CN110101400A - C形臂x射线机及系统、碰撞监控方法及装置 - Google Patents

C形臂x射线机及系统、碰撞监控方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例中提出的一种C形臂X射线机及系统、碰撞监控装置及方法。其中，装置包括：用于采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像的摄像模块；用于根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景的图像处理模块；和用于根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动的控制模块。本发明实施例中的技术方案，能够有效防止病人、操作者、患者检查床及其他障碍物和C形臂本身之间的严重碰撞。

Description

C形臂X射线机及系统、碰撞监控方法及装置
技术领域
本发明涉及X射线成像系统的领域，特别是一种C形臂X射线机系统的碰撞监控方法和碰撞监控装置，以及对应的C形臂X射线机及C形臂X射线机系统。
背景技术
C形臂X射线机系统，如血管造影机系统等，作为一种医疗仪器在医学领域得到了广泛的应用。在C形臂X射线机系统中，X射线源和X射线接收器(例如平板探测器) 对置的安装在一个C形臂上，使得X射线源产生的X射线入射到X射线接收器上并由其检测。进行X射线检测时，将被检测物体，如人体，通过患者检查床置于X射线源和 X射线接收器之间，通过改变C形臂的位置及角度和/或控制患者检测台来改变被检测物体的位置，改变X射线源和X射线接收器与被检测物体之间的相对位置，从而使得X射线机可从多个不同的位置及角度对被检测物体进行X射线检查。
为此C形臂通常具有多个自由度。图1示出了目前的一种C形臂X射线机系统的结构示意图，以图1所示的C形臂X射线机系统为例，该C形臂X射线机系统包括：C形臂X射线机10和患者检查床20。其中，C形臂X射线机的C形臂101本身被安装成使其具有两个自由度的方式。首先，该C形臂101具有沿自身形状设置的导轨，并且该C 形臂101导轨可滑动地安装在支撑构件102上以便可相对于该支撑构件102运动，即C 形臂101可进行如图1中所示的轨道运动(Orbital)A；其次，该支撑构件102可带动C 形臂101绕其轴线转动，即C形臂101还可进行如图1中所示的旋转运动(Angular)B。此外，图1所示C形臂101还具有沿地面水平运动的第三个自由度等。此外，患者检查床也可能具有多个自由度。这样一来，有时可能会由于人员没留意C形臂或患者检测台的运动，或者C形臂或患者检测台被误操作等原因，造成C形臂与病人、医务人员、患者检查床或其他障碍物等发生碰撞，这样一方面有可能会造成对人员的伤害，另一方面也可能会造成对C形臂或障碍物的损坏。因此为了使得C形臂X射线机对于病人及医务人员更安全并减少对于C形臂本身造成损坏的可能性，需要对C形臂X射线机进行防碰撞设计。
因此，本领域内的技术人员一直在致力于寻找C形臂X射线机的不同碰撞监控实现方案。
公布号为CN106361430A的中国发明专利申请公开了一种医疗器械，包括：一运动部分；至少一传感器，其设置于所述运动部分并沿所述运动部分的一运动方向形成一场，所述场具有一边界，当一物体位于所述边界与所述传感器之间的复数个点时，所述传感器发送一与所述点和所述传感器之间的距离相关的信号；一限速器，其根据所述信号限制所述运动部分的运动速度。该医疗器械能检测物体进入传感器形成的场并相应调整运动部件的速度，以避免碰撞。
公告号为CN205434154U的中国实用新型提供了一种病床防碰撞装置及病床，其包括：一图像获取装置，其用于获取病床附近的碰撞监测区域内的实时图像；一中央处理器，其设置于所述病床，并根据所述图像获取装置所拍摄的实时图像，控制所述病床的运动。根据该实用新型，能够实时地监测病床周围附近出现的障碍物，并在出现障碍物时停止病床的运动，从而确保病床的安全性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种C形臂X射线机系统的碰撞监控方法和装置，另一方面提出了一种C形臂X射线机及C形臂X射线机系统，用以有效防止病人、操作者、患者检查床及其他障碍物和C形臂本身之间的严重碰撞。
本发明实施例中提出的一种C形臂X射线机系统的碰撞监控装置，包括：一摄像模块，用于采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像；一图像处理模块，用于根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景；和一控制模块，用于根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定存在可能的碰撞时，控制C 形臂X射线机系统停止运动或减速运动。
在一个实施方式中，所述C形臂X射线机系统包括C形臂X射线机和患者检测台；所述至少一个目标保护部件包括：患者检测台的床板、以及X射线源和/或X射线接收器和/或C形臂至少两个目标保护部件；所述摄像模块包括下述摄像机中的至少三台：位于所述C形臂X射线机正上方、正前方、两个侧方的摄像机、以及位于所述患者检测台两个侧方的摄像机，用于分别从不同方向采集所述至少两个目标保护部件周围的视频图像，得到至少三通道的视频流；所述图像处理模块包括：一图像提取单元，用于对来自所述至少三个摄像机的至少三通道的视频流进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像；和一图像识别单元，用于对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系；所述控制模块根据所述至少两个目标保护部件的相对位置关系确定是否存在可能的碰撞。
在一个实施方式中，所述图像处理模块进一步包括图像预处理单元，用于对所述图像提取单元提取的至少三通道的图像进行目标物识别，所述目标物为所述C形臂X射线机系统；并在所述图像中将除识别出的目标物之外的对象从所述图像中去除，并将去除了所述对象的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像；所述图像识别单元基于补全后至少三通道的对应图像执行所述进行目标保护部件的识别及场景分析的操作。
在一个实施方式中，所述C形臂X射线机系统包括：用于确定C形臂的当前运动位置的位置检测模块；所述至少一个目标保护部件包括：X射线源或X射线接收器；所述摄像模块包括：安装在所述X射线源侧的至少一个摄像机或安装在所述X射线接收器侧的至少一个摄像机；所述图像处理模块用于根据来自所述至少一个摄像机的视频图像确定目标区域内是否出现障碍物，并在所述目标区域内出现障碍物时，对所述障碍物进行定位，得到所述障碍物的当前位置；所述控制模块进一步用于确定C形臂的当前运动方向，并在所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置时，根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。
在一个实施方式中，所述运动位置包括：旋转运动位置、轨道运动位置、或水平运动位置。
在一个实施方式中，所述运动方向包括：旋转运动正方向、旋转运动反方向、轨道运动正方向、轨道运动反方向、水平运动正方向、水平运动反方向中的任意一个。
本发明实施例中提出的一种C形臂X射线机系统，包括上述任一实施方式中的碰撞监控装置。
本发明实施例中提出的一种C形臂X射线机，包括上述任一实施方式中的碰撞监控装置。
本发明实施例中提出的一种C形臂X射线机系统的碰撞监控方法，包括：采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像；根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景；和根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞，并在存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动。
在一个实施方式中，所述至少一个目标保护部件包括：患者检测台的床板、以及X射线源和/或X射线接收器和/或C形臂至少两个目标保护部件；所述采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像包括：分别从至少三个方向采集所述至少两个目标保护部件周围的视频图像，得到至少三通道的视频流；所述至少三个方向包括：所述C形臂X射线机的正上方、正前方、两个侧方以及所述患者检测台的两个侧方中的至少三个方向；所述根据视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景包括：对所述至少三通道的视频流进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像；对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系；所述根据至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞包括：根据所述至少两个目标保护部件的相对位置关系确定是否存在可能的碰撞。
在一个实施方式中，所述方法进一步包括：对所述至少三通道的图像进行目标物识别；所述目标物为所述C形臂X射线机系统；在所述图像中将除所识别出的目标物之外的对象从所述当前图像中抠除；将抠除了所述对象的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像；所述对至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析为：基于补全后至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别及场景分析。
在一个实施方式中，所述至少一个目标保护部件包括：X射线源的准直器或X射线接收器侧的影像增强器；所述采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像包括：从所述X射线源侧采集所述准直器周围的视频图像或从所述X射线接收器侧采集所述影像增强器周围的视频图像；所述根据视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景包括：根据所述视频图像确定目标区域内是否出现障碍物，并在所述目标区域内出现障碍物时，对所述障碍物进行定位，得到所述障碍物的当前位置；所述方法进一步包括：确定C形臂的当前运动位置以及当前运动方向；所述根据至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞包括：判断所述当前运动方向是否为朝向所述障碍物的当前位置，如果所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置，则根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中根据预先确定的C形臂X射线机系统上的至少一个目标保护部件，设置摄像模块来采集该至少一个目标保护部件周围的视频图像；然后通过图像处理模块来根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景；之后通过控制模块来根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞，并在存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动。从而实现了一种基于视觉分析的碰撞监控方案，不仅可以有效防止病人、操作者、患者检查床及其他障碍物和C形臂本身之间的严重碰撞，而且充分利用了目前高速发展的图像处理技术和智能化的计算机技术。
此外，提出了一种通过从不同方向采集患者检测台、以及X射线源和/或X射线接收器和/或C形臂至少两个目标保护部件周围的视频图像，并基于视觉分析获取X射线源和 /或X射线接收与患者检测台之间的位置关系来判断是否存在碰撞的可能，从而可以避免 C形臂上X射线源和/或X射线接收与患者检测台之间的碰撞。
另外，对于采集的视频图像中存在遮挡物的情况，通过利用图像识别技术识别出目标物，进而将除目标物之外的对象，即可能的遮挡物去除，然后再利用图像补全技术将去除了可能的遮挡物的图像补全，从而得到没有遮挡的视频图像，避免了因存在遮挡的情况下对碰撞监控造成的不准确的影响。其中，进行图像补全时，通过利用一训练好的图像补全模型进行图像补全，可以快速实现图像补全。
此外，提出了一种通过采集准直器或图像增强器周围的视频图像，并基于图像识别及定位技术识别目标区域内是否出现障碍物以及确定该障碍物的当前位置，之后获取C形臂的当前运动位置和当前运动方向，并在所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置时，根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。从而可以避免虽然距离较近，但运动方向是远离或平行于所述障碍物时造成的没必要的防碰撞操作，进一步保证了碰撞监控的准确性。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为目前的一种C形臂X射线机系统的结构示意图。
图2为本发明一个实施例中一种C形臂X射线机系统的碰撞监控装置的结构示意图。
图3为本发明另一个实施例中一种C形臂X射线机系统的碰撞监控装置的结构示意图。
图4为本发明实施例中一种C形臂X射线机系统的碰撞监控方法的示例性流程图。
其中，附图标记如下：
标号 含义
10 C形臂X射线机
101 C形臂
102 支撑构件
103 X射线接收器
104 X射线源
20 患者检测台
201 床板
210、310 摄像模块
220、320 图像处理模块
221 图像提取单元
222 图像识别单元
223 图像预处理单元
230、340 控制模块
330 位置检测模块
S42、S44、S46 步骤
具体实施方式
本发明实施例中，为了对C形臂X射线机系统进行碰撞监控，提出了一种基于视觉分析的碰撞监控方案。根据预先确定的C形臂X射线机系统上的至少一个目标保护部件，设置摄像模块来采集该至少一个目标保护部件周围的视频图像；具体实现时，摄像模块可包括一台或多台摄像机。然后通过图像处理模块来根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景；具体实现时，图像处理模块可根据不同的实际需求包括不同的实现结构。之后通过控制模块来根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞，并在存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速或。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图2为本发明一个实施例中一种C形臂X射线机系统的碰撞监控装置的结构示意图。如图1中的实线部分所示，该C形臂X射线机系统的碰撞监控装置可包括：一摄像模块210、一图像处理模块220和一控制模块230。
其中，摄像模块210用于采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像。
本实施例中，至少一个目标保护部件可包括如图1所示C形臂X射线机系统中的患者检测台20的床板201、以及X射线源104和/或X射线接收器103和/或C形臂101至少两个目标保护部件，也就是“X射线源104、X射线接收器103、C形臂101中的至少一个”加上“床板201”。例如，包括X射线源104和患者检测台20的床板201两个目标保护部件，或者包括X射线接收器103和患者检测台20的床板201两个目标保护部件，或者包括X射线源104、X射线接收器103和患者检测台20的床板201三个目标保护部件，或者包括：C形臂101和患者检测台20的床板201两个目标保护部件，或者包括X 射线源104、C形臂101和患者检测台20的床板201三个目标保护部件，或者包括X射线接收器103、C形臂101和患者检测台20的床板201三个目标保护部件，或者包括X 射线源104、X射线接收器103、C形臂101和患者检测台20的床板201四个目标保护部件。相应地，摄像模块210可包括位于所述C形臂X射线机10正上方和正前方(即C 形臂X射线机10正对检查台20的床板201的方向)的两个摄像机(图中未示出)、以及位于所述患者检测台20一侧或两侧(即C形臂X射线机10斜对检查台20的床板201 的方向)的一个或两个摄像机(图中未示出)，或者可进一步包括位于所述C形臂X射线机10一侧或两侧的一个或两个摄像机。这样至少三个方向的摄像机采集的视频图像就可以形成至少三通道的视频流。本实施例中，目标保护部件周围的视频图像中包含目标保护部件本身。
图像处理模块220用于根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景。
本实施例中，针对上述至少三通道的视频流，图像处理模块220可首先对其进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像，之后对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系。其中，对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析的具体过程可有多种。例如，可基于目标保护部件的轮廓或特征点在每个图像中识别对应的目标保护部件，并获取对应的目标保护部件在图像中的像素点位置，根据所述目标保护部件在图像中的像素点位置换算出其在真实场景中的空间位置，对根据至少三通道的对应图像确定的目标保护部件的空间位置进行整合，得到至少两个目标保护部件的相对位置关系。
具体实现时，在一个实施方式中，图像处理模块220可如图2中所示，包括：图像提取单元221和图像识别单元222。其中，图像提取单元221用于对所述至少三通道的视频流进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像。图像识别单元 222用于对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系。
此外，考虑到在有些应用场景中，例如介入手术等场景中，会存在医生护士、手术床单、手术工具等对C形臂X射线机系统的设备遮挡的情况，为了避免这种情形下可能对图像处理结果产生的影响，考虑将遮挡物从所拍摄的图像中去除，然后再基于图像补全技术将遮挡物对应的设备部分补全。具体实现时，考虑到医疗场景中C形臂X射线机系统的设备通常是白色的，而医生护士的手术服以及手术床单、手术工具是银色的或绿色的，因此可以基于颜色来识别C形臂X射线机系统的设备轮廓，进而将除C形臂X 射线机系统之外的对象作为可能的遮挡物，将可能的遮挡物对应区域的图像从所拍摄的图像中抠除，然后对抠出了可能的遮挡物区域的图像进行图像补充。例如，本实施例中，图像处理模块220可进一步对提取的至少三通道的图像基于C形臂X射线机系统的设备轮廓或特征点进行目标物识别，所述目标物为C形臂X射线机系统；并在所述图像中将除识别出的目标物之外的对象从所述图像中抠除，并将抠除了所述对象的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像，从而将实际的机器运动姿势完整还原。之后再基于补全后的至少三通道的对应图像执行所述进行目标保护部件的识别及场景分析的操作。相应地，在另一个实施方式中，图像处理模块220可进一步如图1中的虚线部分所示，包括图像预处理单元223，用于对所述图像提取单元 221提取的至少三通道的图像基于C形臂X射线机系统的设备轮廓或特征点等进行目标物识别，这里的目标物指的是所述C形臂X射线机系统；并在所述图像中识别出目标物时，将除所述目标物之外的对象即可能的遮挡物从所述当前图像中去除，并将去除了所述可能的遮挡物的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像。相应地，图像识别单元222基于补全后至少三通道的对应图像执行所述进行目标保护部件的识别及场景分析的操作。
控制模块230用于根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动。在控制C形臂停止运动时，可以进一步启动碰撞区逃离策略，如控制当前驱动C形臂运动的马达驱动器向相反的方向运动，如向相反方向进行微动。
本发明实施例中，控制模块230可根据所述至少两个目标保护部件的相对位置关系确定是否存在可能的碰撞。例如，可预先设置X射线源与患者检测台之间，和/或X射线接收器与患者检测台之间的距离阈值，在X射线源与患者检测台之间的距离或X射线接收器与患者检测台之间的距离达到对应的距离阈值时，则确定存在可能的碰撞。这里距离阈值也可以有多级，例如提醒级阈值、警告级阈值等，相应地，可根据不同情况执行不同的控制，例如达到提醒级阈值时，可控制C形臂X射线机系统中的C形臂或患者检查台减速。达到警告级阈值时，可控制C形臂X射线机系统中的C形臂或患者检查台停止运动。
图3为本发明另一个实施例中一种C形臂X射线机系统的碰撞监控装置的结构示意图。如图3所示，该C形臂X射线机系统的碰撞监控装置可包括：一摄像模块310、一图像处理模块320、一位置检测模块330和一控制模块340。
其中，摄像模块310用于采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像。
本实施例中，至少一个目标保护部件可包括如图1所示C形臂X射线机系统中的X射线源104侧的准直器或X射线接收器103侧的影像增强器。相应地，摄像模块310可包括安装在X射线源侧103的至少一个摄像机，用于采集所述准直器周围的视频图像；或包括安装在X射线接收器103侧的至少一个摄像机，用于采集所述影像增强器周围的视频图像。本实施例中，目标保护部件周围的视频图像中可包含目标保护部件本身，也可不包括目标保护部件本身。
图像处理模块320用于根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景。
本实施例中，图像处理模块320可根据来自所述至少一个摄像机的准直器或影像增强器周围的视频图像，确定准直器或影像增强器周围的设定目标区域内是否出现障碍物，并在所述目标区域内出现障碍物时，对所述障碍物进行定位，得到所述障碍物的当前位置。其中，对障碍物进行定位时，可采用图像处理技术进行，例如可根据摄像机的安装位置、角度、焦距以及所述障碍物在所述图像中的区域大小等因素确定。
位置检测模块330用于确定C形臂的当前运动位置。
本实施例中，位置检测模块330可包括电位器或编码器，和/或者位置传感器等。其可以是C形臂X射线机上已有的部件，也可以是本实施例中新增的部件。
控制模块340用于根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动。在控制C形臂停止运动时，可以进一步启动碰撞区逃离策略，如控制当前驱动C形臂运动的马达驱动器向相反的方向运动，如向相反方向进行微动。
本实施例中，控制模块340可进一步用于确定C形臂的当前运动方向，并在所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置时，根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。例如，可预先设置二者之间的距离阈值，在二者之间的距离值达到对应的距离阈值时，则确定存在可能的碰撞。这里距离阈值也可以有多级，例如提醒级阈值、警告级阈值等，相应地，可根据不同情况执行不同的控制，例如达到提醒级阈值时，可控制C形臂X射线机系统中的C形臂减速。达到警告级阈值时，可控制C 形臂X射线机系统中的C形臂停止运动或反向运动。
本实施例中，所述运动位置可包括：旋转运动位置、轨道运动位置、水平运动位置。相应地，所述运动方向可包括：旋转运动正方向(即旋转运动正转方向)、旋转运动反方向(旋转运动反转方向)、轨道运动正方向(即轨道运动正转方向)、轨道运动反方向(即轨道运动反转方向)、水平运动正方向(即水平运动的设定正方向)和水平运动反方向(即水平运动的设定反方向)中的任意一个。
本发明实施例中提供的C形臂X射线机系统，可包括上述任一实施方式中的碰撞监控装置。本发明实施例中提供的C形臂X射线机可包括上述图3所示任一实施方式中的碰撞监控装置。
以上对本发明实施例中的C形臂X射线机系统的碰撞监控装置及C形臂X射线机系统进行了详细描述，下面再对本发明实施例中的C形臂X射线机系统的碰撞监控方法进行详细描述。本发明实施例中的C形臂X射线机系统的碰撞监控方法可在本发明实施例中的C形臂X射线机系统的碰撞监控装置上实现。对于本发明方法实施例中未公开的细节可参考本发明装置实施例中的相应描述，本发明方法实施例中不再一一赘述。
图4为本发明实施例中一种C形臂X射线机系统的碰撞监控方法的示例性流程图。如图4所示，该方法可包括如下步骤：
步骤S42，采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像。
具体实现时，本步骤S42可有多种实施方式。下面列举两个例子：
例一：当至少一个目标保护部件包括患者检测台20的床板201、以及X射线源104和/或X射线接收器103和/或C形臂101至少两个目标保护部件时，本步骤S42中可分别从所述C形臂X射线机的正上方、正前方、两个侧方以及所述患者检测台的两个侧方的至少三个方向采集所述至少两个目标保护部件周围的视频图像，得到至少三通道的视频流。
例二：当至少一个目标保护部件包括X射线源的准直器或X射线接收器侧的影像增强器时，本步骤S42中可从所述X射线源侧采集所述准直器周围的视频图像或从所述X 射线接收器侧采集所述影像增强器周围的视频图像。
步骤S44，根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景。
具体实现时，本步骤S42可有多种实施方式。
例如，基于上述例一，本步骤S44中可对所述至少三通道的视频流进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像；对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系。进一步地，还可以对所述至少三通道的图像基于C形臂X射线机系统的设备轮廓或特征点等进行目标物识别；所述目标物为所述C形臂X射线机系统；并在所述图像中识别出目标物后，将除所述目标物之外的对象即可能的遮挡物从所述当前图像中抠除；将抠除了所述可能的遮挡物的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像；之后基于补全后至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别及场景分析。
又如，基于上述例二，本步骤S44中可根据准直器或影像增强器周围的视频图像，确定准直器或影像增强器周围的设定目标区域内是否出现障碍物，并在所述目标区域内出现障碍物时，对所述障碍物进行定位，得到所述障碍物的当前位置。
步骤S46，根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞，并在存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速。
具体实现时，本步骤S46可有多种实施方式。
例如，基于上述例一，本步骤S46中可根据所述至少两个目标保护部件的相对位置关系确定是否存在可能的碰撞。
又如，基于上述例二，本方法中可进一步确定C形臂的当前运动位置以及当前运动方向；本步骤S46中可判断所述当前运动方向是否为朝向所述障碍物的当前位置，如果所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置，则根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。
其中，所述运动位置可包括：旋转运动位置、轨道运动位置、水平运动位置。所述运动方向可包括：旋转运动正方向、旋转运动反方向、轨道运动正方向、轨道运动反方向、水平运动正方向和水平运动反方向中的任意一个。
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中根据预先确定的C形臂X射线机系统上的至少一个目标保护部件，设置摄像模块来采集该至少一个目标保护部件周围的视频图像；然后通过图像处理模块来根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景；之后通过控制模块来根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞，并在存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速或反向运动。从而实现了一种基于视觉分析的碰撞监控方案，不仅可以有效防止病人、操作者、患者检查床及其他障碍物和C形臂本身之间的严重碰撞，而且充分利用了目前高速发展的图像处理技术和智能化的计算机技术。
此外，提出了一种通过从不同方向采集患者检测台、以及X射线源和/或X射线接收器至少两个目标保护部件周围的视频图像，并基于视觉分析获取X射线源和/或X射线接收与患者检测台之间的位置关系来判断是否存在碰撞的可能，从而可以避免C形臂上X 射线源和/或X射线接收与患者检测台之间的碰撞。
另外，对于采集的视频图像中存在遮挡物的情况，通过利用图像识别技术识别出目标物，所述目标物为所述C形臂X射线机系统；进而将除所述目标物之外的对象即可能的遮挡物去除，然后再利用图像补全技术将去除了可能的遮挡物的图像补全，从而得到没有遮挡的视频图像，避免了因存在遮挡的情况下对碰撞监控造成的不准确的影响。其中，进行图像补全时，通过利用一训练好的图像补全模型进行图像补全，可以快速实现图像补全。
此外，提出了一种通过采集准直器或图像增强器周围的视频图像，并基于图像识别及定位技术识别目标区域内是否出现障碍物以及确定该障碍物的当前位置，之后获取C形臂的当前运动位置和当前运动方向，并在所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置时，根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。从而可以避免虽然距离较近，但运动方向是远离或平行于所述障碍物时造成的没必要的防碰撞操作，进一步保证了碰撞监控的准确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种C形臂X射线机系统的碰撞监控装置，其特征在于，包括：
一摄像模块(210、310)，用于采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像；
一图像处理模块(220、320)，用于根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景；和
一控制模块(230、340)，用于根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动。
2.根据权利要求1所述的C形臂X射线机系统的碰撞监控装置，其特征在于，所述C形臂X射线机系统包括一C形臂X射线机(10)和一患者检测台(20)；其中，
所述至少一个目标保护部件包括：患者检测台(20)的床板(201)、以及X射线源(104)和/或X射线接收器(103)和/或C形臂(101)至少两个目标保护部件；
所述摄像模块包括下述摄像机中的至少三台：位于所述C形臂X射线机(10)正上方、正前方、两个侧方的摄像机、以及位于所述患者检测台(20)两个侧方的摄像机，用于分别从不同方向采集所述至少两个目标保护部件周围的视频图像，得到至少三通道的视频流；
所述图像处理模块(220)包括：
一图像提取单元(221)，用于对来自所述至少三个摄像机的至少三通道的视频流进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像；和
一图像识别单元(222)，用于对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系；
所述控制模块(230)根据所述至少两个目标保护部件的相对位置关系确定是否存在可能的碰撞。
3.根据权利要求2所述的C形臂X射线机系统的碰撞监控装置，其特征在于，所述图像处理模块(220)进一步包括一图像预处理单元(223)，用于对所述图像提取单元(221)提取的至少三通道的图像进行目标物识别，所述目标物为所述C形臂X射线机系统；并在所述图像中将除识别出的目标物之外的对象从所述图像中去除，将去除了所述对象的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像；
所述图像识别单元(222)基于补全后的至少三通道的对应图像执行所述进行目标保护部件的识别及场景分析的操作。
4.根据权利要求1所述的C形臂X射线机系统的碰撞监控装置，其特征在于，所述C形臂X射线机系统包括：用于确定C形臂的当前运动位置的位置检测模块(330)；其中，
所述至少一个目标保护部件包括：X射线源(104)或X射线接收器(103)；
所述摄像模块(310)包括：安装在所述X射线源侧的至少一个摄像机或安装在所述X射线接收器侧的至少一个摄像机；
所述图像处理模块(320)用于根据来自所述至少一个摄像机的视频图像确定目标区域内是否出现障碍物，并在所述目标区域内出现障碍物时，对所述障碍物进行定位，得到所述障碍物的当前位置；
所述控制模块(340)进一步用于确定C形臂的当前运动方向，并在所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置时，根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。
5.根据权利要求4所述的C形臂X射线机的防碰撞装置，其特征在于，所述运动位置包括：旋转运动位置、轨道运动位置、或水平运动位置。
6.根据权利要求5所述的C形臂X射线机的防碰撞装置，其特征在于，所述运动方向包括：旋转运动正方向、旋转运动反方向、轨道运动正方向、轨道运动反方向、水平运动正方向、水平运动反方向中的任意一个。
7.一种C形臂X射线机系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的碰撞监控装置。
8.一种C形臂X射线机，其特征在于，包括如权利要求1、4至6中任一项所述的碰撞监控装置。
9.一种C形臂X射线机系统的碰撞监控方法，其特征在于，包括：
采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像(S42)；
根据所述视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景(S44)；和
根据所述至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞，并在存在可能的碰撞时，控制C形臂X射线机系统停止运动或减速运动(S46)。
10.根据权利要求9所述的C形臂X射线机系统的碰撞监控方法，其特征在于，所述至少一个目标保护部件包括：患者检测台的床板、以及X射线源和/或X射线接收器和/或C形臂至少两个目标保护部件；
所述采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像包括：分别从至少三个方向采集所述至少两个目标保护部件周围的视频图像，得到至少三通道的视频流；所述至少三个方向包括：所述C形臂X射线机的正上方、正前方、两个侧方以及所述患者检测台的两个侧方中的至少三个方向；
所述根据视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景包括：对所述至少三通道的视频流进行同步处理，并按照设定频率提取所述至少三通道的对应图像；对所述至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析，得到所述至少两个目标保护部件的相对位置关系；
所述根据至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞包括：根据所述至少两个目标保护部件的相对位置关系确定是否存在可能的碰撞。
11.根据权利要求10所述的C形臂X射线机系统的碰撞监控方法，其特征在于，进一步包括：
对所述至少三通道的图像进行目标物识别；所述目标物为所述C形臂X射线机系统；
在所述图像中将除所识别出的目标物之外的对象从所述当前图像中抠除；
将抠除了所述对象的图像提供给一训练好的图像补全模型中，并得到所述图像补全模型输出的补全图像；
所述对至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别以及场景分析为：基于补全后至少三通道的对应图像进行目标保护部件的识别及场景分析。
12.根据权利要求9所述的C形臂X射线机系统的碰撞监控方法，其特征在于，所述至少一个目标保护部件包括：X射线源的准直器或X射线接收器侧的影像增强器；
所述采集C形臂X射线机系统上至少一个目标保护部件周围的视频图像包括：从所述X射线源侧采集所述准直器周围的视频图像或从所述X射线接收器侧采集所述影像增强器周围的视频图像；
所述根据视频图像确定所述至少一个目标保护部件周围的场景包括：根据所述视频图像确定目标区域内是否出现障碍物，并在所述目标区域内出现障碍物时，对所述障碍物进行定位，得到所述障碍物的当前位置；
所述方法进一步包括：确定C形臂的当前运动位置以及当前运动方向；
所述根据至少一个目标保护部件周围的场景确定是否存在可能的碰撞包括：判断所述当前运动方向是否为朝向所述障碍物的当前位置，如果所述当前运动方向为朝向所述障碍物的当前位置，则根据所述C形臂的当前运动位置和所述障碍物的当前位置，确定所述目标保护部件与所述障碍物之间的距离值，根据所述距离值确定是否存在可能的碰撞。
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