移动CT智能扫描定位系统、定位方法和存储介质与流程

移动ct智能扫描定位系统、定位方法和存储介质
技术领域
1.本发明涉及医学成像技术领域，具体涉及一种移动ct智能扫描定位系统、定位方法和存储介质。


背景技术：

2.移动ct系统在特定的场合比如手术室、简易屏蔽室、icu等场地不完善的医疗场所中能发挥重要的作用。如果患者同时连接着多种生命支持设备，便不能像常规ct检查时躺在病床上移动。和传统ct系统不同，移动ct系统对场地的要求更低，移动ct系统没有精确运动检查床，移动ct对场地的要求更低，它通过移动机架来对静止的患者来进行ct扫描的。对于移动ct系统来说，检查床通常是手术床，容易通过移动检查床来配合各种扫描位置的需要。因此，移动ct系统在这些场合来说是非常合适的。
3.现有移动ct系统的基本流程如图1所示，和传统ct系统一样，先扫描定位像，再通过选取定位像中的区域，然后针对这个区域内的图像进行扫描。近年来随着计算机视觉技术的发展，在常规的ct系统中引入了基于视觉的辅助定位系统，由于在传统ct系统中，病床和扫描机架在统一的坐标系中，有着相对精确的定位，因此通过是视觉系统的识别，把当前病人的空间位置发送给扫描控制系统，然后移动病床到对应的位置就可以进行扫描。
4.而移动ct系统由于没有常规ct系统的精确病床位置作为支撑，摆位步骤在移动ct系统中变得比较繁琐。很多时候需要通过反复调节检查床和ct系统的相对位置才能满足要求。扫描用户主要凭借主观判断和扫描经验来判断扫描病人的区域，存在很大的不确定性，扫描用户的工作强度也会影响其对扫描区域的判断。此外，定位像的扫描也耗费移动ct系统储存的电能，影响扫描数量。


技术实现要素：

5.技术目的：针对现有技术中移动ct系统存在的不足，本发明公开了一种移动ct智能扫描定位系统、定位方法和存储介质，通过智能辅助定位的方法，能够快速定位且节省扫描定位像的时间和电能，具体通过辅助视觉来定位，指导用户移动检查床，使检查床对准扫描机架；或者引导扫描机架对准检查床，来完成扫描前的定位功能。
6.技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种移动ct智能扫描定位系统，其特征在于，包括移动ct机和检查床，移动ct机上设有扫描机架、图像采集模块、智能定位模块和控制器，扫描机架上设有ct射线源和探测器，控制器中设有几何标定模块和智能分析模块，其中，
8.图像采集模块，用于实时采集检查床图像和患者图像；
9.智能定位模块，安装在扫描机架上，用于向检查床投影待扫描的投影定位区域；
10.几何标定模块，用于计算智能定位模块、图像采集模块和移动ct机的几何关系，几何关系包括检查床距离智能定位模块的垂直距离、智能定位模块距离扫描机架的扫描中心平面的距离、投影定位区域内各投影点相对于扫描中心平面的夹角；
11.智能分析模块，对图像采集模块获得的图像进行智能分析，获取人体模板部位区域和人体中心线信息。
12.优选地，所述智能定位模块包括安装在移动ct机上的投影模块和距离检测模块，投影模块用于根据待扫描区域信息，在病床上投影出待扫描区域轮廓和辅助定位线，距离检测模块用于检查床、扫描机架和智能定位模块的几何关系。
13.优选地，所述智能定位模块包括安装在移动ct机上的相机模块，相机模块用于向检查床投影待扫描的投影定位区域；在相机模块获得的照片中，获得检查床、扫描机架和智能定位模块的几何关系。
14.优选地，还包括显示模块，用于叠加显示目标扫描范围、辅助定位线和患者的实时图像。
15.优选地，还包括运动控制模块，用于根据目标区域位置和智能分析模块输出结果，自动计算调整的方向和距离，并驱动移动ct机进行位置调整；所述运动控制模块支持多种调整模式，包括扫描机架前后移动调整、扫描机架上下升降调整和扫描机架左右旋转调整。
16.一种移动ct机辅助定位方法，其特征在于，应用于所述的ct智能扫描定位系统，通过智能定位模块，投射出扫描机架将要的扫描范围和辅助定位线，调整检查床和移动ct机的位置，包括如下步骤：
17.完成患者信息的登记，预定义扫描区域，选择将要扫描的部位和协议；
18.通过几何标定模块和智能分析模块，计算检查床、扫描机架和投影模块的几何关系；
19.智能定位模将扫描范围的图案投射到患者的检查床上；
20.操作人员根据投射的范围对患者和检查床，或者对机架进行位置微调，使目标扫描区域位于投射范围内完成摆位；
21.对目标扫描区域进行扫描获得ct图像。
22.一种移动ct机辅助定位方法，其特征在于，应用于所述的ct智能扫描定位系统，通过投影模块，投射出扫描机架将要的扫描范围和辅助定位线，调整检查床和移动ct机的位置，包括如下步骤：
23.a1、完成患者信息的登记，预定义扫描区域，选择将要扫描的部位和协议；
24.a2、通过距离检测模块测量检查床的高度、检查床到相机模块和扫描机架的距离；
25.a3、通过几何标定模块和智能分析模块，计算检查床、扫描机架和相机模块的几何关系；
26.a4、投影模块根据几何关系信息，计算出对应投影坐标系中，扫描范围图案中的像素的坐标；
27.a5、投影模块把扫描范围的图案投射到患者的检查床上；
28.a6、操作人员根据投射的范围对患者和检查床，或者对机架进行位置微调，使目标扫描区域位于投射范围内完成摆位；
29.a7、对目标扫描区域进行扫描获得ct图像。
30.一种移动ct机辅助定位方法，其特征在于，应用于所述的ct智能扫描定位系统，通过图像采集模块拍摄患者和检查床的实时图像，利用事先校准好的转换关系来引导移动ct机或者检查床移动，以完成摆位，包括步骤：
31.b1、完成患者信息的登记，预定义扫描区域，选择将要扫描的部位和协议；
32.b2、通过相机模块测量检查床的高度、检查床到相机模块和扫描机架的距离；
33.b3、通过几何标定模块和智能分析模块，计算检查床、扫描机架和相机模块的几何关系；
34.b4、相机模块根据几何关系信息，计算出目标扫描区域在相机图像中的坐标信息；
35.b5、显示模块叠加显示目标扫描区域、辅助定位线和患者的实时图像；
36.b5、操作人员根据显示模块叠加显示出的图像中，目标扫描区域和患者的实时图像的相对关系，对检查床或者机扫描架进行位置微调，并完成摆位；
37.b6、对目标扫描区域进行扫描获得ct图像。
38.一种移动ct机辅助定位方法，其特征在于，应用于所述的ct智能扫描定位系统，通过图像采集模块拍摄患者和检查床的实时图像，利用事先校准好的转换关系来引导移动ct机或者检查床移动，自动完成摆位，包括步骤：
39.c1、完成患者信息的登记，预定义扫描区域，选择将要扫描的部位和协议；
40.c2、通过相机模块测量检查床的高度、检查床到相机模块和扫描机架的距离，自动识别出人体目标区域的位置和中心线；
41.c3、运动控制模块根据人体的部位信息和人体的部位相对于扫描机架的相对位置，计算出扫描机架需要移动的距离，使预定义扫描区域与目标扫描区域重合，并在显示模块上显示；
42.c4、运动控制模块驱动移动ct机移动，完成摆位；
43.c5、对目标扫描区域进行扫描获得ct图像。
44.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有至少一个可被处理器执行的指令，其中至少一个指令被处理器执行时，用于执行所述移动ct机辅助定位方法。
45.有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：
46.本发明公开的移动ct智能扫描定位系统和扫描定无位方法，可以提升扫描效率，加快移动ct机和检查床的对准速度，能够在不需要扫描定位像的基础上，实现目标扫描部位的快速定位，更好地满足特殊医疗场合的ct设备使用需求。
附图说明
47.图1为现有移动ct系统的定位流程图；
48.图2为本发明的移动ct智能扫描定位系统的定位流程图；
49.图3为本发明移动ct智能扫描定位系统的投影模式下的示意图；
50.图4为投影模式下检查床和机架相对位置调整前后示意图；
51.图5为本发明移动ct智能扫描定位系统的视觉模式下的示意图；
52.图6为视觉模式下检查床和机架相对位置调整前后示意图；
53.图7为本发明移动ct智能扫描定位系统的全自动模式下的示意图；
54.图8为全自动模式下检查床和机架相对位置调整前后示意图。
具体实施方式
55.本发明提出一种针对移动ct的智能摆位系统，主要是通过辅助视觉来定位，来指导用户移动检查床对准扫描机架，或者引导扫描机架对准检查床，来完成扫描前的定位功能。具体实现包括投射模式、视觉模式和全自动模式三种类型。
56.一、投射模式
57.如图3所示，此模式下，通过在扫描机架上上设置投影仪，投射出机架将要的扫描范围和辅助定位线，来指引用户对准检查床和患者的位置。定义投影仪坐标系，以检查床移动方向为x轴方向，检查床所在平面上垂直于x轴的方向为y轴方向。扫描机架垂直于检查床，扫描机架所在的平面为扫描中心平面或垂直平面。在投影仪投射范围内，将扫描区域表示为无数条平行于扫描中心平面的投影射线，距离扫描中心平面的距离为dy的扫描射线记为第y行像素。扫描机架上同时设置深度相机或激光雷达测距装置。
58.包括步骤：
59.11)用户操作完成患者信息的登记之后，选择将要扫描的部位和协议；
60.12)测量检查床到投影仪和的垂直距离(h)、深度相机距离扫描中心平面的距离d(x)，投影仪坐标系对应第y行像素相对于垂直平面的夹角β(y)。
61.这样可以得到第y行投影线，投影到病床平面时，距离扫描平面的距离为：
62.d(y)＝h*tan(β(y))+d(x)
63.13)投影计算模块根据这些几何信息，计算出对应投影仪坐标系中的像素的坐标；
64.14)投影仪把扫描范围的图案投射到患者的检查床上；
65.15)如图4所示，用户根据投射的范围对患者和检查床，或者机架进行位置微调，并完成摆位。
66.投影仪也可以设置在其他可投射出机架将要的扫描范围的位置上。
67.二、视觉模式
68.如图5所示，此模式下，通过在扫描机架上设置立体摄像头，用于拍摄患者和检查床的实时图像，利用事先校准好的转换关系来引导机架或者病床移动，以完成摆位。
69.包括步骤：
70.21)用户操作完成患者信息的登记之后，选择将要扫描的部位和协议；
71.22)深度相机或激光雷达测量检查床的高度和到相机和机架的距离和几何关系；几何关系与投影模式中一致；
72.23)摄像头模块根据这些几何信息，计算出目标扫描区域在相机图像中的坐标信息；
73.24)辅助定位系统把目标扫描范围、辅助定位线和患者的实时图像叠加显示在机架上的显示屏上；
74.25)扫描用户根据这图像中目标区域和实际人体图像的相对关系，对检查床或者机架进行位置微调，并完成摆位。
75.如图6所示为视觉引导模式下虚拟定位像调整前后示意图，采用调整检查床位置、机架不动的方式实现调整，或者采用调整机架、检查床位置不动的方式实现调整，使人体的待扫描区域位于预定义扫描区域内。
76.三、全自动模式
77.如图7所示，这种模式是通过机架上立体摄像头拍摄患者和检查床的实时图像。利用事先校准好的转换关系来引导机架或者病床移动，以完成摆位。
78.包括步骤：
79.31)用户操作完成患者的登记之后，选择将要扫描的部位和协议；
80.32)深度相机或激光雷达测量检查床的高度和到投影仪和机架的距离和几何关系；几何关系与投影模式中一致；
81.33)深度相机根据拍摄到的图像自动识别人体目标区域的位置和中心线；
82.34)根据人体的部位信息和这些部位相对于机架的相对位置，解算出机架需要移动的距离；
83.35)自动移动机架，完成摆位。
84.图8中，蓝色虚框为根据扫描协议确定的扫描范围，红色区域为目标摄像头识别的人体实际胸部区域范围，根据两个之间的相位位置关系，自动调整机架，使得两者重合即完成了校准。
85.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。