[发明专利]CBCT系统几何标定模体自标定方法、装置及介质

说明书

本发明公开了一种CBCT系统几何标定模体自标定方法、装置、设备及介质，方法包括：获取标定模体，并确定所述标定模体的粗略空间坐标；采集所述标定模体的多种摆位姿态下的投影图像，确定标记物投影的中心位置坐标；计算所述每种摆位姿态下的系统几何参数；根据所述中心位置坐标和所述系统几何参数，构造约束条件和目标函数；计算所述目标函数的目标极值，并根据所述最优极值计算标记物的目标空间坐标。本发明提高了标记物真实空间位置的计算精确度，可广泛应用于图像处理技术领域。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种CBCT系统几何标定模体自标定方法、装置及介质。

背景技术

目前CBCT系统在医学成像中有着广泛应用。实现高分辨率的CBCT图像重建需要精确的系统几何结构，也即射线源和探测器的相对位置关系。但由于机械加工误差和安装精度等原因，实际的几何结构与设计的几何结构存在较大偏差导致重建图像中出现几何伪影，严重降低了图像质量。为解决以上问题，需要对CBCT系统进行几何标定。

标定方法主要分为离线标定和在线标定两大类。离线标定使用专用标记物的模体，需要在扫描成像对象之前对标定模体进行预扫描。通过建立直接线性变换(DLT)等式，计算出CBCT系统几何参数，DLT被广泛认为是CBCT系统几何标定方法的黄金标准。离线标定方法的优点是简易实用，但由于标定模体加工误差，标记物空间位置与设计位置往往存在偏差，导致几何参数的计算出现误差。

在线几何标定可消除标定模体加工误差的影响，该方法优点是不需要对标定模体进行预扫描，而是通过优化图像的某个特征(如图像信息熵(IE)，边缘锐度，弦图数据的冗余，投影和的对称性等)估计出系统的几何参数。但在线标定缺点也很明显，计算量大、计算时间长、对初解敏感容易陷入局部解，阻碍了其在实际的应用。

离线标定为减小加工误差需借助高精度激光机床对标记物空间位置进行定位，增加了模体的制作周期和成本。目前能够精确计算标记物真实空间位置的算法仍然空缺。目前有学者通过粒子群优化方案计算标记物坐标，但该方案复杂度较高，需借助临床螺旋CT和专门制作的质量保证(QA)模体，并且对初解敏感容易陷入局部解。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种CBCT系统几何标定模体自标定方法、装置及介质，以提高标记物真实空间位置的计算精确度。

本发明的一方面提供了一种CBCT系统几何标定模体自标定方法，包括：

获取标定模体，并确定所述标定模体的粗略空间坐标；

采集所述标定模体的多种摆位姿态下的投影图像，确定标记物投影的中心位置坐标；

计算所述每种摆位姿态下的系统几何参数；

根据所述中心位置坐标和所述系统几何参数，构造约束条件和目标函数；

计算所述目标函数的目标极值，并根据所述最优极值计算标记物的目标空间坐标。

优选地，所述获取标定模体，并确定所述标定模体的粗略空间坐标，包括：

预设一组标记物空间坐标；

根据所述预设的标记物空间坐标，在空间位置上粗略放置所述标记物，确定所述标记物的粗略空间坐标。

优选地，所述采集所述标定模体的多种摆位姿态下的投影图像，确定标记物投影的中心位置坐标，包括：

通过X线成像设备对所述标定模体进行多次投影采集，得到多种摆位姿态下的投影图像；其中，每次投影采集的标定模体的摆位姿态不同；

对所述多种摆位姿态下的投影图像进行分割处理，得到标记物投影的中心位置坐标。

优选地，所述计算所述每种摆位姿态下的系统几何参数，包括：