用于在医疗程序中检测对象和患者之间的可能的碰撞的系统和方法_3

文档序号:9529522阅读:来源:国知局
(项204)。在一些实施例中,(多个)入侵检测区域可以存储在非暂态介质中用于后期处理。图3A图示了使用深度传感相机130生成的参考图像300的示例。如在示例中示出的,参考图像300包括患者20的轮廓/边界302。在一些实施例中,患者20的边界302可以使用图像处理技术由处理单元140自动识别。在其它实施例中,患者20的边界302可以由用户手动确定,该用户观察深度图像,手动识别患者边界302,并且使用图形用户界面来绘制边界302。在其它实施例中,轮廓302内的参考图像中的所有区域可以被视为入侵检测区域304。因此,入侵检测区域304可以被视为参考深度图像的一部分。在其它实施例中,处理单元140可以生成围绕患者轮廓302的较大轮廓310,并且较大轮廓310内的区域可以被视为入侵检测区域304 (图3B)。在一些实施例中,患者轮廓302与较大轮廓310之间的宽度可以被确定以考虑可能的患者移动和安全裕量。在进一步的实施例中,处理单元140可以在由较大轮廓310形成的区域和由患者轮廓302形成的区域之间执行图像逻辑减法,并且差值图像然后可以用作入侵检测区域304(图3C)。如图所示,在这样的情况下,入侵检测区域304包括患者轮廓302周围的缓冲区域的仅一个条(strip)。在进一步的实施例中,入侵检测区域304可以被定义为扩大的较大轮廓310和从患者轮廓302收缩的较小轮廓之间的参考深度图像中的区域。应当注意,如在本说明书中所使用的术语“参考深度图像”可以是指由相机130捕获的整个帧,或可以是指由相机130捕获的整个帧的子集(诸如入侵检测区域304)。还有,在一些实施例中,入侵检测区域304本身可以被视为参考深度图像。
[0093]在一些情况下,如果系统10包括监视器56,则由相机130提供的深度图像和/或由处理单元140生成的入侵检测区域304可以显示在监视器56上。
[0094]应当注意,用于创建入侵检测区域304的轮廓不局限于患者的轮廓,并且该轮廓可以包括设备的至少一部分,诸如治疗机器和/或患者支撑件的一部分。在其它实施例中。
[0095]返回到图2,在入侵检测区域304被创建之后,治疗程序然后可以开始。在一些实施例中,治疗程序使用图1的系统10进行。在这样的情况下,机架12可以围绕患者20转动,并且放射源22可以从不同的机架角度朝向患者20递送放射。在治疗程序期间,深度传感相机130捕获实时(输入)深度图像并且向处理单元140传输实时图像。如在本说明书中所使用的术语“输入深度图像”或“实时深度图像”可以是指由相机130捕获的整个帧,或者可以是指整个帧(诸如与入侵检测区域304相对应的区域)的子集。处理单元140接收实时深度图像(项206),并且基于实时深度图像和入侵检测区域304来确定是否存在可能的碰撞(项208)。因为入侵检测区域304包括参考深度图像的至少一部分,或从参考深度图像中得到,或者可以被视为参考深度图像中的特征,或者可以被视为参考深度图像本身,所以可能的碰撞的确定也可以被视为基于参考深度图像的至少一部分。重复项206-208,以使处理单元140在治疗程序期间在不同的时间接收多个实时深度图像,并且在治疗程序过程期间基于那些实时深度图像来确定是否存在任何可能的碰撞。
[0096]图4图示了在一些实施例中实现项208的方法400。在治疗程序期间,处理单元140接收实时深度图像之后,处理单元140通过在参考深度图像和实时深度图像之间执行减法来比较参考深度图像与实时深度图像以得到减法图像(项402)。在一些实施例中,比较实时深度图像与参考深度图像的动作可以通过比较与入侵检测区域304的区域相对应的实时深度图像的一部分和其中入侵检测区域304所在的参考深度图像的一部分执行。处理单元140然后分析入侵检测区域304中的减法图像,以确定是否存在可能的碰撞(项404)。在所图示的实施例中,处理单元140确定当参考深度图像和实时深度图像之间的差值下降到小于一定的指定阈值时,患者20和对象之间存在可能的碰撞。在一些实施例中,差值可以通过从参考深度图像减去实时深度图像来获得,或反之亦然。还有,在一些实施例中,可以使用像素值的绝对差值,以使不用考虑实时深度图像是否从参考深度图像减去,或反之亦然。
[0097]图5A-图5C图示了方法400的示例,并且如何可以使用输入深度图像和参考深度图像之间的图像减法来检测可能的碰撞。因为深度传感相机130被配置成感测深度,所以其产生的二维图像具有指示相机130(即,相机130中的传感器)和不同对象(或者对象的不同部分)之间的相应的距离的像素值阵列。例如,如图5A所示,任意原点(origin)可以被设定为相机处,并且因此更远离相机130的对象将具有对应的由相机130感测的深度,该深度的值比更靠近相机130的另一对象高。因此,与具有较大值的像素相比,具有较小值的像素指示所感测的对象更靠近深度传感相机130。
[0098]图5B示出了具有由使用深度传感相机130和处理单元140生成的像素值表示的入侵检测区域304的参考深度图像502的示例。参考深度图像502可以在治疗疗程之前或在治疗疗程期间生成。在示例中,通过使用来自位于靠近患者20的脚并且看向患者20头部(如图1B/1C所示)的深度传感相机130的深度图像并且通过使用处理单元140处理深度图像以创建入侵检测区域304(其形状看起来像图3C中所示的形状)来生成参考深度图像502。参考深度图像502中的入侵检测区域304顶部附近的像素值相对较高,因为它们与患者20头部所在的位置相对应,该患者更远离深度传感相机130。另一方面,参考深度图像502中的入侵检测区域304底部附近的像素值相对较低,因为它们与患者20的脚所在的位置相对应,该患者更接近深度传感相机130。因此,该入侵检测区域304在它表示针对其待被执行碰撞检测的三维空间中的区域的意义上是“三维的”。在所图示的示例中,入侵检测区域304沿着入侵检测区域304的轮廓具有一条的像素值。在其它实施例中,在入侵检测区域304中可以有更多的像素,这取决于如何将入侵检测区域304设置成多宽。还有,在其它实施例中,除了具有入侵检测区域304之外,处理单元140可以被配置成或者用户可以确定多个入侵检测区域304。在一些实施例中,一个或多个二维掩模可以被应用到来自深度相机图像130的深度图像以创建用于参考深度图像502的一个或多个检测区域304。
[0099]图5C示出了由使用深度传感相机130和处理单元140生成的像素值表示的实时输入深度图像504。在治疗疗程期间生成实时深度图像504。因为处理单元140被配置成分析检测区域304中的信号用于检测可能的碰撞,所以只呈现与检测区域304相对应的值。然而,应当理解,完整的实时输入深度图像504可以包括与深度传感相机130视野相对应的值的二维阵列。在其它实施例中,检测区域304可以包括患者轮廓302(如图3A所示)内或边缘(margin) 310 (如图3B中示出)内的所有像素值,在这种情况下,在检测区域304的中间区域中有像素值。因此,如在本说明书中所使用的术语“输入深度图像”或“实时输入深度图像”可以是指由相机130提供的整个帧或这样的整个帧的子集(例如,与入侵检测区域304相对应的区域)。
[0100]在所图示的示例中,在治疗期间,处理单元140从参考深度图像502中入侵检测区域304中的深度值减去与实时深度图像504中入侵检测区域304相对应的深度值以便检测可能的碰撞。图示出了减法结果。当参考深度图像502和实时深度图像504之间的值差下降到小于某一阈值时,出现了检测到可能的碰撞。在所图示的示例中,阈值被设定为2,其可以存储在非暂态介质以供处理单元140使用。因此,具有小于2的数字的任何减法值表示其中对象太靠近患者以致于暗示可能的碰撞即将发生的情形。如图所示,减法图像506中入侵检测区域304中的像素值的一些的值为1,其小于预定的阈值2。当这发生时,处理单元140可以确定存在可能即将发生的可能的碰撞。这是因为当移动对象(诸如臂机架12、放射源22、或治疗系统10的准直器24)正朝向患者20移动时,对象可以通过相机130出现在视场内,并且基于相机130的位置可能比患者20更接近相机130 (如在图5C的左侧所示的情形)。因此,表示从相机130到所检测的碰撞对象的深度的入侵检测区域304中的深度值将小于参考图像中入侵检测区域304中的相同点中的深度值(S卩,当碰撞对象不存在时)。因此,当实时深度图像(碰撞对象被检测到)从参考深度图像中减去时,差值将是正数。差值表示所检测到的碰撞对象和患者20之间的邻近性。如果所检测到的对象远离患者20,则差值将具有相对较大的值。另一方面,如果所检测到的对象被移动以使它更接近患者20,则差值将具有相对较小的值。如果该差值小于预定阈值,则它可以表示其中所检测到的移动对象太靠近患者以致于暗示可能的碰撞可能即将发生的情形。因此,如上文的示例所图示的,处理单元140可以被配置成通过检查入侵检测区域304中的各种差值的值(强度)以查看是否已经违背了阈值来确定可能的碰撞。
[0101]在所图示的实施例中,处理单元140被配置成自动检测可能的碰撞。在其它实施例中,用户也可以参与确定是否存在可能的碰撞。例如,在一些情况下,监视器56可以用于在程序期间连续地显示表示参考深度图像和实时深度图像的比较的实时深度图像和/或减法图像,以使操作治疗程序的人可以观察图像并且识别可能的碰撞。
[0102]在一些实施例中,当处理单元140确定存在可能即将发生的可能的碰撞时,处理单元140可以生成信号,以停止治疗系统10,生成可视和/或音频警告信号,或它们的组合。
[0103]应当注意,基于一定的坐标系任意选择像素值(例如,位于深度传感相机130处以使相机处的坐标是0)。在其它实施例中,参考深度图像和实时深度图像中的像素值可以基于其它坐标系。例如,在其它实施例中,与具有较大值的像素相比,图像中的像素值可以基于坐标系,以使具有较小值的像素指示所感测到的对象更加远离相机130。
[0104]还有,在其它实施例中,除了从参考深度图像502中减去实时深度图像504之外,处理单元140可以被配置成从实时深度图像504中减去参考深度图像502。在这样的情况下,处理单元140可以被配置成确定如果大于某一预定阈值(诸如所图示的示例中的-2)的入侵检测区域304中存在差值像素值,则可能的碰撞可能即将发生。按照上述示例,如果参考深度图像502从实时深度图像504中减去,则入侵检测区域304中差值像素值中的一些值将为-1,其比阈值_2更大。在这样的情况下,处理单元140然后可以确定可能的碰撞可能即将发生。还有,如所讨论的,在一些实施例中,可以使用像素值的绝对差值,以使不用考虑实时深度图像是否从参考深度图像中减去,或反之亦然。
[0105]在一些实施例中,深度传感相机130可以具有同时获取除了深度图像之外的光学图像(例如,红外或可视图像)的能力。在其它实施例中,可以有两个分离的相机,一个捕获深度图像并且另一个捕获光学图像。如果在程序期间捕获了深度和光学图
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