ES2588257B1 - Dispositivo para extraer información tridimensional de imágenes radiográficas de un objeto; procedimiento de calibración de dicho dispositivo; y procedimiento para generar dichas imágenes radiográficas - Google Patents

Dispositivo para extraer información tridimensional de imágenes radiográficas de un objeto; procedimiento de calibración de dicho dispositivo; y procedimiento para generar dichas imágenes radiográficas Download PDF

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Abstract

Dispositivo para extraer información tridimensional de imágenes radiográficas de un objeto; procedimiento de calibración de dicho dispositivo; y procedimiento para generar dichas imágenes radiográficas. El dispositivo comprende: emisor de rayos X (2); captador de rayos X (3); captador de contorno (6), para representar puntos del contorno de un objeto, mediante radiación emitida o reflejada por el objeto; marco de calibración (10) con marcadores de rayos X (8), y marcadores de contorno (7). Los procedimientos se basan en tomar imágenes de contorno y de rayos X del marco de calibración (10) primero sin y luego con un objeto de estudio (1), teniendo en cuenta la información proporcionada por los marcadores (7, 8, 9), y el hecho de que el captador de contorno (6) está dispuesto en relación al emisor de rayos X (2) de la misma manera en todas las imágenes tomadas.

Description

DISPOSITIVO PARA EXTRAER INFORMACION TRIDIMENSIONAL DE IMAGENES RADIOGRAFICAS DE UN OBJETO; PROCEDIMIENTO DE CALIBRACION DE DICHO DISPOSITIVO; Y PROCEDIMIENTO PARA GENERAR DICHAS IMAGENES
radiogrAficas
5
D E S C R I P C I O N
OBJETO DE LA INVENCION
10 La presente invention se puede incluir dentro del campo tecnologico de los dispositivos de aplicacion medica. De manera mas particular, el objeto de la presente invention se refiere, de acuerdo con un primer aspecto de la invention a un dispositivo para extraer information 3D de imagenes radiograficas. De acuerdo con un segundo aspecto, la invention se refiere a un procedimiento para calibrar dicho dispositivo. De acuerdo con un tercer objeto, la invention 15 describe un procedimiento para generar dichas imagenes radiograficas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La toma de imagenes radiograficas de un objeto de estudio, ya sea un paciente o un objeto, 20 desde diferentes angulos, posiciones y/o distancias ("poses", termino muy usado en este campo tecnologico), ha adquirido especial relevancia en campos como la medicina, la vigilancia y la production industrial. En particular resulta de gran utilidad identificar en una imagen radiografica information correspondiente a la localization de puntos de interes presentes en otra imagen radiologica del mismo objeto de estudio, pero generada desde una localization y/u orientation 25 (pose) distinta.
Este objetivo de obtener varias imagenes radiograficas del objeto de estudio en posiciones distintas para obtener information ampliada se viene llevando a cabo empleando tlpicamente la tomografla computarizada (CT, de las siglas en ingles de "computed tomography). Sin embargo, 30 de cara a las aplicaciones industriales o medicas en las que esta tecnica se aplica mayormente, como puede ser el analisis preliminar del objeto de estudio, donde para un funcionamiento eficiente se requieren equipos modestos y, a su vez, relativamente veloces, la tecnologla CT resulta ser una tecnica particularmente cara y compleja. Adicionalmente, el empleo de
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instrumental CT requiere adoptar una serie de principios internacionales referentes a seguridad y de los criterios de protection radiologica ALARA.
Existe una alternativa, empleando sistemas puramente radiograficos, de coste mas reducido y mayor disponibilidad, que no esta sin embargo exenta de la dificultad inicial que tiene que ver con que la imagen que produce es plana y para la reconstruction tridimensional no se conoce con suficiente precision la ubicacion relativa de la fuente de rayos X respecto de la placa que actua como captador de rayos X o del objeto de estudio. Expresado en otras palabras, no se conoce la pose del sistema. Adicionalmente es complicado, a partir del registro de varias imagenes radiograficas, obtener information tridimensional de zonas de interes simultaneamente presentes en distintas tomas desde distintas distancias y orientaciones. En particular, cuando el objeto de estudio es un paciente, existe una mayor exigencia dado el interes cllnico subyacente.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invention proporciona una solution alternativa mas asequible, en cuanto a coste y a disponibilidad de equipos, que las soluciones contempladas por el estado de la tecnica actual, al problema de extraer informacion tridimensional de imagenes radiograficas.
La invencion describe, en un primer aspecto, un dispositivo para extraer informacion tridimensional de imagenes radiograficas de un objeto. De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, se describe un procedimiento de calibration del mencionado dispositivo. De acuerdo con un tercer aspecto, la invencion se refiere a un procedimiento para generar las mencionadas imagenes radiograficas.
El dispositivo comprende los siguientes elementos: una camara de rayos X, un captador de contorno, y un marco de calibracion, segun se explica seguidamente.
- La camara de rayos X esta compuesta por un emisor de rayos X y un receptor de rayos X, con los que se generan y toman imagenes radiograficas de un objeto de estudio y, tal como se explicara seguidamente, en determinadas circunstancias el objeto de estudio radioagrafiado puede ser el marco de calibracion. En otras circunstancias, el objeto de estudio puede ser otro
elemento que se desea someter a examen. El objeto de estudio puede ser tambien un paciente o un producto industrial que se desea diagnosticar y/o inspeccionar.
- El captador de contorno es un dispositivo destinado a tomar information de contorno de la 5 escena y objetos ayudando a identificar una pluralidad de puntos del contorno del objeto de
estudio y/o del marco de calibration y/o la escena. Esta detection puede tener que ver con la captation de radiation directamente presente (y emitida) desde la escena (objeto de estudio incluido). El proceso de deteccion del contorno tambien puede estar basado en la captacion de radiacion reflejada por el objeto de estudio (y la escena, si cabe) al ser previamente irradiado(s)
10 desde el detector de contorno. Camaras convencionales, camaras de profundidad, o camaras multiespectrales, cumplirlan esta funcion.
- El marco de calibracion esta fijado al captador de rayos X. Comprende una pluralidad de marcadores, tambien denominados fiduciales. Por un lado, los marcadores comprenden
15 marcadores para rayos X, que son identificables, manual o computacionalmente, en imagenes radiograficas; y marcadores para contorno, que son identificables, tambien manual o computacionalmente, frente a la radiacion en la que esta basado el funcionamiento del captador de contorno.
20 El termino "escena" representa el "conjunto de circunstancias espaciales y temporales en que tiene lugar una adquisicion de imagenes”. En el presente documento se traduce como la disposition relativa conjunta del emisor de rayos X, el receptor de rayos X, el captador de contorno y el marco de calibracion. Asimismo, el termino "pose", que ya se ha identificado anteriormente, se identifica con la "postura o position que adopta una persona que va ser
25 fotografiada, retratada o pintada por otra". En el contexto del presente documento se concretiza en la posicion relativa entre dos elementos particulares considerados, como por ejemplo, el objeto de estudio respecto del emisor de rayos X, o el captador de contorno respecto del emisor de rayos X.
30 En el estado de la tecnica referido en un apartado anterior, existen limitaciones inherentes a la informacion que, de forma autonoma, puede obtenerse del dispositivo de rayos X. Estas limitaciones tienen que ver con la imposibilidad de tomar informacion del contorno de la escena, tales como las posiciones relativas de la propia camara (emisor de rayos X + receptor de rayos
X) en el sistema de coordenadas de la ubicacion del dispositivo (generalmente la cllnica) asl como la orientation o information del propio objeto de estudio. La presente invention obtiene dichos datos, y los integra para obtener informacion tridimensional de Indole radiografica.
5 La invencion permite adicionalmente a un profesional, tanto en el examen de pacientes como en el de objetos en entornos industriales, la obtencion de factores de escala directamente sobre imagenes radiograficas, que permiten una comparacion fidedigna directa de las dimensiones que aparecen en dichas imagenes radiograficas, sin necesidad de emplear marcadores para rayos X externos a modo de referencias de escala. De igual manera, se elimina la necesidad de 10 definir un marco de calibration especlfico para cada escena o cada pose, durante un perlodo de tiempo en que el dispositivo de la invencion permanece calibrado.
Por otra parte, de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion, se presenta un procedimiento de calibracion del dispositivo antes mencionado. El procedimiento de calibracion 15 presenta dos etapas.
En una primera etapa del procedimiento de calibracion, se toman imagenes denominadas primeras imagenes, del marco de calibracion, preferentemente sin presencia del objeto de estudio. Estas primeras imagenes comprenden una primera imagen de contorno, empleando el 20 captador de contorno, y una primera imagen de rayos X, empleando la camara de rayos X. La position del marco de calibracion respecto del emisor de rayos X y del captador de contorno es identica en las dos primeras imagenes. Igualmente, la posicion del captador de contorno respecto del emisor de rayos X es tambien identica en ambas primeras imagenes.
25 En una segunda etapa del procedimiento de calibracion, a partir de la primera imagen radiografica y de los marcadores para rayos X, se determina una matriz denominada matriz de proyeccion de camara (Px), que se corresponde con una transformation que relaciona, respecto del sistema de referencia solidario al captador de rayos X, las coordenadas 2D de los puntos de la primera imagen radiografica con las coordenadas 3D de los puntos en el espacio. A partir de 30 Px, empleando tecnicas conocidas, se determinan tanto la posicion relativa entre el captador de
contorno y el emisor de rayos X, asl como los parametros intrlnsecos de la camara de rayos X, que se recogen en una matriz Kx. Analogamente, a partir de la primera imagen de contorno, se determina la posicion relativa Dx entre el captador de contorno y el captador de rayos X,
haciendo uso de los marcadores para contorno.
Finalmente, de acuerdo con un tercer objeto de la presente invention, se presenta un procedimiento para generar imagenes radiograficas que incorporan information tridimensional. 5 En un primer paso del procedimiento, se toman del objeto de estudio conjuntamente con el marco de calibration, al menos dos sesiones, donde cada sesion comprende dos segundas imagenes: una segunda imagen de contorno, tomada empleando el captador de contorno, y una correspondiente segunda imagen radiografica, tomada empleando el emisor de rayos X. En cada una de las sesiones, el objeto de estudio ha variado su position y/o su orientation con 10 respecto al captador de contorno y/o al emisor de rayos X y/o al captador de rayos X, aunque dicha posicion/orientacion es la misma para las dos segundas imagenes de una misma sesion, por ejemplo, aunque no necesariamente, por medio de una adquisicion simultanea de ambas segundas imagenes. Asimismo, en todas las sesiones, el captador de contorno permanece fijo en relacion al emisor de rayos X.
15
Por tanto, el emisor de rayos X puede estar orientado, en las diferentes sesiones, de acuerdo con transformaciones lineales 7 compuestas de una rotation R y una traslacion t entre unas sesiones y otras. En todas las segundas imagenes, la posicion del captador de contorno permanece invariante respecto del emisor de rayos X. Para la toma de las segundas imagenes, 20 solo son necesarios los marcadores para contorno.
En un segundo paso del procedimiento, se determinan las correspondientes rotaciones Ri y traslaciones ti antes referidas, empleando los marcadores para contorno en las segundas imagenes de contorno y en las segundas imagenes radiograficas, y teniendo en cuenta que el 25 captador de contorno se ha desplazado de manera solidaria respecto del emisor de rayos X.
En un tercer paso del procedimiento, se determina la matriz de transformation afln de cada una de las sesiones, a partir de Kx y de la rotacion Ri y traslacion ti recien calculadas. La informacion de la matriz Pi se emplea posteriormente para determinar la proyeccion, en una segunda 30 imagen radiografica i, de un punto de otra segunda imagen radiografica k.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para complementar la description que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caractensticas de la invention, de acuerdo con un ejemplo preferente de 5 realization practica de la misma, se acompana como parte integrante de dicha description, un
juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figuras 1 y 2.- Muestran correspondientes vistas esquematicas en planta (figura 1) y frontal 10 (figura 2) del dispositivo de la invention.
Figura 3.- Muestra una imagen esquematica de la ordenacion de los elementos representados en la figura 1, y las propiedades opticas de la camara de rayos X y del captador de contorno.
15 Figura 4.- Muestra una relation entre el marco de calibration (izquierda) y una primera imagen radiografica (derecha) de dicho marco de calibration, donde se muestra la representation en la primera imagen radiografica de los marcadores para rayos X del marco de calibration.
Figura 5.- Muestra dos poses distintas del emisor de rayos X y del captador de contorno 20 respecto del marco de calibracion, para la toma de dos sesiones de segundas imagenes, donde el objeto de estudio no se ha representado.
Figura 6.- Muestra dos segundas imagenes radiograficas correspondientes a diferentes poses, donde en una de ellas (izquierda) se aprecian puntos de interes del objeto de estudio, y en otra 25 de ellas (derecha), se muestran las epipolares correspondientes a los puntos de interes.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras adjuntas 1-6 anteriormente 30 referidas, una description detallada de un ejemplo de realization preferente de la presente invencion.
La invention describe, de acuerdo con un primer aspecto, un dispositivo para extraer
information tridimensional de imagenes radiograficas de un objeto. De acuerdo con un segundo aspecto de la invention, se describe un procedimiento de calibration del mencionado dispositivo. De acuerdo con un tercer aspecto, la invention se refiere a un procedimiento para generar las mencionadas imagenes radiograficas.
5
Segun se muestra en las figuras 1 a 3, el dispositivo de la invention comprende una camara de rayos X (tambien denominada escaner de rayos X), para tomar imagenes radiograficas de un objeto de estudio (1). La camara de rayos X esta formada por un emisor de rayos X (2) y un captador de rayos X (3), tambien denominado placa, que define un plano de proyeccion de 10 rayos X (4), por ejemplo una pellcula, que puede ser sometida posteriormente a algun tipo de tratamiento informatizado, como por ejemplo: ser digitalizada, en el caso de Radiografla Computerizada (CR); o almacenada en memoria in situ, en el caso de Radiografla Directa (DR), o directamente escaneada de una placa radiografica ("imaging plate" IP). Las caracterlsticas opticas de la camara de rayos X dependen de la ubicacion relativa (pose) entre el emisor de 15 rayos X (2) y el captador de rayos X (3) en cada imagen radiografica, por lo que son desconocidas en cada caso.
En los experimentos realizados, se han empleado placas CR fijas de 35x43 cm con una resolution maxima de 100 pm y lectores de placas FireCR™. Se ha verificado que las 20 sucesivas colocaciones y extracciones de las placas no afectan los resultados obtenidos. En particular, se ha verificado que las transformaciones afines 2D entre dos radiograflas tomadas desde la misma posicion y con la misma placa permanecen la mayor parte de las veces en una tolerancia por debajo de 1 px y del 0,5 % de grado. Es decir, se puede asumir que las placas y el mecanismo de lectura de placas se comportan a efectos practicos como un equipo 25 radiologico fijo. Esta verification se ha llevado a cabo empleando Insight Toolkit de Kitware entre pares correspondientes aleatorios de radiograflas.
Se ha modelado el emisor de rayos X (2) como una camara estenopeica (tambien referida, de acuerdo con su denominacion en ingles, como camara "pinhole"), donde el diafragma (5) del 30 emisor de rayos X (2) representa a la vez el anodo y el centro optico. Al no haber involucradas lentes, se pueden ignorar, sin perdida de generalidad, los efectos asociados a aberraciones esfericas, distorsiones radiales y la oblicuidad.
El dispositivo incorpora adicionalmente un captador de contorno (6), entendiendose como tal un dispositivo destinado a identificar una pluralidad de puntos del contorno del objeto de estudio (1). El captador de contorno (6) esta preferentemente configurado para captar radiation emitida y/o radiacion reflejada por el objeto de estudio (1). El captador de contorno (6) puede ser, a 5 modo de ejemplo, una camara de luz visible, una camara de infrarrojos, etc. De manera mas preferente, la radiacion es radiacion visible, de manera que el captador de contorno (6) es preferentemente una camara de luz visible, como puede ser una camara de video RGB, una camara de profundidad, una combination de ambas, etc. En el ejemplo representado en las figuras, el captador de contorno (6) es una camara de video RGB. Las caracterlsticas opticas
10 del captador de contorno (6) se consideran conocidas. Puede ser necesaria una determination de dichas caracterlsticas opticas del captador de contorno (6), pero dicha tarea es una tarea conocida en el campo de la tecnica al que pertenece la invention y no se considera parte esencial de la invencion.
15 El dispositivo de la invencion incorpora adicionalmente una pluralidad de marcadores (7, 8, 9), tambien denominados fiduciales. Los marcadores (7, 8, 9) se dividen en marcadores para contorno (7), que ofrecen contraste en las imagenes generadas por el captador de contorno (6), y marcadores para rayos X (8), que son contrastables a los rayos X, segun se explicara seguidamente.
20
Los marcadores para contorno (7) presentan patrones de formas identificables mediante algoritmos de segmentation, asl como sus dimensiones y su forma son conocidas. Se prefiere que los marcadores para contorno (7) presenten una trama de colores esencialmente binaria. La configuration de los marcadores para contorno (7), asl como la position de uno o varios
25 puntos de los marcadores para contorno (7), son conocidas respecto de un primer sistema de coordenadas tridimensional solidario al captador de rayos X (3). Segun se explicara mas adelante, los marcadores para contorno (7) permiten estimar la orientation y la distancia relativas (pose) del captador de contorno (6) respecto del primer sistema de coordenadas solidario al captador de rayos X (3).
Por su parte, los marcadores para rayos X (8) estan fabricados en material o materiales que produzcan contraste (generalmente por diferencias de opacidad) suficiente a los rayos X, tal que plomo, por ejemplo. La funcion de los marcadores para rayos X (8) es generar un slmbolo
legible y bien delimitado en la proyeccion 2D representada en un negativo radiografico, segun se explicara mas adelante en la description del procedimiento de la invention. Los marcadores para rayos X (8) presentan asimismo unas dimensiones y position determinadas respecto de un segundo sistema de coordenadas solidario al captador de rayos X (3). El primer y el segundo 5 sistema de coordenadas pueden ser el mismo, pero tambien es posible que sean distintos, si se conoce la transformation afln que lleva de uno a otro. Segun se explicara seguidamente, los marcadores para rayos X (8) permitiran determinar la posicion relativa entre el captador de contorno (6) y el emisor de rayos X (2), con respecto al segundo sistema de coordenadas.
10 De manera preferente, se preve que algunos de los marcadores (7, 8) esten configurados de acuerdo con marcadores mixtos (9), cada uno de los cuales incorpora, en una unidad compacta, un marcador para contorno (7) y un marcador para rayos X (8).
El conjunto de los marcadores (7, 8, 9), ya sean marcadores para contorno (7), marcadores 15 para rayos X (8) y/o, en su caso, marcadores mixtos (9), se denomina marco de calibration (10). De acuerdo con una realization preferente, el marco de calibracion (10) esta fijado al captador de rayos X (3) fuera de la zona de interes del captador de rayos X (3), es decir, en una zona en la que los marcadores (7, 8, 9) afecten lo menos posible la imagen radiografica, por ejemplo en un componente estructural (11), tal que un chasis, del captador de rayos X (3).
20
El procedimiento de calibracion objeto del segundo aspecto de la invencion comprende los siguientes pasos:
- En primer lugar, se disponen: el emisor de rayos X (2) y el captador de rayos X (3) que 25 constituyen la camara de rayos X; el captador de contorno (6); y el marco de calibracion (10), en una situation de partida en la que tanto el emisor de rayos X (2) como el captador de contorno (6) se encuentran preparados para funcionamiento y enfocando hacia el captador de rayos X (3).
30 - A continuation, se realiza un paso de calibracion, que consta de dos etapas que se describen
seguidamente.
De acuerdo con una primera etapa del paso de calibracion, ilustrada mediante las figuras 1, 2 y
4, se toman dos primeras imagenes del marco de calibration (10), en concreto: una primera imagen radiografica, tomada con el emisor de rayos X (2), y representada en la parte derecha de la figura 4; y una primera imagen de contorno, tomada con el captador de contorno (6). La position relativa entre el captador de rayos X (3) y el emisor de rayos X (2) debe permanecer 5 invariante en las dos primeras imagenes una con respecto de la otra. La misma consideration aplica para la posicion relativa entre el emisor de rayos X (2) y el captador de contorno (6). No es necesario disponer el objeto de estudio (1) para tomar las primeras imagenes, puesto que este paso es un paso previo relacionado con la determination de las ubicaciones relativas que involucran al emisor de rayos X (2), al captador de rayos X (3) y al captador de contorno (6) y 10 que, por tanto, es ajeno al objeto de estudio (1), por lo que, de manera preferente, el objeto de estudio (1) no se representa en las primeras imagenes.
- De acuerdo con una segunda etapa del paso de calibracion, efectuada a continuation de la primera etapa, a partir de la primera imagen radiografica, y haciendo uso de los marcadores 15 para rayos X (8), se determina una matriz denominada matriz de proyeccion de camara (Px), que se corresponde con una transformation afln que relaciona, respecto del sistema de referencia solidario al captador de rayos X (3), las coordenadas 2D de los puntos de la primera imagen radiografica con las coordenadas 3D de los puntos en el espacio y, a partir de Px, empleando tecnicas conocidas, se determinan tanto la posicion relativa entre el captador de 20 contorno (6) y el emisor de rayos X (2), asl como los parametros intrlnsecos de la camara de rayos X, que se recogen en una matriz Kx. Analogamente, a partir de la primera imagen de contorno, se determina la posicion relativa Dx entre el captador de contorno (6) y el captador de rayos X (3), haciendo uso de los marcadores para contorno (7).
25 Con la primera etapa y la segunda etapa, anteriormente descritas, del paso de calibracion, se han obtenido todos los datos necesarios para caracterizar el comportamiento de la camara de rayos X y del captador de contorno (6).
Una vez llevado a cabo el paso de calibracion, el dispositivo descrito esta preparado para 30 generar imagenes radiograficas de las que se puede extraer information tridimensional, segun se explica a continuacion.
Para llevar a cabo la mencionada generation, se parte de un dispositivo como el anteriormente
descrito, que ha sido previamente calibrado, o que al menos esta calibrado, de modo que son conocidos tanto Kx como Dx. De acuerdo con un ejemplo preferente, para obtener Kx y Dx se ha aplicado el metodo de calibration anteriormente descrito.
5 Seguidamente, se toman, del objeto de estudio (1) conjuntamente con el marco de calibracion (10), al menos dos sesiones, donde cada sesion comprende dos segundas imagenes: una segunda imagen de contorno, tomada empleando el captador de contorno (6), y una correspondiente segunda imagen radiografica, tomada empleando el emisor de rayos X (2). En cada una de las sesiones, el objeto de estudio (1) ha variado su position y/o su orientation con 10 respecto al captador de contorno (6) y/o al emisor de rayos X (2) y/o al captador de rayos X (3), aunque dicha posicion/orientacion es la misma para las dos segundas imagenes de una misma sesion. Asimismo, en todas las sesiones, el captador de contorno (6) permanece fijo en relation al emisor de rayos X (2), de acuerdo con una posicion relativa designada como DRX. En la figura 5 se muestran dos posiciones, respecto de las cuales se toman las segundas imagenes.
15
El objeto de estudio (1) puede desplazarse, manteniendose estaticos el emisor de rayos X (2) y/o el captador de rayos X (3) y/o el captador de contorno (6). Alternativamente, se pueden desplazar estos dejando estatico el objeto de estudio (1). Tambien pueden desplazarse tanto el objeto de estudio (1) como el emisor de rayos X (2) y los dos captadores (3, 6). Cualquiera de 20 las tres situaciones descritas es posible sin perdida de generalidad, estando la complejidad computacional requerida al alcance del experto en la materia.
Lo anterior implica que el emisor de rayos X (2) puede estar orientado, respecto de si mismo, de acuerdo con transformaciones lineales Ti compuestas de una rotation R y una traslacion t 25 entre unas sesiones y otras. En todas las imagenes de orientacion, la posicion del captador de contorno (6) permanece invariante respecto del emisor de rayos X (2).
Para la toma de las segundas imagenes, solo son necesarios los marcadores para contorno (7), de tal manera que, preferentemente, los marcadores para rayos X (8) que, en su caso, no 30 formen parte de marcadores mixtos (9), pueden ser retirados, para evitar efectos indeseables, como pueden ser: una excesiva dispersion de radiation; artefactos en las imagenes; y una consiguiente lectura de las imagenes mas dificultosa.
Debido a que, tanto para la toma de las primeras imagenes como para la toma de las segundas imagenes, se requiere que el captador de contorno (6) y el emisor de rayos X (2) tengan la misma position y orientation relativas, se prefiere que el captador de contorno (6) y el emisor de rayos X (2) se encuentren flsicamente vinculados de manera solidaria.
5
- A continuation, se determinan las correspondientes rotaciones R y traslaciones t antes referidas. Para ello, primero se determinan las coordenadas bidimensionales de los marcadores para visible (7) en las segundas imagenes de contorno, y se relacionan con las coordenadas tridimensionales de los marcadores para visible (7), que son conocidas. A partir de ahl, se
10 pueden calcular las rotaciones R y las traslaciones ti referidas al captador de contorno (6). Puesto que el captador de contorno (6) se ha desplazado, para todas las imagenes, de manera solidaria respecto del emisor de rayos X (2), dichas rotaciones R y traslaciones t se corresponden con las rotaciones Ri y las traslaciones ti, anteriormente definidas.
15 - A continuacion, se determina, para cada una de las sesiones, una correspondiente matriz de
proyeccion (Pi) asociada, de acuerdo con la siguiente expresion:
Pi = Kx * [Ri | t]
20 donde Kx es una matriz anteriormente definida en el paso de calibration, y que incorpora las caracterlsticas opticas del emisor de rayos X (2).
- Una vez determinada la matriz P,- correspondiente a cada segunda imagen radiografica i asociada a cada sesion, dichas matrices Pi se pueden combinar para anadir, a una determinada
25 imagen radiografica i, information respecto de una tercera dimension no representada en la imagen radiografica k. Seguidamente, se explica un ejemplo de aplicacion que ilustra una correspondiente aplicacion de lo que se acaba de mencionar.
De acuerdo con un primer ejemplo, se determinan, en una segunda imagen radiografica i, las 30 coordenadas bidimensionales de un punto de interes (13) de dicha imagen radiografica i. Seguidamente, empleando un tratamiento informatico, se determinan el rayo definido por el punto de interes de la imagen i y el centro optico del emisor de rayos X (2) que, tal como se ha indicado anteriormente, coincide con el diafragma (5), donde el rayo se corresponde con una
ilnea epipolar (12) asociada al punto de interes (13) en la segunda imagen radiografica i. A continuation, empleando el tratamiento informatico referido, y una matriz Pk, correspondiente a una segunda imagen radiografica k tomada con otra orientation distinta, se representa, en la segunda imagen radiografica k, la llnea epipolar (12) correspondiente al punto de interes (13) de 5 la imagen i, donde dicha representation puede estar informaticamente limitada, si se desea, a la zona que tiene sentido flsico (la que esta comprendida en el objeto de estudio). De esta manera, se consigue, en una segunda imagen radiografica bidimensional k, identificar la proyeccion de la llnea epipolar (12) correspondiente al punto de interes (13) de la segunda imagen radiografica i, que no se apreciaba en dicha segunda imagen radiografica i.
10

Claims (8)

  1. R E I V I N D I C A C I O N E S
    1. - Dispositivo para extraer information tridimensional de imagenes radiograficas de un objeto, caracterizado por que comprende:
    5 - una camara de rayos X, que esta compuesta por un emisor de rayos X (2) y un captador de
    rayos X (3), para obtener imagenes radiograficas de un objeto;
    - un captador de contorno (6), para captar imagenes de contorno en las que se muestran puntos de contorno del objeto, a partir de radiation emitida o reflejada por el objeto; y
    - un marco de calibration (10), fijado al captador de rayos X (3), y que comprende una 10 pluralidad de marcadores para contorno (7), contrastables frente a la radiation en la que esta
    basado el funcionamiento del captador de contorno (6);
    donde el objeto se selecciona entre un objeto de estudio (1) y el marco de calibration (10).
  2. 2. - Dispositivo para extraer information tridimensional de imagenes radiograficas de un objeto, 15 de acuerdo con la revindication 1, caracterizado por que el marco de calibration (10)
    adicionalmente comprende una pluralidad de marcadores para rayos X (8), contrastables frente a rayos X.
  3. 3. - Dispositivo para extraer information tridimensional de imagenes radiograficas de un objeto, 20 de acuerdo con la revindication 2, caracterizado por que al menos uno de los marcadores (7, 8,
    9) es un marcador mixto (9), que incorpora en una unidad compacta un marcador para contorno (7) y un marcador para rayos X (8).
  4. 4. - Dispositivo para extraer information tridimensional de imagenes radiograficas de un objeto, 25 de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que el marco de
    calibration (10) esta fijado a un componente estructural (11) del captador de rayos X (3), fuera de una zona de interes de dicho captador de rayos X (3).
  5. 5. - Procedimiento de calibration del dispositivo descrito en una cualquiera de las 30 reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende:
    - tomar, del marco de calibration (10), una primera imagen de contorno, empleando el captador de contorno (6), y una primera imagen de rayos X, empleando la camara de rayos X, donde la position del marco de calibration (10) respecto del emisor de rayos X (2) y del captador de
    contorno (6) es identica en las dos primeras imagenes, asl como la posicion del captador de rayos X (3) respecto del emisor de rayos X (2) es tambien identica en ambas primeras imagenes;
    - a partir de la primera imagen radiografica y de los marcadores para rayos X (8), determinar 5 una matriz de proyeccion de camara (Px), que se corresponde con una transformation afln que
    relaciona, respecto de un sistema de referencia solidario al captador de rayos X, las coordenadas 2D de los puntos de la primera imagen radiografica con las coordenadas 3D de los puntos en el espacio;
    - a partir de Px, determinar tanto la posicion relativa entre el captador de contorno (6) y el emisor 10 de rayos X (2), asl como los parametros intrlnsecos de la camara de rayos X, que se recogen
    en una matriz Kx; y
    - a partir de la primera imagen de contorno, determinar un vector Dx representativo de la posicion relativa entre el captador de contorno (6) y el captador de rayos X (3), haciendo uso de los marcadores para contorno (7).
    15
  6. 6. - Procedimiento de calibration de acuerdo con la revindication 5, caracterizado por que el objeto de estudio (1) no esta presente en la toma de las primeras imagenes.
  7. 7. - Procedimiento para generar imagenes radiograficas que contienen information 20 tridimensional, caracterizado por que comprende:
    - partir del dispositivo descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde son conocidos tanto la matriz Kx como el vector Dx;
    - tomar, del objeto de estudio (1) conjuntamente con el marco de calibracion (10), al menos dos sesiones, donde cada sesion comprende dos segundas imagenes: una segunda imagen de
    25 contorno, tomada empleando el captador de contorno (6), y una correspondiente segunda imagen radiografica, tomada empleando el emisor de rayos X (2), donde, en cada una de las sesiones, el objeto de estudio (1) ha variado su posicion y/o su orientation con respecto al captador de contorno (6) y/o al emisor de rayos X (2) y/o al captador de rayos X (3), siendo dicha posicion/orientacion la misma para las dos segundas imagenes de una misma sesion, asl 30 como la posicion relativa entre el captador de contorno (6) y el emisor de rayos X (2) es la misma en todas las segundas imagenes, de modo que el emisor de rayos X (2) esta orientado, de acuerdo con transformaciones lineales T compuestas de una rotation R y una traslacion t entre unas sesiones y otras;
    - determinar las correspondientes rotaciones R y traslaciones t antes referidas, empleando los marcadores para contorno (7) en las segundas imagenes de contorno y en las segundas imagenes radiograficas, y teniendo en cuenta que el captador de contorno (6) se ha desplazado de manera solidaria respecto del emisor de rayos X (2);
    5 - determinar una matriz de transformation afln P de cada una de las sesiones, a partir de Kx y
    de las correspondientes rotation R y traslacion tj recien calculadas;
    - determinar la proyeccion, en una segunda imagen radiografica k, de un punto de otra segunda imagen radiografica i, a partir de la information de la matriz P
    10 8.- Procedimiento para generar imagenes radiograficas que contienen informacion
    tridimensional, de acuerdo con la revindication 7, caracterizado por que, para determinar Kx y Dx, se aplica el procedimiento de calibration descrito en cualquiera de las reivindicaciones 5-6.
  8. 9.- Procedimiento para generar imagenes radiograficas que contienen informacion 15 tridimensional, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por que el paso de determinar la proyeccion comprende las siguientes etapas:
    - determinar, en una segunda imagen radiografica i, las coordenadas bidimensionales de un punto de interes de dicha imagen radiografica i;
    - determinar el rayo definido por el punto de interes de la imagen i y el centro optico del emisor 20 de rayos X (2), donde el rayo se corresponde con una llnea epipolar (12) asociada al punto de
    interes en la segunda imagen radiografica i; y
    - representar, en la segunda imagen radiografica k, la llnea epipolar (12) correspondiente al punto de interes de la imagen i.
    25
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