【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理相关，尤其涉及一种cbct几何校正识别标记方法。
技术介绍
1、锥形束计算机断层成像技术cbct(cone-beam computed tomography)一般包括一组球管和高压、一个平板探测器和一个圆形旋转机架，其中，球管和平板探测器附加在旋转机架上。cbct成像原理是控制机架围绕物体进行旋转，采集物体在多个角度下的投影数据，然后利用锥束投影重建算法进行三维重建，进而获取物体的三维数据。cbct设备获取高质量的重建数据依赖于精确描述cbct系统每个角度投照的几何模型参数，若投照的几何参数不精确，经过三维重建后的三维图像会有明显的伪影，严重影响图像质量和诊断。因此，获取精确的投照几何参数，是进行锥束投影重建算法中很重要的基本步骤。
2、常规的cbct系统几何校正方案如下所示：
3、如图1所示的螺旋状体模，如图2所示的杆状体模，如图3所示的糖果棒状体模，以上为常用的几种方案。下面针对螺旋状体模进行详细说明：
4、1)采用和实际投照同样的设定，在每个投照角度下对体模进行投照；
5、2)对体模在不同角度下x光投照的投影图像，进行标记物识别(如螺旋状和糖果棒状体模的金属小球)；
6、3)将识别出的金属小球投影圆心(uw，vw)和实际体模中的金属小球球心(x，y，z)相对应，带入到投影公式中[uw，vw，w]t＝p[x，y，z，1]t，通过矩阵运算，得到投照参数矩阵p，对p进行分解p＝k[r|t]，可以得到具体的投照参数，k是3x3的内参矩阵，r是3x3的
7、上述的第一步和第三步都是确定步骤，在操作时候不会有什么差异，但是在第二步，标记物识别的数量和准确程度，直接决定了第三步中几何投照参数计算的准确性。常用的做法是在第一步体模的x光投影图像进行candy算子边缘检测，然后进行二值化并识别其中的圆形，并获取圆形的圆心(uw，vw)，得到金属小球的投影，通过金属小球的编码，得到金属小球在体模上的3d坐标(x，y，z)，再进行第3步的计算。
8、实际操作中，体模的投影图像中内容复杂，如标记物嵌入在圆柱或者柱状的物体上，圆柱或者柱状的物体本身会有投影，干扰金属小球的检出，同时还要考虑床台的其他体模支撑物的投影，为了避免体模的投影图像中出现体模以外的物体，有些商家设计了特定的体模支持固定方案，虽然简化了投影图像，但是提高了体模摆位和固定的难度。
9、实际体模摆放如图4，带支架体模1摆放在床台2上；如图5，几何校正体模的等中心扫描时，a处表示体模支架投影，b处表示床台边缘投影，c处表示滤线栅错配效果；如图6，几何校正体模的偏中心扫描时，d处表示床台投影。
10、在偏中心cbct扫描中，情况会更复杂。这个时候，体模只有略超过一半的内容可以进行投影，在这种情况下，能够识别出更多的标记物会对校正的精度帮助更大。
11、如前面所述，为了避免床台和支架的干扰，有些厂商设计了专用的体模固定装置，安装在体模的后方，在进行体模投照的时候，可以移除床台和支架干扰，但是这样不能很好的反映实际工作中床台和旋转机架之间的相对关系。
12、鉴于上述缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种cbct几何校正识别标记方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种cbct几何校正识别标记方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种cbct几何校正识别标记方法，依次包括以下步骤：
4、步骤1、确认探测器的旋转方向，保证在投影图像中，校正体模的柱状物体投影为上下方向；
5、步骤2、将校正体模倾斜的投影图像变垂直，如果校正体模的投影图像已经在垂直方向上对齐，则忽略此步骤；
6、步骤3、对校正体模的投影图像进行下采样；
7、步骤4、对下采样后校正体模的投影图像进行中值滤波处理，过滤掉标记物的投影；
8、步骤5、对中值滤波处理后的结果进行上采样，还原到原始尺寸的背景图；
9、步骤6、如进行了上述步骤2，则需要在此步骤还原校正体模的投影图像变倾斜；
10、步骤7、根据背景图像mbk和背景图像mbk中的最大值dmaxbk，计算每个像素消除背景需要的数字增益矩阵即mg＝mbk/dmaxbk，原始图矩阵与增益矩阵点乘后得到消除背景的标记物影像mo＝mi dot mg，通过上述的mg＝mbk/dmaxbk以及mo＝mi dot mg可以得到mo＝mi dotmbk/dmaxbk；
11、其中，mi为输入图像；
12、mo为标记物影像；
13、mbk为背景图像，即输入图像mi中不包含mo的内容；
14、背景图像的最大灰度值dmaxbk通过对mbk的遍历获取；
15、步骤8、对消除背景后的图形进行二值化处理；
16、步骤9、在二值化的图像上寻找连通区域的边界；
17、步骤10、识别连通区域的边界，计算外接边框的面积，根据上述特征可以识别出标记物投影的边框，根据标记物投影的边框，计算出标记点的坐标(uw，vw)；
18、步骤11、识别一组相邻的标记点并进行编码处理，再对体模上的标记点进行编码，即可对照出步骤10中每个标记点在体模上对应的金属小球，从而得到标记点相对于体模中心的坐标(x，y，z)。
19、作为本专利技术的进一步改进，步骤2中采用错切变换将校正体模倾斜的投影变垂直，具体步骤如下：
20、步骤21、输入图像mi的宽/高为width/height，取y1＝a*height，y2＝b*height；
21、步骤22、计算y1至y2区域在x坐标上投影的灰度值的均值xmean，在其中查找灰度最大的值并记录为dmaxx，其对应x坐标为xm，这里的图像灰度最大值dmaxx通过对xmean的遍历获取；
22、步骤23、分别在y1和y2且与x轴平行的方向上，从xm向x＝0.5*width方向搜索，当(x，y1)或者(x，y2)的灰度值小于0.6*dmax时，停止搜索，得到体模的边缘点(x1，y1)和(x2，y2)；
23、步骤24、计算rshear＝(y2-y1)/(x2-x1)，得到仿射变换矩阵mshear：
24、
25、步骤25、基于mshear进行仿射运算，得到垂直方向对齐的结果；
26、在上述步骤24中，可同步得到仿射变换矩阵mshear，：
27、
28、在步骤6中，基于mshear，进行仿射运算，还原校正体模将投影变倾斜。
29、作为本专利技术的进一步改进，在步骤3中，下采样的尺寸为边长在256到512之间，记录x、y轴的采样系数(sx，sy)，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，在所述步骤3中，下采样的尺寸为边长在256到512之间，记录x、y轴的采样系数(sx，sy)，计算下采样后图像每个像素的大小(psx，psy)。
4.如权利要求1所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，在所述步骤4中，中值滤波的窗口大小与标记物的大小相关，金属小球的直径为d1，根据SID和SOD计算金属小球在投影图像中的直径d2，得到d3＝k1*d2/ps，中值滤波的窗口尺寸为(d3x，k2*d3y)，k2>2；
5.如权利要求4所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，所述k1＝1.2，d3x＝k1*d2/psx，d3y＝k1*d2/psy。
6.如权利要求4所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，所述k2为3或4。
7.如权利要求1所述的一种CBCT几何校正识别
8.如权利要求1所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，在所述步骤8中，可直接进行二值化处理：
9.如权利要求1所述的一种CBCT几何校正识别标记方法，其特征在于，在所述步骤9中，通过追踪连通区域边界的方法来查找连通区域：通过对二值化后的图像进行光栅扫描，查找连通区域的边界初始点，追踪连通区域的边界，直到返回到边界初始点，完成一个连通区域边界的搜索与记录；继续光栅扫描，查找到下一个没有记录过的连通区域边界，重复连通区域边界搜索与记录，直到光栅扫描结束。
...【技术特征摘要】
1.一种cbct几何校正识别标记方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种cbct几何校正识别标记方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种cbct几何校正识别标记方法，其特征在于，在所述步骤3中，下采样的尺寸为边长在256到512之间，记录x、y轴的采样系数(sx，sy)，计算下采样后图像每个像素的大小(psx，psy)。
4.如权利要求1所述的一种cbct几何校正识别标记方法，其特征在于，在所述步骤4中，中值滤波的窗口大小与标记物的大小相关，金属小球的直径为d1，根据sid和sod计算金属小球在投影图像中的直径d2，得到d3＝k1*d2/ps，中值滤波的窗口尺寸为(d3x，k2*d3y)，k2>2；
5.如权利要求4所述的一种cbct几何校正识别标记方法，其特征在于，所述k1＝1.2，d3x＝k1*d2/psx，d3y＝k1*d...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈达，吕国政，宋晓阳，
申请(专利权)人：影诺高新科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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