一种实现对中运动的修正方法及装置与流程

本发明涉及运动控制技术领域，具体涉及一种实现对中运动的修正方法及装置。

背景技术：

X线机主要由X线发生装置、X线成像装置和X线辅助装置三部分构成。其中，X线辅助装置用于满足临床的需要、方便病人检查，由机械装置和影像系统装置等组成，其中机械装置包括天轨、地轨、立柱、胸片架、悬吊架、摄影床等，影像系统装置包括限束器、滤线栅等。不同类型的X线机，其X线辅助装置的配置、数量和功能不完全相同，X线辅助装置的电动轴越多，则智能化、自动化程度越高，操作越简便。

对中是通过X线辅助装置将X线机中的X线发生装置对准X线成像装置的一种摄影姿态。X线成像装置多选用数字成像的平板探测器，不同型号的X线机由于X线辅助装置的不同及其电动轴个数的差异，对中运动过程也不尽相同，但最终目的是明确的，即：为了方便患者摆位，使所摄体位最终位于图像中心。

在现有技术中，X线机的运动是建立在校正基础上实现的，即X线机在出厂前需完成全部电动轴的运动校正，将位移传感器的反馈值与机械装置中各电动轴的长度、高度一一对应，记录并保存此校正数据。校正结束后，X线机即可进行运动控制。对中是X线机众多运动摆位姿态中的其中一个，对中位置与X线机全部电动轴的一组位移传感器值是对应的。每执行一次对中运动，X线机的各个电动轴就会依据对中位置处所对应的位移传感器值进行一次运动，如果校正数据不变，其对中位置所对应的这组位移传感器值就不会改变。

但是，随着X线机的长期使用，机械装置各运动轴会出现磨损和变形，受力情况发生变化，也可能会使位移传感器在运动中磨损导致精度下降，造成校正数据产生偏差，进而最终影响X线机的运动精度、对中精度。而重新进行运动校正，需X线机生产商指派服务人员到现场完成，后期维护成本大幅增长。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种实现对中运动的修正方法及装置，以解决现有技术中实现对中运动的修正成本较高的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种实现对中运动的修正方法，所述方法包括：

在X线发生装置运动到对中位置并进行拍摄后，采集X线成像装置的成像区域上的透射图像；所述对中位置是根据第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值确定的；所述第一运动轴与所述成像区域的横坐标轴平行，所述第二运动轴与所述成像区域的纵坐标轴平行；

如果所述透射图像的边缘均位于所述成像区域内，检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差，检测所述透射图像中心点与所述成像区域中心点在所述成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差；

根据所述第一位置偏差对所述第一运动轴的对中位置值进行修正，根据所述第二位置偏差对所述第二运动轴的对中位置值进行修正。

相应的，所述检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差，包括：

检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的横坐标方向上的像素偏差值作为第一像素偏差值，按照所述X线成像装置的像素精度将所述第一像素偏差值转换为第一位置偏差；

所述检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差，包括：

检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的纵坐标方向上的像素偏差值作为第二像素偏差值，按照所述X线成像装置的像素精度将所述第二像素偏差值转换为第二位置偏差。

相应的，所述方法还包括：

判断所述第一位置偏差是否大于第一阈值；

判断所述第二位置偏差是否大于第二阈值；

如果所述第一位置偏差大于所述第一阈值或者所述第二位置偏差大于所述第二阈值，根据所述第一位置偏差对所述第一运动轴的对中位置值进行修正，根据所述第二位置偏差对所述第二运动轴的对中位置值进行修正。

相应的，根据所述第一位置偏差对所述第一运动轴的对中位置值进行修正，根据所述第二位置偏差对所述第二运动轴的对中位置值进行修正，包括：

将所述第一位置偏差转换为第一位移传感器值，根据所述第一位移传感器值对所述第一运动轴的对中位置值进行修正；

将所述第二位置偏差转换为第二位移传感器值，根据所述第二位移传感器值对所述第二运动轴的对中位置值进行修正。

相应的，所述方法还包括：

记录所述X线成像装置的当前位置值与修正后的所述第一运动轴的对中位置值、修正后的所述第二运动轴的对中位置值之间的对应关系；

当所述X线成像装置的位置值发生改变，根据所述对应关系检测所述X线成像装置的其他位置值对应的第一运动轴的对中位置值以及所述X线成像装置的其他位置值对应的第二运动轴的对中位置值。

一种实现对中运动的修正装置，所述装置包括：

采集模块，用于在X线发生装置运动到对中位置并进行拍摄后，采集X线成像装置的成像区域上的透射图像；所述对中位置是根据第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值确定的；所述第一运动轴与所述成像区域的横坐标轴平行，所述第二运动轴与所述成像区域的纵坐标轴平行；

检测模块，用于如果所述透射图像的边缘均位于所述成像区域内，检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差，检测所述透射图像中心点与所述成像区域中心点在所述成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差；

修正模块，用于根据所述第一位置偏差对所述第一运动轴的对中位置值进行修正，根据所述第二位置偏差对所述第二运动轴的对中位置值进行修正。

相应的，所述检测模块包括：

第一检测子模块，用于如果所述透射图像的边缘均位于所述成像区域内，检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的横坐标方向上的像素偏差值作为第一像素偏差值，按照所述X线成像装置的像素精度将所述第一像素偏差值转换为第一位置偏差；

第二检测子模块，用于检测透射图像中心点与成像区域中心点在所述成像区域的纵坐标方向上的像素偏差值作为第二像素偏差值，按照所述X线成像装置的像素精度将所述第二像素偏差值转换为第二位置偏差。

相应的，所述装置还包括：

第一判断模块，用于判断所述第一位置偏差是否大于第一阈值；

第二判断模块，用于判断所述第二位置偏差是否大于第二阈值；

触发模块，用于如果所述第一判断模块的判断结果为所述第一位置偏差大于所述第一阈值或者所述第二判断模块的判断结果为所述第二位置偏差大于所述第二阈值，触发所述修正模块根据所述第一位置偏差对所述第一运动轴的对中位置值进行修正，根据所述第二位置偏差对所述第二运动轴的对中位置值进行修正。

相应的，所述修正模块包括：

第一修正子模块，用于将所述第一位置偏差转换为第一位移传感器值，根据所述第一位移传感器值对所述第一运动轴的对中位置值进行修正；

第二修正子模块，用于将所述第二位置偏差转换为第二位移传感器值，根据所述第二位移传感器值对所述第二运动轴的对中位置值进行修正。

相应的，所述装置还包括：

记录模块，用于记录所述X线成像装置的当前位置值与修正后的所述第一运动轴的对中位置值、修正后的所述第二运动轴的对中位置值之间的对应关系；

跟随模块，用于当所述X线成像装置的位置值发生改变，根据所述对应关系检测所述X线成像装置的其他位置值对应的第一运动轴的对中位置值以及所述X线成像装置的其他位置值对应的第二运动轴的对中位置值。

由此可见，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例在采集到X线透射图像后，若透射图像边缘均位于成像区域内时，可以检测获得透射图像的中心点与X线成像装置的成像区域的中心点之间的位置偏差，根据该位置偏差对控制X线发生装置的各个运动轴预设的对中位置值进行修正，实现X线机在使用过程中即可以对对中位置进行自动修正，无需工作人员到现场再次进行重新校正，降低了维护成本且能够长期保证对中位置的精度。

附图说明

图1为本发明实施例中悬吊系统组成机构图；

图2为本发明实施例中立式位对中姿态的示意图；

图3为本发明实施例中提供的实现对中运动的修正方法实施例的流程图；

图4为本发明实施例中X线成像装置采集透射图像的示意图；

图5为本发明实施例中提供的实现对中运动的修正装置实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

在现有技术中，有些X线机为了提高运动精度，使对中位置准确，机械装置设计采用了高性能材料，可以有效降低磨损和变形，一定程度上可以减小由于设备长期使用带来的运动偏差。在位移传感器选择方面，使用绝对值编码器，或精度高、线性度及重复性好、温度漂移小、抗磨损的电位计，这样保证了校正数据的准确性可以维持较长时间。大部分X线机生产商，还会定期对设备进行保养和维护，对系统全部运动轴重新校正，记录新的校正数据，进而消除运动偏差，保证校正数据的有效性及运动的准确性。对于对中位置，为了保证其精度，还可以在X线机各运动轴上的对中位置处增加限位开关，通过限位开关的触发将对应电动轴的运动停止。

但是，采用高性能材料设计的机械装置及高精度位移传感器，虽然在一定程度上可改善运动精度和对中精度，但是增加了原材料成本，也降低了设备的价格竞争力。定期保养和维护设备，重新进行系统运动校正，需生产商指派工作人员到现场完成，随着生产X线机数量的增加，后期设备的服务维护成本也会随之大幅增长。对于增加限位开关的方案，一方面，检测到限位开关触发会立即停止运动，由于无缓停过程或缓停行程较短，设备会产生晃动，速度越快停止时晃动越显著；另一方面，随着不同类型X线机的运动轴个数增加，所需限位开关数量也随之增加，无形中抬高了设备成本，同时为了使对中位置准确，理想情况下是每个运动轴都安装一个对应的限位开关，但在设计中，有些机械装置的运动轴上无空间位置来安装，所以此方案的具体实现也有一定困难和局限性。

为此本发明实施例中提供了一种实现对中运动的修正方法及装置，通过在采集到X线透射图像后，若透射图像边缘均位于成像区域内时，检测获得透射图像的中心点与X线成像装置的成像区域的中心点之间的位置偏差，根据该位置偏差对控制X线发生装置的各个运动轴预设的对中位置值进行修正，即在设备使用过程中不断获取并优化对中位置，可以有效克服机械磨损和变形等若干影响因素所带来的运动偏差，设备长时间运行后，仍可保证对中位置的准确性。

首先对本发明实施例的应用环境进行说明，本发明实施例中提供的实现对中运动的修正方法实施例可以通过运动主控系统实现，该运动主控系统与X线机相连接并可以控制X线机中的机械装置运动，以X线机中较为复杂的悬吊系统为例，对本发明实施例中涉及的对中运动过程进行说明。参见图1所示，示出了一种悬吊系统X线机的基本组成，图中悬吊系统X线机主要部件包括：平板探测器机构1；胸片架2；球管牛头机构3；悬吊纵向运动导轨机构4；悬吊横向运动导轨机构5；高压发生器6。其中，平板探测器机构为X线成像装置，平板探测器机构可以沿胸片架上下移动，因此X线成像装置在进行拍摄时有一个位置信息，在悬吊系统中即为平板探测器机构处于胸片架上的高度。球管牛头机构为X线发生装置，对中即为X线发生装置对准X线成像装置，使在X线成像装置上曝光生成的透射图像的中心点与X线成像装置中成像区域的中心点一致。参见图2所示，示出了悬吊系统立式位对中姿态的示意图。球管牛头机构可以由升降轴控制上下移动，相对于平板探测器机构沿悬吊横向运动导轨机构左右移动，相对于平板探测器机构沿悬吊纵向运动导轨机构前后移动，即X线发生装置可以被多个运动轴控制进行运动。使X线发生装置对准X线成像装置的对中运动过程中，当X线成像装置位置保持固定，X线发生装置可以在与X线成像装置所处平面平行的平面上运动，这样X线发生装置可以被两个运动轴控制，这两个运动轴可以为第一运动轴以及第二运动轴，第一运动轴与X线成像装置的成像区域的横坐标轴平行，第二运动轴与X线成像装置的成像区域的纵坐标轴平行，结合悬吊系统的实际情况，第一运动轴即为控制球管牛头机构左右移动的悬吊横向运动导轨机构，第二运动轴即为控制球管牛头机构上下移动的升降轴。这样，在X线成像装置的某一位置值下，由一个第一运动轴的对中位置值、一个第二运动轴的对中位置值，可以确定出X线发生装置的对中位置。本发明实施例可以对第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值进行自动实时修正，以保证对中位置的准确。

需要说明的是，本发明实施例中提供的对中运动的修正方法可以对任意类型的X线机的对中运动过程进行修正，对X线机的类型并不进行限定，例如悬吊系统X线机、双立柱系统X线机等各种型号的X线机均可适用本发明实施例提供的方案。

参见图3所示，示出了本发明实施例中提供的实现对中运动的修正方法实施例，可以包括以下步骤：

步骤301：在X线发生装置运动到对中位置并进行拍摄后，采集X线成像装置的成像区域上的透射图像；对中位置是根据第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值确定的；第一运动轴与成像区域的横坐标轴平行，第二运动轴与成像区域的纵坐标轴平行。

首先可以获得第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值，利用第一运动轴以及第二运动轴控制X线发生装置运动到由第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值的对中位置。第一运动轴的对中位置值可以为第一运动轴对中位置的电位计值或者其他位移传感器值，第二运动轴的对中位置值可以为第二运动轴对中位置的电位计值或者其他位移传感器值。在X线发生装置运动到对中位置后，高压发生器产生高压触发X线发生装置进行X线拍摄，在X线成像装置的成像区域上可以采集得到透射图像。

步骤302：如果透射图像的边缘均位于成像区域内，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差。

通过对透射图像进行分析和处理，由透射图像中灰度值的变化可以识别出透射图像的边缘，如果透射图像的边缘均位于成像区域，即X线发生装置上限束器的投影未完全覆盖整个X线成像装置的成像区域，代表利用几何关系可以确定出透射图像的中心点，则可以进一步进行对中位置的修正。

参见图4所示，示出了透射图像在X线成像装置的成像区域上的示意图，图中I表示X线成像装置外壳，II表示X线成像装置的成像区域，III表示透射图像，其中C点为透射图像中心点，O点为成像区域中心点，如果C点与O点未完全重合，说明此次对中运动存在偏差，可以检测得到透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差dx，透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差dy。结合悬吊系统举例说明，第一位置偏差dx为悬吊横向运动导轨机构的运动偏差，第二位置偏差dy为升降轴的运动偏差。

在本发明的一些可能的实现方式中，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差的实现可以包括：

检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的横坐标方向上的像素偏差值作为第一像素偏差值，按照X线成像装置的像素精度将第一像素偏差值转换为第一位置偏差。

类似的，在本发明的一些可能的实现方式中，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差，包括：

检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的纵坐标方向上的像素偏差值作为第二像素偏差值，按照X线成像装置的像素精度将第二像素偏差值转换为第二位置偏差。

在实际应用中，可以以成像区域中心点O为坐标原点建立平面直角坐标系，通过像素精确计算出C点的坐标(dx，dy)，例如，C点与O点在横坐标方向上相差10个像素，即第一像素偏差值为10，同时X线成像装置的每一像素尺寸为139微米，则第一位置偏差dx为1390微米，同理可以检测第二位置偏差dy。这样X线机所使用的X线成像装置的像素尺寸越小，则检测出的偏差精度越高。

步骤303：根据第一位置偏差对第一运动轴的对中位置值进行修正，根据第二位置偏差对第二运动轴的对中位置值进行修正。

在本发明的一些可能的实现方式中，还可以包括判断第一位置偏差是否大于第一阈值；判断第二位置偏差是否大于第二阈值；如果第一位置偏差大于第一阈值或者第二位置偏差大于第二阈值，再执行步骤303根据第一位置偏差对第一运动轴的对中位置值进行修正，根据第二位置偏差对第二运动轴的对中位置值进行修正。

在实际应用中，可以根据需要设定第一阈值以及第二阈值，在第一位置偏差大于第一阈值或者第二位置偏差大于第二阈值，即未满足对中位置的偏差要求时，再对对中运动自动进行修正。

在需要进行修正时，获得了第一位置偏差以及第二位置偏差，则可以根据几何关系对第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值进行修正。例如第二位置偏差dy为正数，代表X线发生装置需要向下多运动dy的数值才能达到纵坐标方向上的对中位置，则可以对第二运动轴的对中位置值进行修正。

在本发明的一些可能的实现方式中，根据第一位置偏差对第一运动轴的对中位置值进行修正，根据第二位置偏差对第二运动轴的对中位置值进行修正的具体实现可以包括：

将第一位置偏差转换为第一位移传感器值，根据第一位移传感器值对第一运动轴的对中位置值进行修正；

将第二位置偏差转换为第二位移传感器值，根据第二位移传感器值对第二运动轴的对中位置值进行修正。

位置值与位移传感器值可以呈线性关系。在实际应用中，第一位移传感器值与第二位移传感器值可以为电位计值，例如位置值每变化1毫米电位计值变化50，这样可以将位置偏差值转换为位移传感器值(如电位计值)，进而对第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值进行修正，保证下一次对中位置的准确性。

在本发明的一些可能的实现方式中，还可以包括：

记录X线成像装置的当前位置值与修正后的第一运动轴的对中位置值、修正后的第二运动轴的对中位置值之间的对应关系；当X线成像装置的位置值发生改变，根据对应关系检测X线成像装置的其他位置值对应的第一运动轴的对中位置值以及X线成像装置的其他位置值对应的第二运动轴的对中位置值。

对于修正后的第一运动轴的对中位置值、修正后的第二运动轴的对中位置值，不仅仅是修正了X线成像装置的当前位置值对应的对中位置，当X线成像装置的位置值发生改变时，例如X线成像装置上下移动，修正后的对中位置值也跟随X线成像装置的位置值进行相应的变化，即同时保证了自动跟踪功能的精度。

在本发明实施例中，在采集到X线透射图像后，若透射图像边缘均位于成像区域内时，可以检测获得透射图像的中心点与X线成像装置的成像区域的中心点之间的位置偏差，根据该位置偏差对控制X线发生装置的各个运动轴预设的对中位置值进行修正，实现X线机在使用过程中即可以对对中位置进行自动修正，较智能化；由像素检测得出运动轴的位置偏差，精度较高；不仅可以长期保证系统自动对中精度，也可以保证自动跟踪精度，提高了X线机的使用效率；机械装置不必采用高性能材料设计，也不必选用高精度位移传感器，节省了原材料成本；可以有效克服机械磨损和变形等若干影响因素所带来的位置偏差；不再需要工作人员定期对X线机重新进行运动校正，节省了设备维护和服务成本。

参见图5所示，示出了本发明实施例中提供的实现对中运动的修正装置实施例，可以包括：

采集模块501，用于在X线发生装置运动到对中位置并进行拍摄后，采集X线成像装置的成像区域上的透射图像；对中位置是根据第一运动轴的对中位置值以及第二运动轴的对中位置值确定的；第一运动轴与成像区域的横坐标轴平行，第二运动轴与成像区域的纵坐标轴平行。

检测模块502，用于如果透射图像的边缘均位于成像区域内，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的横坐标方向上的第一位置偏差，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的纵坐标方向上的第二位置偏差。

修正模块503，用于根据第一位置偏差对第一运动轴的对中位置值进行修正，根据第二位置偏差对第二运动轴的对中位置值进行修正。

在本发明的一些可能的实现方式中，检测模块可以包括：

第一检测子模块，用于如果透射图像的边缘均位于成像区域内，检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的横坐标方向上的像素偏差值作为第一像素偏差值，按照X线成像装置的像素精度将第一像素偏差值转换为第一位置偏差；

第二检测子模块，用于检测透射图像中心点与成像区域中心点在成像区域的纵坐标方向上的像素偏差值作为第二像素偏差值，按照X线成像装置的像素精度将第二像素偏差值转换为第二位置偏差。

在本发明的一些可能的实现方式中，本发明实施例中提供的实现对中运动的修正装置实施例还可以包括：

第一判断模块，用于判断第一位置偏差是否大于第一阈值；

第二判断模块，用于判断第二位置偏差是否大于第二阈值；

触发模块，用于如果第一判断模块的判断结果为第一位置偏差大于第一阈值或者第二判断模块的判断结果为第二位置偏差大于第二阈值，触发修正模块根据第一位置偏差对第一运动轴的对中位置值进行修正，根据第二位置偏差对第二运动轴的对中位置值进行修正。

在本发明的一些可能的实现方式中，修正模块可以包括：

第一修正子模块，用于将第一位置偏差转换为第一位移传感器值，根据第一位移传感器值对第一运动轴的对中位置值进行修正；

第二修正子模块，用于将第二位置偏差转换为第二位移传感器值，根据第二位移传感器值对第二运动轴的对中位置值进行修正。

在本发明的一些可能的实现方式中，本发明实施例中提供的实现对中运动的修正装置实施例还可以包括：

记录模块，用于记录X线成像装置的当前位置值与修正后的第一运动轴的对中位置值、修正后的第二运动轴的对中位置值之间的对应关系；

跟随模块，用于当X线成像装置的位置值发生改变，根据对应关系检测X线成像装置的其他位置值对应的第一运动轴的对中位置值以及X线成像装置的其他位置值对应的第二运动轴的对中位置值。

这样，本发明实施例在采集到X线透射图像后，若透射图像边缘均位于成像区域内时，可以检测获得透射图像的中心点与X线成像装置的成像区域的中心点之间的位置偏差，根据该位置偏差对控制X线发生装置的各个运动轴预设的对中位置值进行修正，实现X线机在使用过程中即可以对对中位置进行自动修正，无需工作人员到现场再次进行重新校正，降低了维护成本且能够长期保证对中位置的精度。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。