[发明专利]一种放疗头部位置姿态测量装置和解算方法

摘要

本发明公开了一种放疗头部位置姿态测量装置和解算方法，包括一种放疗头部位置姿态测量装置和一种放疗头部位置姿态解算方法，本发明技术要点是：首先得到人脸图像序列，并转换到YUV空间，进行阈值划分，其次，根据对获得的进行人脸特征点坐标计算，周期更新基准坐标；然后，计算各个特征区域重心的位移量并记录超过位移阈值的特征点重心位移；最后，根据统计出的特征点重心位移方向估计出头部姿态。本发明减少了测量结果漂移效应，避免环境光照因素对被测目标的干扰，避免了放射体位确定方法引起的放射性损伤，同时也对放疗过程中人体震颤引起的体位变化给出了定量信息。

主权项

1.一种放疗头部位置姿态解算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在患者脸部固定三块蓝色标识块并且利用工业摄像机获取患者脸部的图像，得到肤色样本图像；步骤二：获得标识点，从工业摄像机中获得肤色样本的RGB图像，通过将RGB图像转换到色度与亮度分离的YUV颜色空间，并对转换结果进行阈值判决，在此基础上获取标识块的重心作为标识点，检测过程中由软件自动获取标识点位置，这些标识点的初始位置坐标采用人机交互的方法获取，利用RGB图像样本统计皮肤和标识点在各个色度分量上的分布情况，通过统计在各色度分量上的分布特征，根据先验知识设定判断阈值，然后用阈值作为判断门限从背景中分割出待检测的标识点和皮肤区域，把待检测图像的色度值命中在阈值范围内的像素点认定是肤色点，其他命不中的、落在阈值范围外的像素点认为是非肤色点，分割出肤色区域，从而确定肤色区域，一般肤色分割的结果为黑白的二值化图像，一种是背景，一种是肤色区域，肤色区域为标识区域，其中标识区域重心为标识点；步骤三：通过标识点像素提取目标距离，具体方法是将图像中的标识区域像素点“实际”个数与标准距离处标志区域对应的“标准”像素点个数相比，按照比例参数和“标准距离”得到“实际”目标距离摄像头的距离，其中图像中“实际”标识区域像素点个数，标志区域就是标识块，因为“实际”标识块识别了，因此累加“实际”标识块像素点即可；步骤三具体执行包括以下三个小步骤：第一小步获取分割出的三块标记块重心；第二小步根据目标位置姿态基本固定的特点，进一步划分区域，实现三个标志块的单独识别；第三小步各个标志块像素点累加计数；步骤四：根据目标在工业摄像机平面上的投影几何关系，根据小孔成像模型计算目标到成像的坐标系转换关系，坐标系一般包括了两个坐标系，一个世界坐标系，一个是相机坐标系，这两个坐标系不重合，其中相机坐标系原点在光心，利用小孔成像模型：将目标通过凸透镜转换到相二维平面上；步骤五：将人脸特征点重心坐标分别与前一帧重心坐标作差得到在x、y轴方向上的位移量，若该位移量超过位移阈值Thr，则该方向移动数值更新为当前位移量；步骤六：分析三个控制点实际空间位置与图像三个控制点间的对应距离计算姿态，在目标姿态计算过程中，通过像空间中控制点相对距离乘以实际目标控制点空间位置的广义逆得到姿态变换矩阵，对应矩阵中姿态角即为对应目标的姿态；步骤七：判断单元，用于判断肤色样本图像当前帧是否为最后一帧，如果否，则将当前帧对应的目标姿态作为序列下一帧目标位置姿态计算的对应的初始姿态，并将下一帧作为当前帧，并开启步骤六，一帧图像在特征区域搜索范围确定在前一帧重心附近。