基于深度相机的皮肤剂量计算方法技术

本发明专利技术公开了基于深度相机的皮肤剂量计算方法，包括：通过其内设有若干标记球的标定模体进行标定得到三维透视设备的射束坐标系与深度相机的相机坐标系之间的变换关系；通过深度相机采集对应的图像并根据前述变换关系计算得到图像中各像素点在射束坐标系下的坐标；根据射线源的射束角度确定射束区域，结合前述各像素点坐标确定患者实际入射位置及入射深度，据此计算得到对应的皮肤剂量。本发明专利技术通过深度相机定位到患者的实际入射位置，并计算实际入射位置处的皮肤剂量，可以显示准确的皮肤剂量指示。皮肤剂量指示。皮肤剂量指示。

【技术实现步骤摘要】
基于深度相机的皮肤剂量计算方法


[0001]本专利技术涉及X射线
，尤其涉及一种基于深度相机的皮肤剂量计算方法。

技术介绍

[0002]皮肤剂量是指单位质量皮肤组织所接受或“吸收”电离辐射能量的一种量度。目前的锥形束CT(CBCT)的患者入射剂量(皮肤剂量)指示是由厂商根据经验设置一个固定入射位置，通过计算此入射位置在无遮挡时的剂量率和剂量作为患者入射剂量指示。但现有的这种方法只是一种预估，患者距离探测平板的远近和体位姿态都会导致患者实际受到的辐射剂量与CT指示的剂量值相差明显，因此需要一种新的皮肤剂量计算方法，可以监测患者实际受到的辐射剂量。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对上述不足，本专利技术提出一种基于深度相机的皮肤剂量计算方法，通过深度相机定位到患者的实际入射位置，以此给出准确的患者入射剂量。
[0004]技术方案：
[0005]基于深度相机的皮肤剂量计算方法，包括：
[0006]通过其内设有若干标记球的标定模体进行标定得到三维透视设备的射束坐标系与深度相机的相机坐标系之间的变换关系；
[0007]通过深度相机采集患者病灶图像并根据前述变换关系计算得到病灶图像中各像素点在射束坐标系下的坐标；
[0008]根据射线源的射束角度确定射束区域，结合前述各像素点坐标确定患者实际入射位置及入射深度，据此计算得到对应的皮肤剂量。
[0009]所述标定模体内嵌有上下两层标定球，每层内各标定球高度相同，各层内标定球的间距不同。
[0010]所述标定得到三维透视设备的射束坐标系与深度相机的相机坐标系之间的变换关系具体为：
[0011]三维透视设备扫描标定模体的透视图像，识别并提取其上标定球及其质心坐标；
[0012]通过标定球间距识别得到各标定球所处层数，并根据标定模体的设计参数得到标定球高度，进而得到标定球质心在射束坐标系下的坐标；
[0013]通过深度相机采集标定模体的图像，并提取其中标定球得到其质心在相机坐标系的坐标；
[0014]计算射束坐标系与相机坐标系之间的变换关系。
[0015]采用阈值法识别并提取透视图像中标定球及其质心坐标。
[0016]所述确定射束区域具体为：
[0017][0018]其中，为射线源的射束角度，P2.x、P2.y、P2.z分别为各像素点在射束坐标系下的x
轴、y轴、z轴的坐标值。
[0019]结合前述各像素点坐标将不在射束区域内的像素点剔除，确定患者实际入射位置。
[0020]确定患者实际入射位置及入射深度具体为：
[0021]在射束区域内获取其中距离射线源最近的像素点，判断其是否为异常点；
[0022]若其不为异常点，则获取其距离射线源的距离作为患者入射深度；
[0023]若其为异常点，则将其从射束区域剔除；
[0024]重复上述过程直到获取得到患者入射深度。
[0025]判断所述射束区域内的像素点是否为异常点具体为：
[0026]计算透视图像上目标像素点与射线源之间的距离h0及距其设定距离范围内的各像素点与射线源之间的距离h，据此计算得到对应距离差值Δh＝h
‑
h0，并计算对应距离差值Δh的平均值及标准差，判断该平均值是否超过第一阈值H1、该标准差是否超过第二阈值H2，若均未超过，则认为该目标点不是异常点，否则认为该目标点为异常点。
[0027]计算得到对应的皮肤剂量具体为：
[0028]获取随时间变化的固定入射深度H
C
的辐射剂量率R
C
，据此计算得到患者实际的入射剂量率R
O
＝R
C
*(H
C
/H
O
)2，从而计算得到对应的皮肤剂量其中，T为总的曝光时间，R
Ot
为在t时刻的入射剂量。
[0029]有益效果：本专利技术通过深度相机定位到患者的实际入射位置，并计算实际入射位置处的皮肤剂量，可以显示准确的皮肤剂量指示。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的皮肤剂量计算方法的流程图；
[0031]图2为标定模体的结构示意图；
[0032]图3为射束坐标系示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0034]如图1所示，本专利技术基于深度相机的皮肤剂量计算方法包括步骤：
[0035](1)参数标定；
[0036]本专利技术的参数标定采用如图2所示的标定模体，标定模体为立方体结构，其内嵌有上下两层标定球，具体地，标定球为涂色金属球，更具体地，标定球为钢珠；每层内各标定球高度相同，分别为h
u
和h
d
，各层内标定球的间距不同，以用于识别标定球所处高度，具体参数标定步骤如下：
[0037](11)CBCT的C臂竖直放置，高压球管(即射线源)在上方，深度相机安装于高压球管侧面，在高压球管与探测器之间设置水平底座(底座不会对X光形成明显遮挡)，将标定模体放置于底座上，置于C臂机视野和深度相机视野内，测量得到底座表面高度为h
b
，获取射线源与探测器之间的源像距为sid；
[0038](12)扫描标定模体的透视图像，识别并提取其上标定球及其质心坐标；
[0039]具体地，采用阈值法(即提取透视图像上像素值小于设定阈值的像素点)提取得到标定球并计算其在图像坐标系的质心坐标Z；
[0040](13)通过标定球间距识别得到各标定球所处层数，并根据标定模体的设计参数得到某一标定球高度h，根据步骤(12)得到的其在图像坐标系的质心坐标按几何投影计算得到其质心在射束坐标系下的坐标Z1，其中，射束坐标系如图3所示，是以射线源为原点，以垂直于成像平面为z轴建立的坐标系；
[0041]具体地，某一标定球在射束坐标系的x轴、y轴、z轴的坐标值Z1.x、Z1.y、Z1.z分别为：
[0042]Z1.x＝Z.x*(h+h
b
)/sid
[0043]Z1.y＝Z.y*(h+h
b
)/sid
[0044]Z1.z＝h+h
b
[0045]其中，Z.x、Z.y分别为标定球在图像坐标系的x轴、y轴的坐标值；
[0046](14)通过深度相机采集标定模体的图像，并提取其中标定球得到其质心在相机坐标系的坐标Z2；
[0047]本专利技术中，深度相机采用RGB双目相机，通过获取得到的RGB图像和深度图像识别得到标定球质心在相机坐标系的坐标；
[0048](15)根据步骤(13)计算得到的各标记球质心在射束坐标系下的坐标及步骤(14)得到的各标记球质心在相机坐标系的坐标计算得到射束坐标系与相机坐标系之间的线性转换矩阵R：
[0049]R＝(Z
2T
*Z2)
‑1*Z
2T
*本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于深度相机的皮肤剂量计算方法，其特征在于：包括：通过其内设有若干标记球的标定模体进行标定得到三维透视设备的射束坐标系与深度相机的相机坐标系之间的变换关系；通过深度相机采集患者病灶图像并根据前述变换关系计算得到病灶图像中各像素点在射束坐标系下的坐标；根据射线源的射束角度确定射束区域，结合前述各像素点坐标确定患者实际入射位置及入射深度，据此计算得到对应的皮肤剂量。2.根据权利要求1所述的皮肤剂量计算方法，其特征在于：所述标定模体内嵌有上下两层标定球，每层内各标定球高度相同，各层内标定球的间距不同。3.根据权利要求2所述的皮肤剂量计算方法，其特征在于：所述标定得到三维透视设备的射束坐标系与深度相机的相机坐标系之间的变换关系具体为：三维透视设备扫描标定模体的透视图像，识别并提取其上标定球及其质心坐标；通过标定球间距识别得到各标定球所处层数，并根据标定模体的设计参数得到标定球高度，进而得到标定球质心在射束坐标系下的坐标；通过深度相机采集标定模体的图像，并提取其中标定球得到其质心在相机坐标系的坐标；计算射束坐标系与相机坐标系之间的变换关系。4.根据权利要求3所述的皮肤剂量计算方法，其特征在于：采用阈值法识别并提取透视图像中标定球及其质心坐标。5.根据权利要求1所述的皮肤剂量计算方法，其特征在于：所述确定射束区域具体为：其中，为射线源的射束角度，P2.x、P2.y、P2.z分别为各像素点在射束坐标系下的x轴、y轴、z轴的坐标值。6.根据权利要求1所述的皮肤剂量计算方法，其特征在于：结...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雨晖，
申请(专利权)人：佗道医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：