[发明专利]一种透视成像装置实时几何校正方法

说明书

本发明公开了一种透视成像装置实时几何校正方法，包括以下步骤：构造高精度植入金标的实时校准罩；固定透视成像装置至拍摄台面，拍摄含实时校准罩的透视图；提取透视图中金标位置，并与金标三维位置一一对应；计算获得实时透视装置几何参数。本发明实现了拍摄过程中实时的透视装置几何校准，克服了透视装置在使用过程中由于装置不稳定性导致的实时误差，可提升了透视图像的几何精度。

技术领域

本发明涉及透视成像的几何校正技术，具体涉及一种透视成像装置实时几何校正方法。

背景技术

在CBCT、透视图象引导摆位等透视图象的应用中，对于透视成像装置的几何参数有精度要求，在获取透视图像的同时需要得到形成透视图的投影透视成像装置的几何参数，这些几何参数指透视投影矩阵或与之等价的透视源坐标、成像平板坐标与方向等参数。

举例来说，在锥形束计算机断层影像(CBCT)的应用中，几何参数的不精确会导致反投影重建过程中二维三维重建出来的CBCT三维影像产生伪影等缺陷，影响其后续使用。

目前该领域的应用中，几何参数的获取一般在事前通过独立的校正流程获取，在透视成像时使用预存的几何参数。但这样的方法严重依赖于装置的重复稳定性，难以应用在机械结构重复稳定性不足的装置上。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种透视成像装置实时几何校正方法，该方法实现了拍摄过程中实时的透视装置几何校准，仅需要粗略的初始几何参数即可获得精确的透视图像同步的几何参数，可便捷应用在不同机械精度以及重复稳定性一般的成像装置中。

技术方案：本发明的透视成像装置实时几何校正方法，包括以下步骤：

(1)构造高精度植入金标的实时校准罩；

(2)固定实时校准罩至拍摄台面，拍摄含实时校准罩的透视图；

(3)提取透视图中金标位置，并与金标三维位置一一对应；

(4)计算获得实时透视装置几何参数。

步骤(1)中，所述实时校准罩外表面设有双螺旋线，双螺旋线中嵌入多个金标。

步骤(1)中，所述金标为球形金属标志物，实时校准罩采用透视射线高透过性材质。

步骤(2)中，固定实时校准罩至拍摄台面后，得到实时校准罩所在位置相对于拍摄台面参考坐标系的位移信息，从而计算获得金标在该坐标系下的三维坐标序列T＝{xt₁，xt₂，…，xt_n}。

步骤(2)中，拍摄含实时校准罩的透视图时，记录预先测量的粗略的透视成像装置的投影矩阵M⁰，计算公式如下：

步骤(3)中，提取实时校准罩中的金标在透视图像中的二维坐标D＝{xd₁，xd₂，…,xd_m}，xd_i∈R²。

步骤(3)中，所述提取实时校准罩中的金标在透视图像中的二维坐标，包括以下步骤：

(3.1)根据初始透视成像装置的投影矩阵M⁰和金标三维坐标序列T，计算获得各金标点在图像中的预期投影序列D⁰＝{xd⁰₁，xd⁰₂，…，xd⁰_m},xd⁰_i∈R²；