0001]本专利技术涉及医学成像
，更具体地说，它涉及一种图像定位及动态图像生成方法、装置、系统及存储介质。
技术介绍
[0002]目前骨科医学图像领域，大部分依赖于X射线静态成像（包括数字X射线摄影系统、DT等）进行术前诊断，术前核磁或超声常用于关节软组织成像。
[0003]如上所述，骨科手术中用到的影像设备目前只能采集成像对象站立时的静态图像，无法采集并展示关节负重状态下的运动状态，进而无法对骨关节进行动态功能分析。
技术实现思路
[0004]针对实际运用中骨科医学成像设备只能采集成像对象站立时的静态图像，无法采集展示关节负重状态下的运动状态图像这一问题，本申请目的一基于成像对象静态影像于设定三维坐标系中生成并确定成像对象位置的方法，能够对成像对象在三维参考空间坐标系中进行精确定位。申请目的二在于提出一种三维动态图像生成方法，基于上述定位数据及成像对象的三维静态模型数据生成成像对象的三维动态图像。本申请目的三在于提出一种关节动态图像生成方法，其能够准确获取到成像对象（如骨关节组织等）的动态图像，便于对成像对象进行动态功能分析；目的四在于提供一种关节动态图像采集装置，其能够精准地完成图形数据的采集；目的五在于提出一种关节动态图像采集生成系统，其能够基于所述图像采集装置采集到的图像数据生成动态三维图像，便于对骨关节进行动态功能分析，最后本申请还提出保护一种计算机可读存储介质，其加载有用以实现所述关节动态图像生成方法的计算机程序。>[0005]具体方案如下：一种基于成像对象静态影像于设定三维坐标系中生成并确定成像对象位置的方法，基于一成像对象设置多条成像路径，存储各条成像路径的相对位置关系，并获取自各条成像路径摄取成像对象所对应的实际图像数据；建立一三维参考空间坐标系，根据所述成像对象生成一三维静态模型，并将其置于所述三维参考空间坐标系中的设定成像位点处；过所述成像位点并以所述相对位置关系设置多条虚拟成像路径，获取各条虚拟成像路径对应的虚拟图像数据；计算比较所述虚拟图像数据与所述实际图像数据的相似度：若其满足预期，则以当前成像位点所处的位置坐标数据作为位置数据；若其不满足预期，则利用优化算子调整成像对象于所述三维参考空间坐标系中的成像位点位置，并基于新的成像位点获取生成新的虚拟图像数据；将新生成获取的虚拟图像数据与实际图像数据相比较，直至二者相似度满足预
期。
[0006]通过上述技术方案，以成像对象的三维静态模型为基础，从设定角度摄取得到虚拟图像数据并将其与实际图像数据做对比，若二者相同则说明三维静态模型此时所处的位置与实际成像对象所处的位置相一致，由此实现对成像对象的精确定位。
[0007]进一步的，所述成像路径基于成对设置的射线源及探测器位置确定；各条所述成像路径的相对位置关系包括成像路径之间所成的角度关系、位置距离关系；所述实际图像数据由位于多条成像路径上的射线源及探测器交替曝光获取。
[0008]通过上述技术方案，各条成像路径上的射线源交替曝光，可以减小各条成像路径间的相互干扰，提升定位的准确性。
[0009]进一步的，利用优化算子调整成像对象于所述三维参考空间坐标系中的成像位点位置，还包括调整成像对象于三维参考空间坐标系中的姿态。
[0010]通过上述技术方案，可以对于具有不规则外形结构的成像对象实现位置姿态的精准定位。
[0011]进一步的，计算比较所述虚拟图像数据与所述实际图像数据的相似度，包括：于所述实际图像数据中设置设定个数的图像特征参量；建立图像特征参量相似度比对算法；于所述虚拟图像数据中查找所述图像特征参量并做比对，基于比对结果及所述比对算法输出相似度；其中，所述图像特征参量包括图像本身的形状及大小、或自图像本身中选定的局部图像形状及大小、或图像中若干位点的形状大小及相对位置关系。
[0012]基于上述成像对象定位方法，本申请还提出了一种三维动态图像生成方法，包括：获取成像对象的三维静态模型；获取成像对象当前时刻于设定成像路径上摄取的实际图像数据；利用如前所述的基于成像对象三维静态影像于设定三维坐标系中生成并确定成像对象位置的方法，确定成像对象当前时刻在三维参考空间坐标系中的位置及姿态；根据成像对象成像时的控制时序，连续生成成像对象的位置及姿态并输出，获得成像对象的三维动态图像。
[0013]通过上述技术方案，可以根据连续曝光采样得到的二维的实际图像数据，关联生成三维动态图像，便于对成像对象做动态分析。
[0014]以上述一种三维动态图像生成方法为基础，本申请还提出一种关节动态图像生成方法，包括：设定图像采集位点并穿过所述图像采集位点设置至少两条成像路径；分别获取各条所述成像路径对应的图像数据；根据各条所述成像路径之间所成角度以及获取到的所述图像数据，基于三维成像算法生成与所述图像采集位点相对应的三维图像，将设定时间段内连续采集生成的三维图像，基于动态成像算法生成三维动态图像；或根据各条所述成像路径所摄取到的所述图像数据，基于如前所述的三维动态图像
生成方法，生成三维动态图像。
[0015]通过上述技术方案，从多个角度采集设定图像采集位点的图像而后经三维成像算法将上述图像转变为三维图像，实现二维图像到三维图像的升级，而后将设定时间段内的各个三维图像拼接形成连续三维动态图像，进而实现对图像采集位点的动态追踪。此外，上述方法也可以根据既有三维静态模型结合实际采样得到的各条成像路径对应的图像数据，生成三维动态图像。
[0016]进一步的，所述方法还包括：于所述图像采集位点或其周围关联设定至少一个跟踪位点；基于所述跟踪位点调节各条所述成像路径的空间矢量，确保各条所述成像路径均穿过所述图像采集位点。
[0017]通过上述技术方案，可以保证在图像采集位点位置不断发生变化时，各条所述成像路径也能够从设定的角度获取图像数据，保证后期三维成像的精确度。
[0018]进一步的，所述方法还包括：计算各条所述成像路径完成图像采集及成像所需的时长值；基于所述时长值计算生成各条所述成像路径开始成像动作的时间差值；基于所述时间差值控制各条所述成像路径在设定时间段内的成像动作。
[0019]通过上述技术方案，可以更为精准的安排各条所述成像路径的成像动作时间，避免各条成像路径在成像动作时相互干扰，保证成像结果的精确度。
[0020]进一步的，所述方法还包括：调节各条所述成像路径之间所成的角度，生成各角度条件下对应的三维图像；判定并生成所述三维图像的图像质量数据，并根据所述图像质量数据确定各条所述成像路径间的最佳成像角度；基于所述最佳成像角度完成三维动态图像所需的三维图像采集及生成动作。
[0021]通过上述技术方案，可以快速找到针对于不同图像采集位点的最佳成像路径角度，进而保证后续静态及动态三维图像的质量。
[0022]进一步的，所述方法还包括：采集所述跟踪位点的实时位置数据；计算并生成所述跟踪位点在设定时间段内的位置变化率；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于成像对象静态影像于设定三维坐标系中生成并确定成像对象位置的方法，其特征在于：基于一成像对象设置多条成像路径，存储各条成像路径的相对位置关系，并获取自各条成像路径摄取成像对象所对应的实际图像数据；建立一三维参考空间坐标系，根据所述成像对象生成一三维静态模型，并将其置于所述三维参考空间坐标系中的设定成像位点处；过所述成像位点并以所述相对位置关系设置多条虚拟成像路径，获取各条虚拟成像路径对应的虚拟图像数据；计算比较所述虚拟图像数据与所述实际图像数据的相似度：若其满足预期，则以当前成像位点所处的位置坐标数据作为位置数据；若其不满足预期，则利用优化算子调整成像对象于所述三维参考空间坐标系中的成像位点位置，并基于新的成像位点获取生成新的虚拟图像数据；将新生成获取的虚拟图像数据与实际图像数据相比较，直至二者相似度满足预期。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像路径基于成对设置的射线源及探测器位置确定；各条所述成像路径的相对位置关系包括成像路径之间所成的角度关系、位置距离关系；所述实际图像数据由位于多条成像路径上的射线源及探测器交替曝光获取。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用优化算子调整成像对象于所述三维参考空间坐标系中的成像位点位置，还包括调整成像对象于三维参考空间坐标系中的姿态。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算比较所述虚拟图像数据与所述实际图像数据的相似度，包括：于所述实际图像数据中设置设定个数的图像特征参量；建立图像特征参量相似度比对算法；于所述虚拟图像数据中查找所述图像特征参量并做比对，基于比对结果及所述比对算法输出相似度；其中，所述图像特征参量包括图像本身的形状及大小、或自图像本身中选定的局部图像形状及大小、或图像中若干位点的形状大小及相对位置关系。5.一种三维动态图像生成方法，其特征在于，包括：获取成像对象的三维静态模型；获取成像对象当前时刻于设定成像路径上摄取的实际图像数据；利用如权利要求1
‑
4中任意一项所述的基于成像对象三维静态影像于设定三维坐标系中生成并确定成像对象位置的方法，确定成像对象当前时刻在三维参考空间坐标系中的位置及姿态；根据成像对象成像时的控制时序，连续生成成像对象的位置及姿态并输出，获得成像对象的三维动态图像。6.一种关节动态图像生成方法，其特征在于，包括：设定图像采集位点并穿过所述图像采集位点设置至少两条成像路径；分别获取各条所述成像路径对应的图像数据；
根据各条所述成像路径之间所成角度以及获取到的所述图像数据，基于三维成像算法生成与所述图像采集位点相对应的三维图像，将设定时间段内连续采集生成的三维图像，基于动态成像算法生成三维动态图像；或根据各条所述成像路径所摄取到的所述图像数据，基于如权利要求5所述的三维动态图像生成方法，生成三维动态图像。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：于所述图像采集位点或其周围关联设定至少一个跟踪位点；基于所述跟踪位点调节各条所述成像路径的空间矢量，确保各条所述成像路径均穿过所述图像采集位点。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：计算各条所述成像路径完成图像采集及成像所需的时长值；基于所述时长值计算生成各条所述成像路径开始成像动作的时间差值；基于所述时间差值控制各条所述成像路径在设定时间段内的成像动作。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：调节各条所述成像路径之间所成的角度，生成各角度条件下对应的三维图像；判定并生成所述三维图像的图像质量数据，并根据所述图像质量数据确定各条所述成像路径间的最佳成像角度；基于所述最佳成像角度完成三维动态图像所需的三维图像采集及生成动作。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：采集所述跟踪位点的实时位置数据；计算并生成所述跟踪位点在设定时间段内的位置变化率；建立跟踪位点位置变化率与各条成像路径图像采集频率之间的关联关系；基于所述关联关系及跟踪位点的位置变化率，实时调节各条所述成像路径的图像采集频率。11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：采集并存储跟踪位点的运动轨迹数据；基于所述运动轨迹数据生成用于表述所述跟踪位点运动规律的运动预测算法、和/或用于反映所述跟踪位点各个运动状态之间对应关系的运动关系模型；采集所述跟踪位点当前时刻的运动轨迹数据，基于所述运动预测算法和/或运动关系模型预测输出预判位点；基于所述预判位点调节各条所述成像路径的空间矢量，确保各条所述成像路径均穿过所述图像采集位点。12.一种关节动态图像采集装置，其特征在于，包括：图像采集组件(100)，包括图像采集控制器(110)以及多组成对设置的射线源(120)及探测器(130)，分别构成多条成像路径，采集并输出多组图像数据；位置调节组件(200)，包括用于安装所述射线源(120)及探测器(130)的安装支架、以及用于调节各组射线源(120)及探测器(130)位置的调节件；位置控制组件(300)，包括设置于成像对象上用于标记图像采集位点的标记件(310)、用于检测并输出所述标记件(310)位置信息的位置检测件(320)、以及基于位置检测件
(320)输出的位置检测信号生成位置调节信号的位置控制件(330)；其中，所述位置检测件(320)检测所述标记件(310)位置并输出所述位置检测信号，所述位置控制件(330)接收并响应于所述位置检测信号生成位置调节信号并输出至所述位置调节组件(200)，所述位置调节组件(200)接收并响应于所述位置调节信号控制各组射线源(120)及探测器(130)的位置。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调节件包括：丝杆传动件(210)，配置为多组且各组两两相对设置并环绕一设定成像区域，各组所述丝杆传动件(210)包括立柱(211)、丝杆(212)、设置于所述丝杆(212)上的滑块(213)以及驱动所述丝杆(212)转动的伺服电机(214)，各组所述射线源(120)及探测器(130)分别安装于两相对设置的滑块(213)上；或机械臂(220)，配置为多组且各组两两相对设置并环绕一设定成像区域，两相对设置的所述机械臂(220)夹持端上分别设置有所述射线源(120)及探测器(130)；运动控制件(230)，配置为与所述伺服电机(...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宗远，戴兴武，
申请(专利权)人：上海涛影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。