[发明专利]一种改进CBCT几何参数标定方法

说明书

本发明公开了一种改进的CBCT几何参数标定方法，通过空间几何关系找到不同坐标系下的变换关系，以参数估计的方法提高标定参数的精确值。解析几何和特征点迭代优化相结合的方式精确计算标定参数，迭代估计方法的引入在提高精度的前提下也克服现有算法在标定过程对标定体模位置的要求，达到忽略体模位置而精确标定参数的目的。

技术领域

本发明涉及医学物理技术领域，具体涉及一种改进CBCT几何参数标定方法。

背景技术

CBCT图像引导系统主要用于辅助引导质子肿瘤治疗，通过与计划CT图像进行配准获取患者摆位误差。因此CT图像和患者的位置坐标需要精确定位。

现有的标定算法大多假设标定体模旋转，而投影装置固定不变。但是对于CBCT装置此类方法在实际应用中存在先天上的缺陷。符合此类要求的CBCT标定算法，通过设计特定的标定体模，计算各种情况下参数变化，但是对于实际场景考虑不够全面，部分参数计算存在误差。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种改进CBCT几何参数标定方法。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)如何进行部分参数的优化。

(2)如何适配实际应用场景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种改进CBCT几何参数标定方法，该方法的步骤如下：

1)按要求设计体模，体模中钢球位置误差在±0.001毫米以内；

2)360度全扇扫描，按顺时针或逆时针方向依次采集体模的投影图像；

3)对投影图像进行特征点检测与追踪，每一帧图像中检测的特征点形成上下两个椭圆，按顺时针方向对特征点坐标进行重新排序，再以差帧的方法追踪特征点，保证特征点一一对应，并在每副图像中利用检测到的特征点坐标拟合成两个椭圆，椭圆方程为：

a(x-u₀)²+b(y-v₀)²+2c(x-u₀)(y-v₀)＝1；

其中，a、b、c为椭圆参数，u₀、v₀为椭圆中心坐标；

4)根据投影图像建立空间坐标系；

5)计算实际平板相对虚拟平板之间的旋转角度及初步计算

6)利用已知参数和初值进一步优化估计得到精确解；

7)利用在步骤5)、6)中计算的参数关系，计算世界坐标系和投影图像之间的变换关系。

进一步的，所述步骤5)的具体计算步骤如下：

5-1)面内转角η利用如下公式计算：

其中记代表点P_p与点P_q的距离，A(p，q)为直线p，q之间夹角；P₁，P₂分别为两个椭圆中心；P_a是射线源在虚拟平面的投影点，其值可由以下公式获得：

5-2)使用以下公式计算θ和φ角度：