本發(fā)明涉及圖像處理，尤其涉及一種安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、通過在c型臂等三維x光成像設(shè)備上加裝深度相機，可在三維x光圖像采集的過程中同步采集深度相機圖像，以此獲得患者及術(shù)區(qū)位置上方和兩側(cè)復(fù)雜表面信息，從而無感實現(xiàn)導(dǎo)航避障、手術(shù)輔助等功能。而為了實現(xiàn)上述功能，需要預(yù)先(出廠或者維護期間)對深度相機進(jìn)行配準(zhǔn)標(biāo)定，獲取掃描過程中相機運動的精確位姿信息，用于術(shù)區(qū)表面重建。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對上述需求，本發(fā)明提出一種安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，。

2、技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，包括：

4、s1、將配準(zhǔn)工裝放置于c臂機內(nèi)，對配準(zhǔn)工裝上的識別標(biāo)記和點陣進(jìn)行位置標(biāo)定；

5、s2、通過c臂機采集配準(zhǔn)工裝的cbct影像，同時通過安裝于c臂機上的深度相機采集其深度信息；

6、s3、識別cbct影像中的識別標(biāo)記，根據(jù)s1的位置標(biāo)定計算得到cbct影像中點陣各點的位置；

7、s4、識別s2得到的深度信息中的rgb圖像中的點陣，根據(jù)點陣各點的標(biāo)記，將其與s3得到的cbct影像中點陣各點的位置一一對應(yīng)，從而結(jié)合相機內(nèi)參計算深度信息中的rgb圖像與cbct影像之間的變換關(guān)系；

8、s5、根據(jù)已知的深度相機的轉(zhuǎn)換參數(shù)，結(jié)合s4計算深度信息中的深度圖像和cbct影像之間的轉(zhuǎn)換矩陣，也即得到深度相機的外參。

9、具體地，所述點陣設(shè)置在配準(zhǔn)工裝的外表面上，所述識別標(biāo)記設(shè)置在所述配準(zhǔn)工裝的任意位置處。

10、更具體地，所述配準(zhǔn)工裝的外表面設(shè)置為弧形柱面，且弧形柱面與c形臂同心且曲率一致；

11、配準(zhǔn)工裝放置于c臂機內(nèi)時，其軸線垂直于c形臂所在平面。

12、更進(jìn)一步地，所述配準(zhǔn)工裝可設(shè)計為內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)，所述識別標(biāo)記設(shè)置在所述配準(zhǔn)工裝的內(nèi)套筒上，所述點陣設(shè)置在外套筒的外表面上，所述外套筒套設(shè)于所述內(nèi)套筒外。

13、具體地，所述點陣由棋盤格的角點構(gòu)成，在所述棋盤格的各白格中分別添加不同的定位標(biāo)記，并分別對棋盤格各角點添加識別標(biāo)簽。

14、更具體地，所述s4中，所述識別s2得到的深度信息中的rgb圖像中的點陣，根據(jù)點陣各點的標(biāo)記，將其與s3得到的cbct影像中點陣各點的位置一一對應(yīng)，具體如下：

15、(1)對rgb圖像序列的各圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值圖像；

16、(2)識別步驟(1)得到的二值圖像中掩碼作為定位標(biāo)記，框定各棋盤格角點的設(shè)定范圍和各棋盤格的角點的識別標(biāo)簽；

17、(3)據(jù)步驟(2)框定的棋盤格角點的設(shè)定范圍，計算其內(nèi)梯度，得到其邊緣，對各邊緣像素進(jìn)行十字線擬合，計算擬合十字線的交點，識別得到棋盤格的角點，即得到棋盤格角點的坐標(biāo)；

18、(4)通過步驟(2)得到的各棋盤格的角點的識別標(biāo)簽和步驟(3)得到的棋盤格角點的坐標(biāo)，將其與s3中的cbct影像中各棋盤格角點的位置一一對應(yīng)。

19、具體地，所述s4中，所述計算深度信息中的rgb圖像與cbct影像之間的變換關(guān)系采用重投影優(yōu)化方法。

20、更具體地，所述重投影優(yōu)化方法采用g2o非線性優(yōu)化模型。

21、具體地，所述s3中，所述識別cbct影像中的識別標(biāo)記采用閾值提取方法。

22、具體地，所述s3中，根據(jù)s1的位置標(biāo)定計算得到cbct影像中點陣各點的位置，具體如下：

23、所述cbct影像中點陣各點的位置，即所述點陣與所述cbct影像之間的變換關(guān)系，包括旋轉(zhuǎn)矩陣rcp-ci和平移矩陣tcp-ci，則針對識別標(biāo)記中的某一體素，如下：

24、pci-sp＝rcp-cipcp-sp+tcp-ci；

25、其中，pci-sp為識別得到cbct影像中的識別標(biāo)記的位置；pcp-sp為實際的識別標(biāo)記的位置，即相對于點陣的識別標(biāo)記的位置，根據(jù)s1的位置標(biāo)定計算得到；

26、采用svd分別方法求得旋轉(zhuǎn)矩陣rcp-ci和平移矩陣tcp-ci，包括：

27、s31、分別計算cbct影像中的識別標(biāo)記所有體素的質(zhì)心和實際的識別標(biāo)記所有體素的質(zhì)心；

28、s33、定義矩陣w＝p*qt/n，其中，p、q分別表示去質(zhì)心化后的cbct影像中的識別標(biāo)記和實際的識別標(biāo)記，對其進(jìn)行svd奇異矩陣分解得到w＝u∑vt，由此得到旋轉(zhuǎn)矩陣rcp-ci＝uvt和平移矩陣tcp-ci＝p-rcp-ci*q，即得到所述點陣與所述cbct影像之間的變換關(guān)系。

29、有益效果：本發(fā)明通過棋盤格上設(shè)置的定位標(biāo)記實現(xiàn)在cbct影像和深度相機之間的對應(yīng)，進(jìn)而可以結(jié)合相機內(nèi)參計算得到深度相機采集的rgb圖像與cbct影像之間的變換關(guān)系，之后根據(jù)深度相機的轉(zhuǎn)換參數(shù)結(jié)合深度圖像，可以計算深度相機的外參，從而完成安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定，進(jìn)而可以實現(xiàn)后續(xù)的術(shù)區(qū)表面重建。通過此方法可以實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)標(biāo)定，確定深度相機乃至整個c臂的運動軌跡；工裝上包括多種定位標(biāo)志，可被多種影像設(shè)備分別觀測，通過本方法將所有關(guān)測結(jié)果關(guān)聯(lián)起來形成一個有機整體。標(biāo)定結(jié)果用于術(shù)區(qū)表面重建視野大，可以與視野較小cbct圖像結(jié)合起來，豐富患者術(shù)區(qū)的感知能力，協(xié)同導(dǎo)航設(shè)備實現(xiàn)防碰撞等需求功能。本發(fā)明操作簡單便捷，深度相機參數(shù)的標(biāo)定明確簡潔。

技術(shù)特征：

1.一種安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述點陣設(shè)置在配準(zhǔn)工裝的外表面上，所述識別標(biāo)記設(shè)置在所述配準(zhǔn)工裝的任意位置處。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述配準(zhǔn)工裝的外表面設(shè)置為弧形柱面，且弧形柱面與c形臂同心且曲率一致；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述配準(zhǔn)工裝可設(shè)計為內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)，所述識別標(biāo)記設(shè)置在所述配準(zhǔn)工裝的內(nèi)套筒上，所述點陣設(shè)置在外套筒的外表面上，所述外套筒套設(shè)于所述內(nèi)套筒外。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述點陣由棋盤格的角點構(gòu)成，在所述棋盤格的各白格中分別添加不同的定位標(biāo)記，并分別對棋盤格各角點添加識別標(biāo)簽。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述s4中，所述識別s2得到的深度信息中的rgb圖像中的點陣，根據(jù)點陣各點的標(biāo)記，將其與s3得到的cbct影像中點陣各點的位置一一對應(yīng)，具體如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述s4中，所述計算深度信息中的rgb圖像與cbct影像之間的變換關(guān)系采用重投影優(yōu)化方法。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述重投影優(yōu)化方法采用g2o非線性優(yōu)化模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述s3中，所述識別cbct影像中的識別標(biāo)記采用閾值提取方法。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝在cbct上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，所述s3中，根據(jù)s1的位置標(biāo)定計算得到cbct影像中點陣各點的位置，具體如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種安裝在CBCT上的深度相機參數(shù)的標(biāo)定方法，包括：S1、將配準(zhǔn)工裝放置于C臂機內(nèi)，對配準(zhǔn)工裝上的識別標(biāo)記和點陣進(jìn)行位置標(biāo)定；S2、通過C臂機采集配準(zhǔn)工裝的CBCT影像，同時通過安裝于C臂機的平板探測器端面上的深度相機采集深度信息；S3、識別CBCT影像中的識別標(biāo)記，根據(jù)S1的位置標(biāo)定計算得到CBCT影像中點陣各點的位置；S4、識別深度信息中的RGB圖像中的點陣，根據(jù)點陣各點的標(biāo)記，將其與CBCT影像中點陣各點的位置一一對應(yīng)，從而結(jié)合相機內(nèi)參計算深度信息中的RGB圖像與CBCT影像之間的變換關(guān)系；S5、根據(jù)已知的深度相機的轉(zhuǎn)換參數(shù)，結(jié)合S4計算得到深度相機的外參。本發(fā)明操作簡單便捷，深度相機參數(shù)的標(biāo)定明確簡潔。

技術(shù)研發(fā)人員：王鋒,楊雨暉,趙偉
受保護的技術(shù)使用者：佗道醫(yī)療科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24