[发明专利]一种图像识别引导的放射治疗摆位装置及方法

权利要求书

1.一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：该装置包括摄像头a(1)、摄像头b(2)、摄像头c(3)、图像处理单元(4)，其中摄像头a(1)、摄像头b(2)、摄像头c(3)构成图像获取单元，摄像头a(1)、摄像头b(2)、摄像头c(3)分别位于治疗床的正上方及治疗床两侧45°角处；摄像头a(1)、摄像头b(2)、摄像头c(3)分别和图像处理单元(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：所述的图像处理单元(4)包括图像识别模块和图像计算模块，图像识别模块的工作过程包括图像采集、图像预处理、图像分割、特征提取和测量患者身高，图像计算模块采用开源计算机视觉库OpenCV的标准透视变换库函数来实现对图像的矫正。

3.根据权利要求2所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：所述的图像识别模块中的图像预处理采用加权平均值法对人体彩色图像进行灰度化处理并采用中值滤波过滤噪声。

4.根据权利要求3所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：所述的图像识别模块中的图像分割采用Otus算法进行图像二值化和膨胀腐蚀处理。

5.根据权利要求4所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：所述的图像识别模块中的特征提取采用Canny边缘检测器提取人体的轮廓后获取头和脚的特征点的坐标信息。

6.根据权利要求5所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：所述的图像识别模块中测量患者身高通过计算头和脚的特征点坐标信息得到患者的身高信息，采用参照法进行计算，假设参照物的实际高度为H_r，该参照物在图像上测量得到的高度为H_i，待测人体目标在图像上的高度为H_p，则实际的身高S为：

7.根据权利要求6所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置，其特征在于：所述的图像计算模块采用开源计算机视觉库OpenCV的标准透视变换库函数来实现对图像的矫正，其中透视变换的二维图像像素坐标计算公式为：

其中X′为透视变换后的二维图像像素的横坐标值，Y′为透视变换后的二维图像像素的纵坐标值，x为原始二维图像像素的横坐标值，y为原始二维图像像素的横坐标值；参数用于图像的线性变换，参数用于透视变换，参数[a₃₁ a₃₂]用于图像平移，参数a₃₃取常数1，上述参数通过图像标定的过程中获得源图像顶点坐标和目标图像顶点坐标后调用OpenCV的逆矩阵运算求得。

8.根据权利要求7所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位装置的摆位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：医师携患者进入治疗室；

步骤2：图像处理单元(4)识别患者并根据患者身高驱动治疗控制系统的治疗床下降到患者适宜上床位置；

步骤3：图像处理单元(4)识别患者身上的标记点并驱动治疗床运动到虚拟等中心；

步骤4：医师观察并最终确认患者摆位位置；

步骤5：治疗实施；

步骤6：治疗床自动退床到已被记录的患者上床位置，患者下床。

9.根据权利要求8所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位方法，其特征在于：所述的步骤2中摄像头a(1)或摄像头c(3)定位患者静止停留1.5s后，图像处理单元(4)开启患者身高的图像识别。

10.根据权利要求9所述的一种图像识别引导的放射治疗摆位方法，其特征在于：所述的步骤3包括以下步骤：

步骤3.1，通过标定流程得到治疗床的虚拟等中心的图像像素坐标；

步骤3.2，摄像头a(1)、摄像头b(2)、摄像头c(3)分别通过基于透视变换的矫正后图像来识别患者身上的三个标记点从而得到标记点到虚拟等中心的偏移；

步骤3.3，图像处理单元(4)将偏移值发送给治疗控制系统，从而驱动治疗床使患者定位至虚拟等中心位置。