【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医疗器械领域，具体涉及一种医用直线加速器的自动化控制方法及其控制系统。
技术介绍
1、医用加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置。带电粒子加速器是用人工方法借助不同形态的电场，将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量的电磁装置，常称“粒子加速器”，简称为“加速器”。要使带电粒子获得能量，就必须有加速电场。依据加速粒子种类的不同，加速电场形态的不同，粒子加速过程所遵循的轨道不同被分为各种类型加速器。国际上，在放射治疗中使用最多的是电子直线加速器。
2、由于医用直线加速器是精密仪器，当治疗使用时，治疗床与医用直线加速器之间的误差会影响后续对目标放射的精准性；现有技术中的质量控制依赖于人工测量，但是人工测量存在误差，会影响后续使用结果，并且人工测量所用时间大于自动校准测量。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种医用直线加速器的自动化控制方法及其控制系统，用以解决上述
技术介绍
中提到的问题。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种医用直线加速器的自动化控制方法，所述自动化控制方法包括以下步骤：
4、步骤1：对医用直线加速器配套治疗床上的标签图进行图像采集及预处理，得到xy方向的坐标信息；
5、步骤2：基于步骤1的xy方向的坐标信息，利用深度坐标法得到z方向的坐标；
6、步骤3：基于识别的标签图坐标，实现医用直线加速器自动控制的校准。
7、进一步的，所述步骤1具体为，
8、步骤1.1：分别对标签图图像的r、g、b通道进行单独处理，计算每个像素点的r(k)值，公式如下：
9、
10、其中，r(k)为计算参数时的中间结果，i(k)、i(l)表示两个不同像素点的亮度，d(k，l)表示两个像素点的距离，sα(t)为坡度函数，α为可调斜率，公式如下：
11、
12、步骤1.2：利用下面的公式将r(k)展到[0，1]之间，得到增强后的标签图图像的r、g、b通道，获得全局白平衡，公式如下：
13、
14、其中，l(k)为归一化后的中间值；
15、步骤1.3：求解最优化问题，获得处理后的标签图图像，公式如下：
16、
17、其中，ω表示权重，a为相对调节参数，公式如下：
18、ω(k,l)＝1/||(k-l)||
19、a＝maxkl(k)。
20、进一步的，所述得到xy方向的坐标信息具体为，在二值化图像中，其零阶矩的公式为，
21、m00＝∑i∑jv(i,j)
22、式中，v(i,j)为(i,j)点的灰度值，其一阶定义为，
23、m10＝∑i∑ji·v(i,j)
24、m01＝∑i∑jj·v(i,j)
25、式中，i,j分别是每个像素的x,y点的坐标；m10的结果为所有白色区域像素的x坐标之和，m01的结果为所有白色区域像素的y坐标之和，利用一阶矩阵，求二值化图像的重心坐标，具体为
26、
27、进一步的，所述利用深度坐标法得到z方向的坐标具体为，成像点p与空间点p一一对应，其映射关系为，
28、
29、式中，(x,y)为空间点p在图像物理坐标系下的位置坐标，(xc,yc,zc)为空间点p在相机坐标系下的三维空间位置坐标，f为相机的内焦距；
30、将映射关系表示为齐次方程的矩阵形式
31、
32、世界坐标系与相机坐标系可以通过如下关系进行转换
33、
34、(xw,yw,zw)为空间点p在世界坐标系中的坐标，o＝[0,0,0]，r和t由标定求出。
35、进一步的，基于坐标转换和相机映射，确定标签图的中心空间点p，至少需要2个相机来确定位置，左右相机的管光心分别为o1和o2与空间点p在左右两个相机的图像坐标像素坐标系中的成像点分别为p1(x1,y1)、pr(xr,yr)的连线为o1p1和o2pr，二者延长线交点为空间点p，以此确定空间点p的位置。
36、进一步的，确定视差值x1-xr，相机的基线距离t和焦距f计算空间点p在相机坐标系的三位坐标为，
37、
38、至此确定标签图的位置，控制医用直线加速器的实现自动校准。
39、进一步的，基于光心点ol到相机坐标系下的空间点p的距离d，计算公式为，
40、根据上式数据误差影响算法求出距离d的绝对误差δd，
41、其中δx、δy和δz分别为xyz方向的绝对误差；
42、求出距离d的相对误差δ；
43、
44、其中δx、δy和δz分别为xyz方向的相对误差。
45、一种医用直线加速器的自动化控制系统，所述控制系统使用如上述医用直线加速器的自动化控制方法，包括
46、预处理模块：对医用直线加速器配套治疗床上的标签图进行图像采集及预处理，得到xy方向的坐标信息；
47、计算模块，利用深度坐标法得到z方向的坐标；基于识别的标签图坐标，实现医用直线加速器自动控制的校准。
48、本专利技术的有益效果是：
49、本专利技术用以实现实现医用直线加速器自动控制的校准。
50、本专利技术提供医用直线加速器与治疗床之间的自动校准，帮助后续使用更精准，减少人工校准会出现的时间长，误差大的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述自动化控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为，图像预处理包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述得到XY方向的坐标信息具体为，在二值化图像中，其零阶矩的公式为，
4.根据权利要求3所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述利用深度坐标法得到Z方向的坐标具体为，像点p与空间点P一一对应，其映射关系为，
5.根据权利要求4所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，基于坐标转换和相机映射，确定标签图的中心空间点P，至少需要2个相机来确定位置，左右相机的管光心分别为O1和O2与空间点P在左右两个相机的图像坐标像素坐标系中的成像点分别为p1(x1,y1)、pr(xr,yr)的连线为O1p1和O2pr，二者延长线交点为空间点P，以此确定空间点P的位置。
6.根据权利要求5所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，确定视差值x
7.根据权利要求4-6所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，基于光心点OL到相机坐标系下的空间点P的距离D，计算公式为，
8.一种医用直线加速器的自动化控制系统，其特征在于，所述控制系统使用如权利要求1-7任一所述医用直线加速器的自动化控制方法，包括
...【技术特征摘要】
1.一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述自动化控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为，图像预处理包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述得到xy方向的坐标信息具体为，在二值化图像中，其零阶矩的公式为，
4.根据权利要求3所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，所述利用深度坐标法得到z方向的坐标具体为，像点p与空间点p一一对应，其映射关系为，
5.根据权利要求4所述一种医用直线加速器的自动化控制方法，其特征在于，基于坐标转换和相机映射，确定标签图的中心空间点p，至少需要2个相机...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小波，李诺兮，杨志宇，郑芬，
申请(专利权)人：福建医科大学附属协和医院，
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。