一种多视角曝光X光影像定位方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多视角曝光X光影像定位方法和系统，其中该方法具体包括：获取目标对象的体数据信息，基于预设时间段按照时间序列拍摄对应多视角的X光影像，根据第一优化算法实现一个视角影像的位置定位，在目标对象处于非静止状态的情况下，按照时间序列顺序接收第二影像序列并基于采用其前后第一预设时段的不同视角影像进行辅助优化，实现目标对象深度方向上的位姿优化，消除了仅仅在一个视角进行追踪定位的误差，实现目标对象在动态时间序列影像中的精确定位。影像中的精确定位。影像中的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种多视角曝光X光影像定位方法和系统


[0001]本专利技术涉及影像技术处理领域，尤其涉及一种多视角曝光X光影像定位方法和系统。

技术介绍

[0002]目前临床与科研常用X光来定量骨关节的运动状态，但是骨关节运动过程中的空间位置信息采用单视角的X光影像，往往会造成平面外的运动定位误差，因此于现有技术中多采用多视角的动态X光影像以精确定位骨关节的位置。然而，当前常见的多台C臂机组成多视角的影像追踪环境，其X射线发射光线时间无法确定，其对同一目标实际成像曝光时间必然存在时间先后顺序，即不同视角影像拍摄的目标对象并非同一时刻下的目标对象，只是简单将多台同规格的动态X线成像设备当成同步成像往往造成难以在自动配准上实现收敛。
[0003]于现有技术中，由于只使用一个视角进行追踪定位会有深度计算上的误差，导致计算所得的位置并非接近于真实位置。因此亟需要采用其他视角的影像来克服单视角带来的定位误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术是基于一种多视角曝光X光影像定位方法和系统，通过在不同视角上通过第一优化算法定位目标对象的位置信息，再通过第二优化算法定位目标对象各个视角的位置信息，实现目标对象在动态时间序列影像中的精准定位，具体包括：
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种多视角曝光X光影像定位方法，将若干个X射线检测器和若干个接收平板设置于不同拍摄视角之间的相对位置，包括：
[0006]获取目标对象的体数据信息；
[0007]根据体数据信息，基于预设时间段按照时间序列依次拍摄对应多视角的X光影像；
[0008]在目标对象处于静止状态的情况下，接收静止状态对应时刻的所有视角的X光影像生成第一影像序列，根据第一优化算法得到第一旋转位移矩阵；
[0009]在目标对象处于非静止状态的情况下，按照时间序列顺序接收预设时间段第一视角至最后一个视角的X光影像为第二影像序列，并对第二影像序列进行处理得到第二旋转位移矩阵；
[0010]根据第一旋转位移矩阵和处于非静止状态下影像序列对应的若干个第二旋转矩阵，实现目标对象的X光影像的动态定位。
[0011]在本申请实现一种可能实现方式中，将若干个X射线检测器和若干个接收平板设置于不同拍摄视角之间的相对位置；不同拍摄视角之间的相对位置为不同组的X光发射器的发射源与接收平板的相对位置，通过不同组的X光发射器与接收平板拍摄得到多视角的X光影像。
[0012]在本申请实现一种可能实现方式中，目标对象处于静止状态的情况包括目标对象
对应处于扫描起始时段或扫描结束时段。
[0013]在本申请实现一种可能实现方式中，并对第二影像序列进行处理得到第二旋转矩阵包括：
[0014]在第二影像序列接收完成的情况下，根据第一优化算法生成对应预设时间段的各个视角的次级旋转位移矩阵；
[0015]采用第二优化算法更新预设时间段的次级旋转位移矩阵，得到对应的第二旋转位移矩阵。
[0016]在本申请实现一种可能实现方式中，第一优化算法包括：
[0017]步骤110：预设沿发射源至接收平板投影方向下的目标对象投影趋近于目标对象的真实影像的第一位置，计算目标对象投影与真实影像X
view_1
的第一相似度S1；
[0018]步骤210：选择第二位置，生成第二位置对应的矩阵T
first
，并根据第二位置重新进行投影并计算第二相似度S2；判断S1是否小于S2；
[0019]若是，则接受当前的位置T
first
，进入步骤310；
[0020]若否则，进入步骤410；
[0021]步骤310：将矩阵T
first
设置为矩阵T
second
；
[0022]步骤410：获取更新计算T
first
的次数，判断是否预设迭代条件；
[0023]若是，则接受当前的位置T
first
；
[0024]若否则，返回步骤210。
[0025]在本申请实现一种可能实现方式中，采用第二优化算法更新预设时间段的次级旋转位移矩阵，得到对应的第二旋转位移矩阵包括：
[0026]步骤120：基于次级旋转位移矩阵对应的位置视角，取其它视角的位姿作为参考,计算Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值N1对应矩阵T
ave
；
[0027]步骤220：固定Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值N1，选择第二位置，生成第二位置对应的矩阵T`
first
，并根据第二位置重新进行投影并计算Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值N2；判断T
ave
对应生成的相似度S
ave
是否小于T`
first
对应生成的相似度S`
first
；
[0028]若是，则接受Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值N1，进入步骤320；
[0029]若否则，进入步骤420；
[0030]步骤320：将矩阵T`
first
设置为矩阵T`
final
；
[0031]步骤420：获取更新计算T`
first
的次数，判断是否满足预设迭代条件；
[0032]若是，则接受当前的位置T`
first
；
[0033]若否则，返回步骤220。
[0034]在本申请实现一种可能实现方式中，取其它视角的位姿作为参考包括：
[0035]根据当前第一预设时间段的第一视角的位置，获取当前预设时间的前一预设时间的下一个视角的位姿与当前第一预设时间段的下一个视角的位姿的平均值；
[0036]将平均值转换到第一视角下，并代替次级旋转位移矩阵的第一视角的探测器坐标系下Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转。
[0037]在本申请实现一种可能实现方式中，固定Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值包括：
[0038]基于当前第一预设时间段的位置得到矩阵为：T＝T4×4，
[0039]也即该矩阵包含六个平和旋转要素(x,y,z,γ,α,β)；
[0040]其中，R3×3是与三个轴相关的旋转矩阵R
a
×
a
＝R
γ
*R
α
*R
β
；V1x3为沿三个轴的平移矢量
[0041]本申请的第二方面提供了一种多视角曝光X光影像定位装置，包括：
[0042]数据获取模块：用于获取目标对象的体数据信息；
[0043]数据采集模块：根据体数据信息，基于预设时间段按照时间序列依次拍摄对应多视角的X光影像；
[0044]第一数据接收模块：在目标对象处于静止状态的情况下，接收静止状态对应时刻的所有视角的X光影像生成第一影像序列，根据第一优化算法得到第一旋转位移矩阵；
[0045]第二数据接收模块：在目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多视角曝光X光影像定位方法，其特征在于，所述的方法包括：获取目标对象的体数据信息；根据所述体数据信息，基于预设时间段按照时间序列依次拍摄对应多视角的X光影像；在所述目标对象处于静止状态的情况下，接收所述静止状态对应时刻的所有视角的所述X光影像生成第一影像序列，根据所述第一优化算法得到第一旋转位移矩阵；在所述目标对象处于非静止状态的情况下，按照时间序列依次顺序接收所述预设时间段第一视角至最后一个视角的所述X光影像为第二影像序列，并对所述第二影像序列进行处理得到若干个第二旋转矩阵；根据所述第一旋转位移矩阵和处于非静止状态下影像序列对应的若干个所述第二旋转矩阵，实现所述目标对象的X光影像的动态定位。2.根据权利要求1所述的一种多视角曝光X光影像定位方法，其特征在于，基于所述预设时间段按照时间序列拍摄对应多视角的X光影像前包括：将若干个X射线检测器和若干个接收平板设置于不同拍摄视角之间的相对位置；所述不同拍摄视角之间的相对位置为不同组的X光发射器的发射源与所述接收平板的相对位置，通过不同组的所述X光发射器与所述接收平板拍摄得到所述多视角的所述X光影像。3.根据权利要求1所述的一种多视角曝光X光影像定位方法，其特征在于，所述目标对象处于静止状态的情况包括所述目标对象对应处于扫描起始时段或扫描结束时段。4.根据权利要求1所述的一种多视角曝光X光影像定位方法，其特征在于，并对所述第二影像序列进行处理得到第二旋转位移矩阵包括：在所述第二影像序列接收完成的情况下，基于所述第一优化算法生成对应所述预设时间段的各个视角的次级旋转位移矩阵；采用第二优化算法更新所述预设时间段的所述次级旋转位移矩阵，得到对应的所述第二旋转位移矩阵。5.根据权利要求1所述的一种多视角曝光X光影像定位方法，其特征在于，所述第一优化算法包括：步骤110：预设沿发射源至接收平板投影方向下的所述目标对象投影趋近于所述目标对象的真实影像的第一位置，计算所述目标对象投影与真实影像X
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的第一相似度S1；步骤210：选择第二位置，生成所述第二位置对应的矩阵T
first
，并根据所述第二位置重新进行投影并计算第二相似度S2；判断S1是否小于S2；若是，则接受当前的位置T
first
，进入步骤310；若否则，进入步骤410；步骤310：将所述矩阵T
first
设置为矩阵T
second
；步骤410：获取更新计算T
first
的次数，判断是否预设迭代条件；若是，则接受当前的位置T
first
；若否则，返回步骤210。6.根据权利要求4所述的一种多视角曝光X光影像定位方法，其特征在于，采用第二优化算法更新所述预设时间段的所述次级旋转位移矩阵，得到对应的第二旋转位移矩阵包括：步骤120：基于所述次级旋转位移矩阵对应的位置视角，取其它视角的位姿作为参考,计算Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值N1对应矩阵T
ave
；
步骤220：固定所述Z轴方向位移与绕X、Y轴的旋转数值N1，选择第二位置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宗远，王聪，
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：