三维扫描重建中实时几何校正的标记装置、方法及系统制造方法及图纸

本申请提供了一种用于三维扫描重建中实时几何校正的标记装置、方法及系统。该标记装置包括装置本体，装置本体包括标记物和标记物固定组件，标记物固设在标记物固定组件中，且标记物对X射线的衰减幅度高于标记物固定组件对X射线的衰减幅度。该标记装置在扫描过程中可随患者同时被扫描，即在任意投影角度下均能够获得该标记装置的定位标记物信息。通过在不同角度投影下识别标记装置中标记物的位置，计算标记物在不同投影角度下的变化规律，进而可以计算出中心通道的位置并传送给三维重建算法用以进行重建。本申请为DR设备设备或其他机械结构可变的设备进行三维扫描重建提供了可行性，使得这些设备的三维扫描重建功能可用于临床诊断。

【技术实现步骤摘要】
三维扫描重建中实时几何校正的标记装置、方法及系统
本申请实施例涉及三维扫描
，尤其涉及一种用于三维扫描重建中实时几何校正的标记装置、方法及系统。
技术介绍
三维扫描重建又可称为X射线断层扫描重建技术，该技术能够提供被扫描患者断层面的重建图像或图像组。该重建图像或图像组包含被扫描患者扫描区域三维空间内的所有图像信息，医生可以根据需要获得患者断层面、矢状面、冠状面或者三维空间中任意一点的信息用以辅助诊断。相对于传统的X射线摄影技术，三维扫描重建技术提供给医生用以辅助诊断的是没有器官混叠的高空间分辨率、高密度分辨率的图像信息，更加详细准确。三维扫描重建技术最重要的应用就是多层螺旋CT(ComputedTomography，电子计算机断层扫描)设备，该设备已经广泛应用于临床诊断，是目前主要的医学影像设备之一。如图1所示，多层螺旋CT实现三维扫描重建主要包含几何校正、探测器校正、患者扫描、数据重建和图像显示及诊断五个步骤，其中，后四个步骤都是医生日常的常规操作，第一个步骤“几何校正”则需要在设备安装时及设备维护时进行单独操作。几何校正的主要作用是：采用辅助设备确定扫描设备的物理偏差，并对于该偏差进行校正以保证重建结果的正确性。几何校正可以校正扫描系统中的多个参数，其中最重要的校正参数为中心通道位置，该位置的定义如图2所示。参照图2，中心通道的定义为：以X射线源为起点，经过设备旋转中心点形成的一条直线与X射线探测器的交点位置对应的通道索引。理论上要求X射线源焦点、旋转中心、X射线探测器的中心点位置共线。然而由于机械加工及装配偏差，中心通道实际位置往往与X射线探测器的中心存在偏移。几何校正主要是通过一些操作计算该偏移，并把偏移量提供给重建算法用来校正中心通道偏移产生的误差。由于三维重建需要X射线源及探测器在环绕病人一圈的多个不同角度采集患者数据，采用重建算法进行三维重建，且图像空间分辨率往往都在微米级别，因此三维扫描重建对于系统几何精度要求非常高，很小的中心通道误差会引起图像伪影，因此几何校正是确保图像质量至关重要的步骤。目前通用的几何校正方法是离线几何校正，即，当设备安装后或使用一段时间后医生或者维修技师通过扫描特定的模体进行几何校正以获得中心通道位置。上述离线几何校正的方法适用于在安装后或使用过程中机械结构往往不会发生改变的多层螺旋CT设备，但是对于采用DR(DigitalRadiography，直接数字化X射线摄影系统)设备或者其他非固定结构设备进行三维扫描重建的系统来说，由于每次扫描过程中扫描结构也可能产生改变，因此导致离线几何校正失效，无法进行三维扫描重建。
技术实现思路
鉴于上述原因，本申请实施例的目的在于提供一种实现实时几何校正和中心通道位置计算的技术，以使DR这类机械结构不稳定的设备可以进行三维扫描重建。为实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种用于三维扫描重建中实时几何校正的标记装置，包括装置本体，所述装置本体包括标记物和标记物固定组件；所述标记物固设在所述标记物固定组件中，且所述标记物对X射线的衰减幅度高于所述标记物固定组件对X射线的衰减幅度。第二方面，本申请实施例提供了一种三维扫描重建中实时几何校正的方法，包括下述步骤：在预置的角度范围内对患者进行多角度X射线投影；在每个投影角度下，对探测到的任意一层投影图像的所有像素点进行遍历，在遍历过程中若发现有像素点的像素值小于第一阈值，且该像素点的像素值与邻域的像素点的像素值的差值均大于第二阈值时，将该像素点的位置记录为当前投影角度下的标记物所在索引位置；根据所有投影角度下的标记物所在索引计算得到中心通道位置。第三方面，本申请实施例提供了一种三维扫描重建中实时几何校正的系统，包括：X射线源，用于受控在预置的角度范围内对患者进行多角度投影；X射线探测器，用于探测患者被X射线投影的投影图像；中心通道校正模块，用于在每个投影角度下，对探测到的任意一层投影图像的所有像素点进行遍历，在遍历过程中若发现有像素点的像素值小于阈值，且该像素点邻域的像素点的像素值均大于阈值时，将该像素点的位置记录为当前投影角度下的标记物所在索引，并根据所有投影角度下的标记物所在索引计算得到中心通道位置；三维重建模块，用于根据计算得到的所述中心通道位置重建出患者三维图像。本申请实施例中，用于三维扫描重建中实时几何校正的标记装置上具有能够在任意角度下在X射线投影图像上被提取的标记物，该标记装置在扫描过程中可随患者同时被扫描，即在任意投影角度下均能够获得该标记装置的定位标记物信息。通过在不同角度投影下识别标记装置中标记物的位置，计算标记物在不同投影角度下的变化规律，进而可以计算出中心通道的位置并传送给三维重建算法用以进行重建。本申请实施例克服了DR设备或其他机械结构可变的设备在进行三维扫描重建需要预先进行几何校正的问题，实时几何校正为DR设备设备或其他机械结构可变的设备进行三维扫描重建提供了可行性，使得这些设备的三维扫描重建功能可用于临床诊断。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术提供的多层螺旋CT实现三维扫描重建的流程图；图2是现有技术提供的中心通道的定义原理图；图3是本申请第一实施例提供的可移动式标记装置的结构图；图4是图3所示的可移动式标记装置中的标记物示意图；图5是采用图3所示的移动式标记装置的三维扫描重建的流程图；图6是本申请第一实施例提供的固定式标记装置的结构图；图7是采用图6所示的固定式标记装置的三维扫描重建的流程图；图8是本申请第二实施例提供的基于实时几何校正的三维扫描重建的方法的流程图；图9是本申请第三实施例提供的三维扫描重建中实时几何校正的方法的流程图；图10是图9所示方法流程中确定标记物像素点的流程图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本申请第一实施例提供了一种标记装置，该标记装置用于三维扫描重建中的实时几何校正，具体地，该标记装置包括装置本体，装置本体包括标记物和标记物固定组件，其中，标记物固设在标记物固定组件中，使得标记物能够在标记物固定装置中保持稳定，且标记物对X射线的衰减幅度高于标记物固定组件对X射线的衰减幅度，以方便对标记物的提取。标记物可采用多种形式，例如可采用金属丝形式作为标记物。同样的，标记本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于三维扫描重建中实时几何校正的标记装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体包括标记物和标记物固定组件；所述标记物固设在所述标记物固定组件中，且所述标记物对X射线的衰减幅度高于所述标记物固定组件对X射线的衰减幅度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于三维扫描重建中实时几何校正的标记装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体包括标记物和标记物固定组件；所述标记物固设在所述标记物固定组件中，且所述标记物对X射线的衰减幅度高于所述标记物固定组件对X射线的衰减幅度。


2.如权利要求1所述的标记装置，其特征在于，所述标记装置还包括患者辅助固定组件，其与所述装置本体固定连接，用于将所述装置本体固定在患者身上。


3.如权利要求2所述的标记装置，其特征在于，所述标记物固定组件具有一壳体，所述标记物固设在所述壳体中，且在所述标记物的周围具有填充物填充在所述壳体中。


4.如权利要求2或3所述的标记装置，其特征在于，所述装置本体与所述患者辅助固定组件之间设有衬垫。


5.如权利要求1所述的标记装置，其特征在于，所述装置本体用于固定在具有患者辅助固定组件的扫描设备上。


6.一种三维扫描重建中实时几何校正的方法，其特征在于，包括下述步骤：
在预置的角度范围内对患者进行多角度X射线投影；
在每个投影角度下，对探测到的任意一层投影图像的所有像素点进行遍历，在遍历过程中若发现有像素点的像素值小于第一阈值，且该像素点的像素值与邻域像素点的像素值的差值均大于第二阈值时，将该像素点的位置记录为当前投影角度下的标记物所在索引位置；
根据所有投影角度下的标记物...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晗，杜静，
申请(专利权)人：深圳市安健科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44