CN113823399B - 二维医学影像设备的摆位控制方法、装置和计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种二维医学影像设备的摆位控制方法、装置和计算机设备。方法包括：获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且成像系统位置各不相同；基于身体部位的三维图像和至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄；根据三维图像确定二维目标图像，其中，二维目标图像包括身体部位中的感兴趣区域；根据二维目标图像和坐标转换矩阵，确定第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将二维医学影像设备摆位至目标成像系统位置。本方法能够节省待检测对象的检查费用和检查时长，并且避免待检测对象受到大量射线影响。

Description

二维医学影像设备的摆位控制方法、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及医学图像处理技术领域，特别是涉及二维医学影像设备的摆位控制方法、装置和计算机设备。
背景技术
现代医学成像技术主要包括X射线成像、计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)成像和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)等，现阶段通常通过上述成像技术辅助医生确定病灶位置。例如，对于骨科手术而言，治疗前，会拍摄患者需接受治疗的身体部位的三维医学图像，例如，CT图像或MRI图像，通过三维医学图像可以确定病灶的具体位置，在治疗后，有必要再次拍摄患者接受治疗的身体部位的三维医学图像，通过对比治疗前的三维医学图像和治疗后的三维医学图像，以确定患者的恢复情况。由于在治疗过程中有必要多次拍摄患者接受治疗的身体部位的三维医学图像，而多次拍摄三维医学图像，导致患者的检查费用较高，并且，每次拍摄患者的三维医学图像都会导致患者的检查时长较长且受到的射线影响较大。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够节省待检测对象的检查费用和检查时长，并且避免待检测对象受到大量射线影响的二维医学影像设备的摆位方法、装置和计算机设备。
第一方面，本申请提供一种二维医学影像设备的摆位控制方法，所述方法包括：
获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
在其中一个实施例中，所述获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，包括：
获取所述第一成像系统坐标系下预先标定的至少两个成像系统位置；
将所述二维医学影像设备分别摆位至每个成像系统位置，并获取所述二维医学影像设备在每个成像系统位置拍摄所述身体部位得到的参考图像。
在其中一个实施例中，所述基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，包括：
获取初始转换矩阵，并基于所述至少两个成像系统位置、所述三维图像和所述初始转换矩阵，确定至少两张虚拟图像，其中，所述至少两张虚拟图像与所述至少两个成像系统位置一一对应；
若存在任一成像系统位置对应的参考图像，与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像不重合，则调整所述初始转换矩阵，并重复上述确定至少两张虚拟图像的过程，直至任一成像系统位置对应的参考图像，均与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像重合，将任一成像系统位置对应的参考图像，均与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像重合时所对应的初始转换矩阵作为坐标转换矩阵。
在其中一个实施例中，所述基于所述至少两个成像系统位置、所述三维图像和所述初始转换矩阵，确定所述第二成像系统坐标系下的至少两张虚拟图像，包括：
根据所述初始转换矩阵和所述至少两个成像系统位置，确定至少两个转换位置；
在所述三维图像中确定每个转换位置对应的虚拟图像。
在其中一个实施例中，所述基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，包括：
在每张参考图像中选取多个待处理特征点，在所述三维图像中选取多个参考特征点，其中，任一参考图像的多个待处理特征点与所述多个参考特征点一一对应，相对应的待处理特征点和参考特征点在所述身体部位中的位置相同；
基于选取的所有待处理特征点，确定多个三维目标点，其中，所述多个三维目标点与任一参考图像中选取的多个待处理特征点一一对应；
根据所述若干三维目标点和所述若干参考特征点，确定坐标转换矩阵。
在其中一个实施例中，所述根据所述三维图像确定二维目标图像，包括：
在所述第二成像系统坐标系下，选择任一位置作为虚拟成像系统位置，在所述三维图像中确定所述虚拟成像系统位置对应的二维图像；
调节所述虚拟成像系统位置，以使得所述二维图像中包括感兴趣区域，并将包括感兴趣区域的二维图像作为二维目标图像。
在其中一个实施例中，所述根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述成像系统坐标系下的目标成像系统位置，包括：
获取所述二维目标图像的虚拟成像系统位置；
通过所述坐标转换矩阵，将所述二维目标图像的虚拟成像系统位置转换为目标成像系统位置。
第二方面，本申请提供一种二维医学影像设备的摆位控制装置，所述装置包括：
第一控制模块，获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
坐标转换矩阵确定模块，用于基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
二维目标图像确定模块，用于根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
摆位模块，用于根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
本申请提供的二维医学影像设备的摆位控制方法、装置和计算机设备，待检测对象在治疗后，由二维医学影像设备拍摄至少两张参考图像，获取待检测对象在治疗前，通过三维医学影像设备拍摄的三维图像，通过至少两张参考图像和三维图像，确定二维医学影像设备的第一成像系统坐标系，与三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的坐标转换关系，根据三维图像确定包括感兴趣区域的二维目标图像，通过坐标转换关系将二维目标图像在第二成像系统坐标系下的成像系统位置，转换到第一成像系统坐标系下，得到目标成像系统位置，二维医学影像设备在目标成像系统位置拍摄待检测的身体部位，可以得到包括感兴趣区域的医学图像，这样，待检测对象在治疗后复查时，拍摄至少两张二维的参考图像即可定位身体部位中的感兴趣区域，不需要再次拍摄三维医学影像，二维医学影像设备的检查所需时长较短，费用低廉，辐射较少，通过上述二维医学影像设备的摆位控制方法，降低了待检测对象的费用和检查时长，并且减少了大量射线对待检测对象带来的负面影响。
附图说明
图1为本申请一个实施例中二维医学影像设备的摆位控制方法的应用环境图；
图2为本申请一个实施例中二维医学影像设备的摆位控制方法的流程示意图；
图3为本申请一个实施例中，C型臂X光机拍摄第一参考图像和第二参考图像的示意图；
图4为本申请一个实施例中，至少两张参考图像为两张参考图像，确定坐标转换矩阵的流程示意图；
图5为本申请一个实施例中，第一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像的重合情况，以及第二成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像的重合情况的示意图；
图6为本申请一个实施例中，第一参考图像中的待处理特征点，以及第二参考图像中的待处理特征点的示意图；
图7为本申请一个实施例中，三维图像中多个参考特征点的示意图；
图8为本申请一个实施例中二维医学影像设备的摆位控制装置的结构框图；
图9为本申请一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
发明人经过研究发现，现代医学通常通过拍摄三维医学图像辅助医生确定病灶位置。在治疗过程中，有必要多次拍摄患者接受治疗的身体部位的三维医学图像，而多次拍摄三维医学图像，导致患者的检查费用较高，并且，每次拍摄患者的三维医学图像都会导致患者的检查时长较长且受到的射线影响较大。目前，可以通过医生通过特定角度拍摄二维医学图像，使得二维医学图像中包括病灶，但该方法需要医生寻找特定的位姿，耗时较长，并且准确性低。
本申请提供的二维医学影像设备的摆位控制方法，可以应用于图1所示的应用环境中，其中，控制设备102通过网络与二维医学影像设备104进行通信，控制设备102执行所述二维医学影像设备的摆位控制方法，在确定目标成像系统位置后，控制二维医学影像设备104摆位至目标成像系统位置。其中，二维医学影像设备104可以是X线摄影系统，例如X光机、DR等。
本申请提供的二维医学影像设备的摆位控制方法，还可以应用于二维医学影像设备，二维医学影像设备执行所述二维医学影像设备的摆位控制方法，确定目标成像系统位置，并摆位至目标成像系统位置。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种二维医学影像设备的摆位控制方法，以该方法应用于图1所示的应用环境中进行说明，此时，该方法的执行主体为控制设备，包括以下步骤：
步骤201，获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像。
其中，所述待检测对象是需要检查疾病治疗情况的人体，身体部位是人体中存在疾病的部位，例如，身体部位可以是肺部、脑部、手部等。
所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，所述二维医学影像设备包括：C型臂X光机，或者直接数字化X射线摄影系统(Direct Digit Radiography，DR)设备；所述二维医学影像设备拍摄的参考图像为二维图像。
所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同，所述成像系统位置包括射线源坐标和主点坐标，射线源坐标和主点坐标是所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系下的坐标。射线源坐标是二维医学影像设备发出锥束射线的焦点的坐标，锥束射线对待检测对象进行透照，得到投影图像，锥束射线的中心射线在投影图像上的投影点的坐标为主点坐标。
具体地，二维医学影像设备在至少两个不同的成像系统位置，拍摄所述待检测对象的身体部位，得到至少两张参考图像。至少两张参考图像需覆盖身体部位在世界坐标系中x轴、y轴和z轴方向的信息。
步骤202，基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵。
其中，所述三维图像是在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述三维医学影像设备可以是CT设备、MRI设备，正电子发射型计算机断层显像(Positron EmissionComputed Tomography，PET)设备、三维超声设备等。
所述坐标转换矩阵用于反映二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系。
具体地，确定初始转换矩阵，根据参考图像对应的成像系统位置和初始转换矩阵，得到转换位置，在三维图像中确定转换位置对应的虚拟图像，若虚拟图像中身体部位的内容和参考图像中身体部位的内容一致，则将初始转换矩阵作为坐标转换矩阵，若虚拟图像中身体部位的内容和参考图像中身体部位的内容不一致，则修改初始转换矩阵，再根据修改后的初始转换矩阵确定虚拟图像，迭代执行上述过程，直至虚拟图像中身体部位的内容和参考图像中身体部位的内容一致，将虚拟图像中身体部位的内容和参考图像中身体部位的内容一致时所对应的初始转换矩阵作为坐标转换矩阵。
在另一种实现方式中，根据身体部位中的多个解剖特征点，在每张参考图像中确定多个待处理特征点，每个待处理特征点包括解剖特征点在第一成像系统坐标系中两个坐标轴的信息；根据所有特征点确定多个三维特征点；根据身体部位的多个解剖特征点在所述三维图像中确定多个参考特征点，每个参考特征点包括解剖特征点在第二成像系统坐标系中三个坐标轴的信息；根据多个三维特征点和多个参考特征点进行点对配准，得到坐标转换矩阵。
步骤203，根据所述三维图像确定二维目标图像。
其中，二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域，所述感兴趣区域可以是病灶。
具体地，三维图像是身体部位的整体图像，而感兴趣区域在身体部位中的某一处，三维图像可以投影为多个二维图像组成的图像序列，图像序列中的某一张二维图像可以显示出感兴趣区域，所述二维目标图像即包括感兴趣区域的二维图像。
在第二成像系统坐标系中显示三维图像，并模拟二维医学影像设备的成像过程，若模拟成像得到的二维图像中包括三维图像中的感兴趣区域，则将包括感兴趣区域的二维图像作为二维目标图像。
步骤204，根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
具体地，获取所述二维目标图像在第二成像系统坐标系中的虚拟成像系统位置，通过坐标转换矩阵将虚拟成像系统位置转换至第一成像系统坐标系中，得到目标成像系统位置。将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置，在目标成像系统位置拍摄待检测对象的身体部位，可以得到包括感兴趣区域的医学影像，通过包括感兴趣区域的医学影像和治疗前拍摄的三维图像可以了解待检测对象的恢复情况。
在上述二维医学影像设备的摆位控制方法中，待检测对象在治疗后，由二维医学影像设备拍摄至少两张参考图像，获取待检测对象在治疗前，通过三维医学影像设备拍摄的三维图像，通过至少两张参考图像和三维图像，确定二维医学影像设备的第一成像系统坐标系，与三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的坐标转换关系，根据三维图像确定包括感兴趣区域的二维目标图像，通过坐标转换关系将二维目标图像在第二成像系统坐标系下的成像系统位置，转换到第一成像系统坐标下，得到目标成像系统位置，二维医学影像设备在目标成像系统位置拍摄待检测的身体部位，可以得到包括感兴趣区域的医学图像，这样，待检测对象在治疗后复查时，拍摄至少两张二维的参考图像即可定位身体部位中的感兴趣区域，不需要再次拍摄三维医学影像，二维医学影像设备的检查所需时长较短，费用低廉，辐射较少，通过上述二维医学影像设备的摆位控制方法，降低了待检测对象的费用和检查时长，并且减少了大量射线对待检测对象带来的负面影响；通过拍摄至少两张参考图像，根据至少两张参考图像和治疗前的三维图像确定坐标转换关系，进而根据坐标转换关系和三维图像确定目标成像系统位置，将二维医学影像设备摆位至目标成像系统位置，此摆位过程不需要医生手动寻找拍摄到感兴趣区域的特定角度，可以快速将二维医学设备摆位至目标成像系统位置，降低了检查时长，并且提高了准确度。
在一个实施例中，步骤201，获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，包括：
步骤211，获取预先标定的至少两个成像系统位置，将所述二维医学影像设备分别摆位至每个成像系统位置，并获取所述二维医学影像设备在每个成像系统位置拍摄的参考图像。
其中，任意两张参考图像之间的夹角大于60度，并且小于120度。由于参考图像均为二维图像，通过二维图像仅能获取两个方向轴上的信息，而身体部位的三维图像包括相互正交的三个方向轴的信息，通过所述至少两张参考图像应尽量可以获取到相互正交的三个方向轴的信息，并且通过所述至少两张参考图像在每个方向轴上获取的信息，至少大于通过一张二维图像在每个方向轴上获取信息的1/3。当所述至少两张参考图像中，存在任意两张参考图像之间的夹角为90度时，可以获取到三个方向轴上的完整信息。
以C型臂X光机为例，如图3所示，图3中的a是C型臂X光机在第一成像系统位置拍摄第一参考图像的示意图，图3中的b是C型臂X光机在第二成像系统位置拍摄第二参考图像的示意图，图3中的c是C型臂X光机在第一成像系统位置拍摄第一参考图像，以及在第二成像系统位置拍摄第二参考图像的对比示意图，可知，C型臂X光机拍摄的第一参考图像包括身体部位的x轴和z轴的信息，第二参考图像包括身体部位的y轴和z轴的信息，根据第一参考图像和第二参考图像可以得到身体部位在是三个方向轴上的完整信息。
具体地，以标定一个成像系统位置为例进行说明，标定二维医学影像设备在该成像系统位置下的系统参数，系统参数包括二维医学影像设备的内参和外参；内参包括主点像素坐标、像素大小和焦距，外参包括二维医学影像设备在世界坐标系下的位姿。位姿信息包括6个分量，分别是绕世界坐标系的三个轴的旋转角度和沿世界坐标系的三个轴的平移距离。
将第一次标定的第一成像系统位置的坐标系作为世界坐标系，第一成像系统位置包括第一射线源坐标和第一主点坐标，世界坐标系的原点为第一射线源坐标对应的点，世界坐标系的三个方向轴包括第一方向轴、第二方向轴和第三方向轴，其中，第一方向轴过原点以及第一主点，第二方向轴和第三方向轴互相正交，第二方向轴和第三方向轴均过原点并且均与第一方向轴正交。
具体地，以获取一个成像系统位置的参考图像为例进行说明，待检测对象处于二维医学影像设备的拍摄区域后，控制二维医学影像设备摆位至该成像系统位置，并拍摄待检测对象的身体部位，得到该成像系统位置的参考图像，获取该成像系统位置的参考图像。
在一个实施例中，与步骤211相应地，步骤202，基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，包括：
步骤301A，获取初始转换矩阵，并基于所述至少两个系统位置、所述三维图像和所述初始转换矩阵，确定所述第二成像系统坐标系下的至少两张虚拟图像。
其中，所述初始转换矩阵是初始化得到的转换矩阵，所述至少两张虚拟图像和所述至少两个成像系统位置一一对应。
具体地，所述至少两个成像系统位置是经步骤211中的标定得到的。通过初始转换矩阵将第一成像系统坐标系下的至少两个成像系统位置转换至第二成像系统坐标系下，再根据三维图像确定至少两张虚拟图像。
步骤301A，获取初始转换矩阵，并基于所述至少两个成像系统位置、所述三维图像和所述初始转换矩阵，确定所述第二成像系统坐标系下的至少两张虚拟图像，包括：
步骤401，通过所述初始转换矩阵将所述至少两个成像系统位置分别转换至所述第二成像系统坐标系下，得到至少两个转换位置。
具体地，所述至少两个转换位置与所述至少两个成像系统位置一一对应。以一个成像系统位置为例进行说明，将第一成像系统坐标系下的该成像系统位置与初始转换矩阵相乘，得到该成像系统位置在第二成像系统坐标系下的转换位置。
步骤402，在所述三维图像中确定每个转换位置对应的虚拟图像。
具体地，以在三维图像中确定一个转换位置对应的虚拟图像为例进行说明，转换位置包括转换射线源坐标和转换主点坐标，在所述三维图像中确定包括所述转换主点坐标，并且与转换射线源坐标和转换主点坐标之间的连线垂直的图像，作为虚拟图像。
步骤302A，若存在任一成像系统位置对应的参考图像，与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像不重合，则调整所述初始转换矩阵，并重复上述确定多张虚拟图像的过程，直至每个成像系统位置对应的参考图像，均与所述每个成像系统位置对应的虚拟图像重合，将每个成像系统位置对应的参考图像，均与所述每个成像系统位置对应的虚拟图像重合时所对应的初始转换矩阵，作为坐标转换矩阵。
具体地，若任一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像重合，表示任一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像的图像内容相同，若任一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像不重合，表示任一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像的图像内容不相同。通过现有的图像匹配算法可以判断任一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像是否重合。
若存在任一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像不重合，则按照预设的调整参数调整初始转换矩阵，将调整后的初始转换矩阵作为初始转换矩阵，并重复上述确定多张虚拟图像的过程，直至每个成像系统位置对应的参考图像，均与所述每个成像系统位置对应的虚拟图像重合。
若每个成像系统位置对应的参考图像，均与所述每个成像系统位置对应的虚拟图像重合，则表示根据初始转换矩阵和成像系统位置，可以在三维图像中得到与参考图像内容一致的虚拟图像，则所述初始转换矩阵可以准确反映第一成像系统坐标系和第二成像系统坐标系之间的转换关系，则将每个成像系统位置对应的参考图像，均与所述每个成像系统位置对应的虚拟图像重合时所对应的初始转换矩阵，作为坐标转换矩阵。
参见图4，以至少两张参考图像为两张参考图像为例进行说明。
s1，获取初始转换矩阵为Ti；
s2、获取两张参考图像，以及两张参考图像的成像系统位置，包括：两张参考图像中的第一参考图像P1对应的成像系统位置为X11，两张参考图像中的第二参考图像P2对应的成像系统位置为X21；
s3，通过Ti将X11转换至第二成像系统坐标系下，得到转换位置X12，通过Ti将X21转换至第二成像系统坐标系下，得到转换位置X22；
s4，在三维图像中确定X12对应的虚拟图像p11，以及X22对应的虚拟图像p21；
s5，P1和p11是否重合，并且P2和p21是否重合，若否，则进入步骤s6，若是，则进入步骤s7；
s6，按照预设调整量调整Ti，得到Ti+1，采用Ti+1替换Ti(将i+1赋值给i)，进入步骤s3；
s7，将Ti作为坐标转换矩阵。
在一个具体实施例中，所述至少两张参考图像为两张参考图像，参见图5，示出了第一成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像的重合情况，以及第二成像系统位置对应的参考图像和虚拟图像的重合情况的示意图。其中，i＝a,b,c,d，第一成像系统位置(i)所示的是第一成像系统位置(i)对应的参考图像和虚拟图像的重合情况；第二成像系统位置(i)所示的是第二成像系统位置(i)对应的参考图像和虚拟图像的重合情况。白色为参考图像，黑色为虚拟图像，图5中参考图像和虚拟图像的重合度较高(通过图5中的钉子重合情况和骨盆轮廓重合情况可以看出)。
第一成像系统位置(a)对应的参考图像和第二成像系统位置(a)对应的参考图像之间的夹角为70度；第一成像系统位置(b)对应的参考图像和第二成像系统位置(b)对应的参考图像之间的夹角为70度；第一成像系统位置(c)对应的参考图像和第二成像系统位置(c)对应的参考图像之间的夹角为90度；第一成像系统位置(d)对应的参考图像和第二成像系统位置(d)对应的参考图像之间的夹角为90度。
在一个实施例中，步骤202，基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，包括：
步骤301B，在每张参考图像中选取多个待处理特征点，在所述三维图像中选取多个参考特征点。
其中，任一参考图像的多个待处理特征点与所述多个参考特征点一一对应，相对应的待处理特征点和参考特征点，在所述身体部位中的位置相同。
其中，所述每张参考图像是至少两张参考图像中的参考图像，任意两张参考图像之间的夹角大于60度，并且小于120度。所述参考图像可以是通过步骤211得到，也可以是在未标定的至少两个成像系统位置拍摄得到。
以在一张参考图像中选取多个待处理特征点为例，获取所述参考图像中的多个解剖特征点，在多个解剖特征点中选取多个参考特征点，解剖特征点包括：髂前上棘、盆骨闭孔、股骨头中心点等。所述多个待处理特征点至少为3个。
例如，所述至少两张参考图像为两张参考图像，所述待处理特征点为3个，在两张参考图像的第一参考图像中，选择左侧髂前上棘、右侧髂前上棘和盆骨闭孔作为多个待处理特征点，在两张参考图像的第二参考图像中，选择第一椎间孔、第二椎间孔和盆骨闭孔作为多个待处理特征点，在所述三维图像中，同样选择左侧髂前上棘、右侧髂前上棘和盆骨闭孔为参考特征点。
拍摄第一参考图像时，第一射线X经过身体部位的所有组织在第一参考图像中投影为第一投影点，拍摄第二参考图像时，第一射线X在第二参考图像中可以看作一条参考线，在第二参考图像的参考线上选取待处理特征点。
参见图6和图7，第一参考图像中的待处理特征点为c11、c21和c31，第二参考图像中的待处理特征点为c12、c22和c32，三维图像中的参考特征点为c13、c23和c33，其中，c11和c12在身体部位中的位置相同，c21和c22在身体部位中的位置相同，c31和c32在身体部位中的位置相同，c13和c11(c12)在身体部位中的位置相同，c23和c21(c22)在身体部位中的位置相同，c33和c31(c32)在身体部位中的位置相同。
步骤302B，基于选取的所有待处理特征点，确定多个三维目标点。
其中，所述多个三维目标点与任一参考图像中选取的多个待处理特征点一一对应，相对应的待处理特征点和三维目标点，在所述身体部位中的位置相同。待处理特征点是在二维的参考图像中确定的，待处理特征点只有解剖特征点两个维度的信息，三维目标点有解剖特征点三个维度的信息。
具体地，根据在每张参考图像中选取多个待处理特征点，确定第一成像系统坐标系中的三维目标点。
以至少两张参考图像为两张参考图像，每张参考图像有三个待处理特征点为例进行说明。在上例中，第一参考图像中的待处理特征点为c11、c21和c31，第二参考图像中的待处理特征点为c12、c22和c32，其中，c11和c12在身体部位中的位置相同，c21和c22在身体部位中的位置相同，c31和c32在身体部位中的位置相同，根据c11的坐标和c12的坐标，可以确定三维目标点c13的坐标，根据c21的坐标和c22的坐标，可以确定三维目标点c23的坐标，根据c31的坐标和c32的坐标，可以确定三维目标点c33的坐标。
步骤303B，根据所述多个三维目标点和所述多个参考特征点，确定坐标转换矩阵。
具体地，所述坐标转换矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵，按照现有的点对匹配算法，根据多个三维目标点的坐标和多个参考特征点的坐标，确定旋转矩阵和平移矩阵，进而确定坐标转换矩阵。
在一个实施例中，步骤203，根据所述三维图像确定二维目标图像，包括：
步骤401，在所述第二成像系统坐标系下，选择任一位置作为虚拟成像系统位置，在所述三维图像中确定所述虚拟成像系统位置对应的二维图像。
在第二成像系统坐标系中显示三维图像，选择任一虚拟成像位置，虚拟成像位置包括虚拟射线源坐标和虚拟主点坐标。所述选择任一虚拟位置可以是选择任一虚拟射线源坐标，根据虚拟射线源坐标确定虚拟主点坐标；或者，所述选择任一虚拟位置可以是选择任一虚拟主点坐标，根据虚拟主点坐标确定虚拟射线源坐标。根据虚拟射线源坐标和虚拟主点坐标，模拟二维医学影像设备根据虚拟成像位置成像的过程，得到虚拟成像位置对应的二维图像。
步骤402，调节所述虚拟成像系统位置，以使得所述二维图像中包括感兴趣区域，并将包括感兴趣区域的二维图像作为二维目标图像。
具体地，步骤203的目的是获取到包括感兴趣区域的二维目标图像，在步骤401中，选择了任一位置作为虚拟成像系统位置，因此步骤401中在所述三维图像中确定的虚拟成像系统位置对应的二维图像可能不包括感兴趣区域，因此，需要调节所述虚拟成像系统位置。调节所述虚拟系统成像位置，可以是调节虚拟射线源坐标，或虚拟主点坐标。
调节所述虚拟成像系统位置后，虚拟成像系统位置对应的二维图像也会改变，可以遍历所述第二成像系统坐标系中的所有虚拟成像系统位置，直至所述二维图像中包括感兴趣区域。二维目标图像中包括感兴趣区域，指的是二维目标图像可以最大程度呈现感兴趣区域，医生通过二维目标图像可以观察到待检测对象的病灶恢复情况。
在一个实施例中，步骤204，根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置，包括：
步骤501，获取所述二维目标图像的虚拟成像系统位置；
步骤502，通过所述坐标转换矩阵，将所述二维目标图像的虚拟成像系统位置转换为目标成像系统位置。
具体地，二维目标图像的虚拟成像系统位置，是经过步骤402，或者步骤412调整后，获取到二维目标图像所对应的虚拟成像位置。
二维目标图像的虚拟成像系统位置是第二成像系统坐标系下的位置，通过坐标转换矩阵将二维目标图像的虚拟成像系统位置转换至第一成像系统坐标下，得到目标成像系统位置。
本实施例中，待检测对象在治疗后，由二维医学影像设备拍摄至少两张参考图像，获取待检测对象在治疗前，通过三维医学影像设备拍摄的三维图像，通过至少两张参考图像和三维图像，确定二维医学影像设备的第一成像系统坐标系，与三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的坐标转换关系，根据三维图像确定包括感兴趣区域的二维目标图像，通过坐标转换关系将二维目标图像在第二成像系统坐标系下的成像系统位置，转换到第一成像系统坐标下，得到目标成像系统位置，二维医学影像设备在目标成像系统位置拍摄待检测的身体部位，可以得到包括感兴趣区域的医学图像，这样，待检测对象在治疗后复查时，拍摄至少两张二维的参考图像即可定位身体部位中的感兴趣区域，不需要再次拍摄三维医学影像，二维医学影像设备的检查所需时长较短，费用低廉，辐射较少，通过上述二维医学影像设备的摆位控制方法，降低了待检测对象的费用和检查时长，并且减少了大量射线对待检测对象带来的负面影响；通过拍摄至少两张参考图像，根据至少两张参考图像和治疗前的三维图像确定坐标转换关系，进而根据坐标转换关系和三维图像确定目标成像系统位置，将二维医学影像设备摆位至目标成像系统位置，此摆位过程不需要医生手动寻找拍摄到感兴趣区域的特定角度，可以快速将二维医学设备摆位至目标成像系统位置，降低了检查时长，并且提高了准确度。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种二维医学影像设备的摆位控制装置，包括：
第一控制模块，用于获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
坐标转换矩阵确定模块，用于基于所述身体部位治疗前拍摄的三维图像和所述至少两张参考图像确定坐标转换基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
二维目标图像确定模块，用于根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
摆位模块，用于根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
关于二维医学影像设备的摆位控制装置的具体限定可以参见上文中对于二维医学影像设备的摆位控制方法的限定，在此不再赘述。上述二维医学影像设备的摆位控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种二维医学影像设备的摆位控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种二维医学影像设备的摆位控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，包括：
获取所述第一成像系统坐标系下预先标定的至少两个成像系统位置；
将所述二维医学影像设备分别摆位至每个成像系统位置，并获取所述二维医学影像设备在每个成像系统位置拍摄所述身体部位得到的参考图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，包括：
获取初始转换矩阵，并基于所述至少两个成像系统位置、所述三维图像和所述初始转换矩阵，确定至少两张虚拟图像，其中，所述至少两张虚拟图像与所述至少两个成像系统位置一一对应；
若存在任一成像系统位置对应的参考图像，与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像不重合，则调整所述初始转换矩阵，并重复上述确定至少两张虚拟图像的过程，直至任一成像系统位置对应的参考图像，均与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像重合，将任一成像系统位置对应的参考图像，均与所述任一成像系统位置对应的虚拟图像重合时所对应的初始转换矩阵作为坐标转换矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少两个系统位置、所述三维图像和所述初始转换矩阵，确定至少两张虚拟图像，包括：
根据所述初始转换矩阵和所述至少两个成像系统位置，确定至少两个转换位置；
在所述三维图像中确定每个转换位置对应的虚拟图像。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，包括：
在每张参考图像中选取多个待处理特征点，在所述三维图像中选取多个参考特征点，其中，任一参考图像的多个待处理特征点与所述多个参考特征点一一对应，相对应的待处理特征点和参考特征点在所述身体部位中的位置相同；
基于选取的所有待处理特征点，确定多个三维目标点，其中，所述多个三维目标点与任一参考图像中选取的多个待处理特征点一一对应；
根据所述多个三维目标点和所述多个参考特征点，确定坐标转换矩阵。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维图像确定二维目标图像，包括：
在所述第二成像系统坐标系下，选择任一位置作为虚拟成像系统位置，在所述三维图像中确定所述虚拟成像系统位置对应的二维图像；
调节所述虚拟成像系统位置，以使得所述二维图像中包括感兴趣区域，并将包括感兴趣区域的二维图像作为二维目标图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述成像系统坐标系下的目标成像系统位置，包括：
获取所述二维目标图像的虚拟成像系统位置；
通过所述坐标转换矩阵，将所述二维目标图像的虚拟成像系统位置转换为目标成像系统位置。
8.一种二维医学影像设备的摆位控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一控制模块，获取待检测对象的身体部位的至少两张参考图像，其中，所述至少两张参考图像在治疗后由二维医学影像设备拍摄得到，且所述二维医学影像设备拍摄所述至少两张参考图像时的成像系统位置各不相同；
坐标转换矩阵确定模块，用于基于所述身体部位的三维图像和所述至少两张参考图像，确定坐标转换矩阵，其中，所述三维图像在治疗前由三维医学影像设备拍摄得到，所述坐标转换矩阵用于反映所述二维医学影像设备的第一成像系统坐标系和所述三维医学影像设备的第二成像系统坐标系之间的转换关系；
二维目标图像确定模块，用于根据所述三维图像确定二维目标图像，其中，所述二维目标图像包括所述身体部位中的感兴趣区域；
摆位模块，用于根据所述二维目标图像和所述坐标转换矩阵，确定所述第一成像系统坐标系下的目标成像系统位置，并将所述二维医学影像设备摆位至所述目标成像系统位置。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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