CN110942052B - 基于三合一cbct头颅侧位图像的侧位耳点校正方法 - Google Patents

基于三合一cbct头颅侧位图像的侧位耳点校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，包括以下步骤：通过三合一CBCT获取两幅头颅侧位图像，其中，三合一CBCT在拍摄第一幅头颅侧位图像后，按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像，两幅头颅侧位图像中含有侧位耳点的投影；根据两幅头颅侧位图像建立侧位耳点校正公式；通过阈值分割法得到侧位耳点在两幅头颅侧位图像中的位置参数；根据设定旋转角度、位置参数和侧位耳点校正公式得到侧位耳点的校正角度。本发明能够减少需要获取的头颅侧位图像的数量，从而能够减少对三合一CBCT射线源的损伤，同时能够减少计算数据，节省计算时间，并且校正的准确度较高。

Description

基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法
技术领域
本发明涉及耳点校正技术领域，具体涉及一种基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法。
背景技术
目前，在三合一CBCT机器出厂前，需要对三合一CBCT机器进行侧位校正，其中对于三合一CBCT机器侧位的校正主要是校正其耳点的重叠性。
然而，在校正其耳点重叠性时经常会受到多种因素的影响，例如光源焦点的空间位置、两耳点之间的距离、焦点到耳点的距离和耳点到探测器平面的距离等因素的影响。因此，为了减少上述因素对于校正结果的影响，通常采用的校正策略往往需要拍摄多组侧位影像，这样既浪费时间，又极有可能对三合一CBCT机器的射线源造成损伤。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于三合一CBCT(Cone beam Computer Tomography，锥形束投照计算机重组断层影像设备)头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，能够减少需要获取的头颅侧位图像的数量，从而能够减少对三合一CBCT射线源的损伤，同时能够减少计算数据，节省计算时间，并且校正的准确度较高。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，包括以下步骤：通过三合一CBCT获取两幅头颅侧位图像，其中，所述三合一CBCT在拍摄第一幅头颅侧位图像后，按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像，两幅头颅侧位图像中含有侧位耳点的投影；根据所述两幅头颅侧位图像建立侧位耳点校正公式；通过阈值分割法得到所述侧位耳点在所述两幅头颅侧位图像中的位置参数；根据所述设定旋转角度、所述位置参数和所述侧位耳点校正公式得到所述侧位耳点的校正角度。
根据本发明实施例的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，首先通过三合一CBCT获取两幅头颅侧位图像，其中，三合一CBCT在拍摄第一幅头颅侧位图像后，按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像，两幅头颅侧位图像中含有侧位耳点的投影，其次根据两幅头颅侧位图像建立侧位耳点校正公式，然后通过阈值分割法得到侧位耳点在两幅头颅侧位图像中的位置参数，最后根据设定旋转角度、位置参数和侧位耳点校正公式得到侧位耳点的校正角度，由此，能够减少需要获取的头颅侧位图像的数量，从而能够减少对三合一CBCT射线源的损伤，同时能够减少计算数据，节省计算时间，并且校正的准确度较高。
另外，根据本发明上述实施例提出的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述三合一CBCT在按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像时，所述侧位耳点之间的距离保持不变。
根据本发明的一个实施例，根据所述第一幅头颅侧位图像建立公式：
其中，θ1为所述侧位耳点的校正角度，k1为所述第一幅头颅侧位图像中每个像素代表的实际尺寸，x1为所述侧位耳点中第一侧位耳点投影在所述第一幅头颅侧位图像中的横坐标，x2为所述侧位耳点中第二侧位耳点投影在所述第一幅头颅侧位图像中的横坐标，b1为拍摄所述第一幅头颅侧位图像时所述侧位耳点之间的距离。
进一步地，根据所述第二幅头颅侧位图像建立公式：
其中，为所述设定旋转角度，k2为所述第二幅头颅侧位图像中每个像素代表的实际尺寸，并且与所述第一幅头颅侧位图像中代表每个像素的实际尺寸的k1相同，x′1为所述侧位耳点中第一侧位耳点投影在所述第二幅头颅侧位图像中的横坐标，x′2为所述侧位耳点中第二侧位耳点投影在所述第二幅头颅侧位图像中的横坐标，b2为拍摄所述第二幅头颅侧位图像时所述侧位耳点之间的距离，并且与拍摄所述第一幅头颅侧位图像时所述侧位耳点之间的距离b1相同。
进一步地，根据所述第一幅头颅侧位图像建立的公式和所述第二幅头颅侧位图像建立的公式构建所述侧位耳点校正公式：
进一步地，通过阈值分割法确定所述侧位耳点在所述两幅头颅侧位图像中的位置，并得到所述侧位耳点在所述两幅头颅侧位图像中的位置坐标。
附图说明
图1为本发明实施例的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法的流程图；
图2为本发明一个实施例的三合一CBCT获取第一幅头颅侧位图像的物理示意图；
图3为本发明一个实施例的第一幅头颅侧位图像中关于侧位耳点的图像；
图4为本发明一个实施例的三合一CBCT获取第二幅头颅侧位图像的物理示意图；
图5为本发明一个实施例的第二幅头颅侧位图像中关于侧位耳点的图像；
图6为本发明一个实施例的第三幅头颅侧位图像中关于侧位耳点的图像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，包括以下步骤：
S1，通过三合一CBCT获取两幅头颅侧位图像，其中，三合一CBCT在拍摄第一幅头颅侧位图像后，按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像，两幅头颅侧位图像中含有侧位耳点的投影。
具体地，如图2所示，当三合一CBCT的射线源位于位置O’时，可先通过三合一CBCT获取第一幅头颅侧位图像，其中，第一幅头颅侧位图像中含有第一侧位耳点P1和第二侧位耳点P2的投影，即投影于探测器平面的点d1和d2。其中，第一幅头颅侧位图像中关于侧位耳点的图像如图3所示，第一侧位耳点与第二侧位耳点部分重叠。
进一步地，如图4所示，可将三合一CBCT的射线源按照设定旋转角度进行旋转，到达位置O”时，可通过三合一CBCT获取第二幅头颅侧位图像，其中，第二幅头颅侧位图像中含有第一侧位耳点P1和第二侧位耳点P2的投影，即投影于探测器平面的点d1’和d2’。其中，第二幅头颅侧位图像中关于侧位耳点的图像如图5所示，第一侧位耳点与第二侧位耳点重叠增多。
需要说明的是，三合一CBCT在按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像时，侧位耳点之间的距离，即P1P2保持不变。
S2，根据两幅头颅侧位图像建立侧位耳点校正公式。
具体地，可先根据第一幅头颅侧位图像得到投影点d1和d2的坐标，并设d1的坐标为(x1，y1)，d2的坐标为(x2，y2)，进一步可利用d1和d2水平方向坐标的差表示d1和d2之间的距离：
d1d2＝abs(x1-x2)*k1
其中，k1为第一幅头颅侧位图像中每个像素代表的实际尺寸，可通过标尺进行校正得到。
进一步地，如图2所示，第一侧位耳点P1和第二侧位耳点P2的连线P1P2可垂直于探测器平面，同时目标射线源位置O与其在探测器平面上关于第一侧位耳点P1和第二侧位耳点P2的投影E的连线OE可垂直于探测器平面。
下面可将图2中相关的连线设为OP1＝c、P1P2＝b、P2E＝a、Ed2＝h、d1d2＝x。
进一步地，参照图2，可假设第一侧位耳点P1和对应的投影点d1的连线P1d1，与第二侧位耳点P2和对应的投影点d2的连线P2d2近似平行，可得到：
θ1≈θ2
进一步地，参照图2，可得到：
综上所述，可得到：
即
其中，x＝k1*|x1-x2|。
进一步地，如图4所示，可根据第二幅头颅侧位图像得到投影点d1’和d2’的坐标，并可设d1’的坐标为(x1’，y1’)，d2’的坐标为(x2’，y2’)。
进一步地，可将d1’的坐标(x1’，y1’)，d2’的坐标为(x2’，y2’)代入
从而得到：
其中，x′＝k2*|x′1-x′2|，表示d1’和d2’之间的距离。
其中，k2为第二幅头颅侧位图像中每个像素代表的实际尺寸，可通过标尺进行校正得到，并k2＝k1。
进一步地，可根据和/>得到：
S3，通过阈值分割法得到侧位耳点在两幅头颅侧位图像中的位置参数。
具体地，可通过阈值分割法确定侧位耳点在两幅头颅侧位图像中的位置，并得到侧位耳点在两幅头颅侧位图像中的位置坐标。
更具体地，可先设定阈值为T，然后可根据阈值T对第一幅头颅侧位图像进行分割：
当Iij>T时，Iij＝0
当Iij≤T时，Iij＝1。
其中，Iij为第一幅头颅侧位图像的像素样点值。
通过选择合适的阈值，能够分割出侧位耳点的位置，并可计算出侧位耳点的坐标。例如，可计算出第一侧位耳点P1在第一幅头颅侧位图像中的横坐标x1、在第二幅头颅侧位图像中的横坐标x1’，与第二侧位耳点P2在第一幅头颅侧位图像中的横坐标x2、在第二幅头颅侧位图像中的横坐标x2’。此外，第一侧位耳点P1和第二侧位耳点P2分别在第一幅头颅侧位图像和第二幅头颅侧位图像中的纵坐标同样可通过阈值分割法得到。
S4，根据设定旋转角度、位置参数和侧位耳点校正公式得到侧位耳点的校正角度。
具体地，可将设定旋转角度和通过阈值分割法得到的第一侧位耳点P1在第一幅头颅侧位图像中的横坐标x1、在第二幅头颅侧位图像中的横坐标x1’，与第二侧位耳点P2在第一幅头颅侧位图像中的横坐标x2、在第二幅头颅侧位图像中的横坐标x2’代入：
由此，能够计算出侧位耳点的校正角度θ1，即三合一CBCT射线源运动到对应侧位耳点重叠位置的拍摄点，例如图2中的O点。
进一步地，根据本发明实施例得到的校正角度可获取第三幅头颅侧位图像，第三幅头颅侧位图像中关于侧位耳点的图像如图6所示，其中第一侧位耳点和第二侧位耳点基本完全重叠，由此，能够看出本发明实施例的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法得到校正角度较为准确。
根据本发明实施例提出的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，首先通过三合一CBCT获取两幅头颅侧位图像，其中，三合一CBCT在拍摄第一幅头颅侧位图像后，按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像，两幅头颅侧位图像中含有侧位耳点的投影，其次根据两幅头颅侧位图像建立侧位耳点校正公式，然后通过阈值分割法得到侧位耳点在两幅头颅侧位图像中的位置参数，最后根据设定旋转角度、位置参数和侧位耳点校正公式得到侧位耳点的校正角度，由此，能够减少需要获取的头颅侧位图像的数量，从而能够减少对三合一CBCT射线源的损伤，同时能够减少计算数据，节省计算时间，并且校正的准确度较高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过三合一CBCT获取两幅头颅侧位图像，其中，所述三合一CBCT在拍摄第一幅头颅侧位图像后，按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像，两幅头颅侧位图像中含有侧位耳点的投影；
根据所述两幅头颅侧位图像建立侧位耳点校正公式；
通过阈值分割法得到所述侧位耳点在所述两幅头颅侧位图像中的位置参数；
根据所述设定旋转角度、所述位置参数和所述侧位耳点校正公式得到所述侧位耳点的校正角度。
2.根据权利要求1所述的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，其特征在于，其中，所述三合一CBCT在按照设定旋转角度进行转动以拍摄第二幅头颅侧位图像时，所述侧位耳点之间的距离保持不变。
3.根据权利要求2所述的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，其特征在于，其中，根据所述第一幅头颅侧位图像建立公式：
其中，θ1为所述侧位耳点的校正角度，k1为所述第一幅头颅侧位图像中每个像素代表的实际尺寸，x1为所述侧位耳点中第一侧位耳点投影在所述第一幅头颅侧位图像中的横坐标，x2为所述侧位耳点中第二侧位耳点投影在所述第一幅头颅侧位图像中的横坐标，b1为拍摄所述第一幅头颅侧位图像时所述侧位耳点之间的距离。
4.根据权利要求3所述的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，其特征在于，其中，根据所述第二幅头颅侧位图像建立公式：
其中，为所述设定旋转角度，k2为所述第二幅头颅侧位图像中每个像素代表的实际尺寸，并且与所述第一幅头颅侧位图像中代表每个像素的实际尺寸的k1相同，x1'为所述侧位耳点中第一侧位耳点投影在所述第二幅头颅侧位图像中的横坐标，x'2为所述侧位耳点中第二侧位耳点投影在所述第二幅头颅侧位图像中的横坐标，b2为拍摄所述第二幅头颅侧位图像时所述侧位耳点之间的距离，并且与拍摄所述第一幅头颅侧位图像时所述侧位耳点之间的距离b1相同。
5.根据权利要求4所述的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，其特征在于，其中，根据所述第一幅头颅侧位图像建立的公式和所述第二幅头颅侧位图像建立的公式构建所述侧位耳点校正公式：
6.根据权利要求5所述的基于三合一CBCT头颅侧位图像的侧位耳点校正方法，其特征在于，其中，通过阈值分割法确定所述侧位耳点在所述两幅头颅侧位图像中的位置，并得到所述侧位耳点在所述两幅头颅侧位图像中的位置坐标。
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