CN113554710A - 医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质 - Google Patents

医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN113554710A
CN113554710A CN202010330728.6A CN202010330728A CN113554710A CN 113554710 A CN113554710 A CN 113554710A CN 202010330728 A CN202010330728 A CN 202010330728A CN 113554710 A CN113554710 A CN 113554710A
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
calibration
medical image
coordinate system
camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010330728.6A
Other languages
English (en)
Inventor
何旭
朱坤
熊俊
孙芳勇
宋辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Shenzhen Magnetic Resonance Ltd
Original Assignee
Siemens Shenzhen Magnetic Resonance Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Shenzhen Magnetic Resonance Ltd filed Critical Siemens Shenzhen Magnetic Resonance Ltd
Priority to CN202010330728.6A priority Critical patent/CN113554710A/zh
Publication of CN113554710A publication Critical patent/CN113554710A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G06T7/85—Stereo camera calibration
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明实施例中公开了一种医学影像系统中3D相机的标定方法、系统和存储介质。其中，方法包括：基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，触发3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集；基于第一标定数据集，进行相机的内外参数标定；基于内外参数的标定结果以及第二标定数据集和3D立体标定模型的模型中心点与各特征点的几何关系，得到相机坐标系到医学影像系统坐标系的转换关系。本发明实施例中的技术方案能够提高相机标定的速度。

Description

医学影像系统中3D相机的标定方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及医疗领域，特别是一种医学影像系统中3D相机的标定方法、系统和存储介质。
背景技术
在磁共振成像(MR)系统或计算机断层扫描成像(CT)系统等医学影像系统中，有时需要配合使用3D相机来进行辅助信息如患者的体位信息等的采集。3D相机的摄像头通常由一个RGB摄像头和一个深度摄像头组成。
根据相机的成像原理，为了确定拍摄物体表面上某点在相机平面上对应的几何关系，需要建立相机的几何参数模型，这些几何参数模型中的参数被称为相机参数。相机参数包括外部参数和内部参数，其中内部参数与相机自身的特性相关，比如相机的焦距、像素大小、畸变形状等；而相机的外部参数则是用来描述相机坐标系与世界坐标系的关系。相机的内外参数需要通过相应的算法来进行计算，其中获取相机内外参数的过程被称为相机的内外参数标定。
将3D相机应用于医学影像系统，除了需要进行相机的内外参数标定外，还需要将相机坐标系映射到医学影像系统坐标系如病床坐标系(TBCS)或设备坐标系(DCS)等下，即还需要对坐标系进行映射转换，计算相应的坐标转换关系。计算相机坐标系到医学影像系统坐标系的转换矩阵的过程称为医学影像系统坐标系标定。在医学影像系统坐标系中Z轴一般对应病人进出扫描区域的方向。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例中一方面提出了一种医学影像系统中3D相机的标定方法，另一方面提出了一种医学影像系统中3D相机的标定系统和计算机可读存储介质，用以提高相机标定的速度。
本发明实施例中提出的医学影像系统中3D相机的标定方法，包括：数据集采集步骤：基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，触发 3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集；所述3D立体标定模型上具有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个相互位置关系已知的特征点；内外参数标定步骤：基于所述第一标定数据集，确定各特征点在每幅图像中的坐标，并基于所述各特征点在每幅图像中的坐标，对所述3D相机的内外参数进行标定，得到所述3D相机标定后的内外参数；医学影像系统坐标系标定步骤：基于所述标定后的内外参数，得到所述各特征点在所述3D相机的相机坐标系下的坐标；基于所述第二标定数据集以及所述3D立体标定模型的模型中心点与各特征点的几何关系，得到所述各特征点在所述医学影像系统坐标系下的坐标；基于相同特征点在相机坐标系下的坐标和在医学影像系统坐标系下的坐标，计算得到所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系。
在一个实施方式中，进一步包括标定结果验证步骤：基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标；基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息；根据所述图像，确定所述图像中的各特征点在相机坐标系下的坐标，并根据所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系，得到所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第一计算坐标；根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标；针对每个特征点，计算所述特征点的第一计算坐标和第二计算坐标之间的欧式距离，并根据每个特征点的欧式距离计算得到一平均欧式距离；判断所述平均欧式距离是否小于预先设定的阈值，如果是，则验证通过；否则，返回执行所述数据集采集步骤。
在一个实施方式中，所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述 3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的坐标，得到所述初始坐标；所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D 相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统下的坐标信息，包括：移动目标装置到一校验位置，并记录所述目标装置的移动距离；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；所述根据模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标，包括：根据所述模型中心点在所述医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述目标装置的移动距离，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
在一个实施方式中，所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述 3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第一坐标；所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统下的坐标信息，包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的另一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第二坐标；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；所述根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标，包括：根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
在一个实施方式中，所述数据集采集步骤包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的一端时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点初始的医学影像系统坐标，记录所述坐标并确定所述目标装置的位置为初始的设定位置；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，存储所述图像并记录所述目标装置的所述设定位置；在所述设定位置不是所述目标装置的最后一个设定位置时，控制所述目标装置连同固定在其上的所述3D立体标定模型按照设定的移动间隔dL沿所述医学影像系统坐标系的Z轴移动至下一个设定位置，并返回执行所述触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像的操作；其中，移动步长dL＝L/N，其中L表示模型在病床上可移动的总长，N表示需要采集的图像数量；其中，所述3D相机采集的所述3D立体标定模型的所有图像构成所述第一标定数据集；所述模型中心点的初始的医学影像系统坐标和所述目标装置在所述医学影像系统坐标系的Z轴上的各个设定位置所组成的所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息构成所述第二标定数据集。
在一个实施方式中，所述数据集采集步骤包括：所述3D立体标定模型依次固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的各个设定位置上时，在每个设定位置处，通过所述3D 立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点在所述设定位置的医学影像系统坐标系下的坐标，并记录所述坐标，得到所述第二标定数据集；并在每个设定位置处，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型在所述设定位置处的图像，存储所述图像，得到所述第一标定数据集。
在一个实施方式中，所述3D立体标定模型的结构为横截面为三角形的三角柱结构，且在所述三角形的两个边所在的柱面上具有所述标定图案，所述三角形的另一个边所在的柱面为固定面；或者，所述3D立体标定模型呈的结构为四斜面梯形结构，且在每个斜面上具有所述标定图案，所述梯形的长底边所在的底面为固定面。
在一个实施方式中，所述固定面上设置有卡扣，所述卡扣被构造成能够卡扣在所述目标装置的对应卡槽内。
在一个实施方式中，所述3D立体标定模型中具有能够保持所述标定图案平整性的模型支撑骨架。
在一个实施方式中，所述标定图案为黑白交替的棋盘格图案、或者均匀分布或按设定规律分布的圆点图案、或者均匀分布或按设定规律分布的三角形图案、或者均匀分布或按设定规律分布的其他设定图形的图案。
在一个实施方式中，所述医学影像系统坐标系为病床坐标系TBSC或设备坐标系DCS。
在一个实施方式中，所述医学影像系统为磁共振成像系统或计算机断层扫描成像系统。
本发明实施例中提出的医学影像系统中3D相机的标定系统，包括：数据集采集单元，用于基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，触发3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集；所述3D立体标定模型上具有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个相互位置关系已知的特征点；内外参数标定单元，用于基于所述第一标定数据集，确定各特征点在每幅图像中的坐标，并基于所述各特征点在每幅图像中的坐标，对所述3D相机的内外参数进行标定，得到所述3D相机标定后的内外参数；医学影像系统坐标系标定单元，用于基于所述标定后的内外参数，得到所述各特征点在所述3D相机的相机坐标系下的坐标；基于所述第二标定数据集以及所述3D立体标定模型的模型中心点与各特征点的几何关系，得到所述各特征点在所述医学影像系统坐标系下的坐标；基于相同特征点在相机坐标系下的坐标和在医学影像系统坐标系下的坐标，计算得到所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系。
在一个实施方式中，所述数据集采集单元包括：第一处理模块，用于在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的一端时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点初始的医学影像系统坐标，将所述坐标存储到一第一存储模块中，并确定所述目标装置的位置为初始的设定位置；第二处理模块，用于触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，所述图像被存储到所述第一存储模块中，并将所述目标装置的所述设定位置存储到所述第一存储模块中；控制模块，用于在所述设定位置不是所述目标装置的最后一个设定位置时，控制所述目标装置连同固定在其上的所述3D立体标定模型按照设定的移动间隔dL沿所述医学影像系统坐标系的Z轴移动至下一个设定位置，并指示所述第二处理模块执行所述触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像的操作；其中，动步长dL＝L/N，其中L表示模型在病床上可移动的总长，N表示需要采集的图像数量；和所述第一存储模块，用于存储所述3D相机采集的所述3D立体标定模型的所有图像，得到所述第一标定数据集；存储所述模型中心点的初始的医学影像系统坐标和所述目标装置在所述医学影像系统坐标系的Z轴上的各个设定位置，得到所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，并构成所述第二标定数据集。
在一个实施方式中，所述数据集采集单元包括：第二存储模块，和第三处理模块，用于在所述3D立体标定模型依次固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的各个设定位置上时，在每个设定位置处，通过所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点在所述设定位置的医学影像系统坐标系下的坐标，并将所述坐标存储到一第二存储模块中，得到所述第二标定数据集；并在每个设定位置处，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型在所述设定位置处的图像，所述图像被存储到所述第二存储模块中，得到所述第一标定数据集。
在一个实施方式中，进一步包括标定结果验证单元，其包括：第四处理模块，用于基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标；第五处理模块，用于基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息；第一计算模块，用于根据所述图像，确定所述图像中的各特征点在相机坐标系下的坐标，并根据所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系，得到所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第一计算坐标；第二计算模块，用于根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标；第三计算模块，用于针对每个特征点，计算所述特征点的第一计算坐标和第二计算坐标之间的欧式距离，并根据每个特征点的欧式距离计算得到一平均欧式距离；判断模块，用于判断所述平均欧式距离是否小于预先设定的阈值，如果是，则验证通过；否则，通知所述数据集采集单元进行数据集采集。
在一个实施方式中，所述第四处理模块在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的坐标，得到所述初始坐标；所述第五处理模块控制所述目标装置移动到一校验位置，并记录所述目标装置的移动距离，同时触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；所述第二计算模块根据所述模型中心点在所述医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述目标装置的移动距离，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
在一个实施方式中，所述第四处理模块在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第一坐标；所述第五处理模块在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的另一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第二坐标；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；所述第二计算模块根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
本发明实施例中提出的一种3D立体标定模型，所述3D立体标定模型上具有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个相互位置关系已知的特征点。
在一个实施方式中，所述3D立体标定模型的结构为横截面为三角形的三角柱结构，且在所述三角形的两个边所在的柱面上具有所述标定图案，所述三角形的另一个边所在的柱面为固定面；或者，所述3D立体标定模型呈的结构为四斜面梯形结构，且在每个斜面上具有所述标定图案，所述梯形的长底边所在的底面为固定面。
在一个实施方式中，所述固定面上设置有卡扣，所述卡扣被构造成能够卡扣在所述目标装置的对应卡槽内。
在一个实施方式中，所述3D立体标定模型中具有能够保持所述标定图案平整性的模型支撑骨架。
在一个实施方式中，所述标定图案为黑白交替的棋盘格图案、或者均匀分布或按设定规律分布的圆点图案、或者均匀分布或按设定规律分布的三角形图案、或者均匀分布或按设定规律分布的其他设定图形的图案。
在一个实施方式中，所述医学影像系统坐标系为病床坐标系TBSC或设备坐标系DCS。
本发明实施例中提出的又一种医学影像系统中3D相机的标定系统，包括：至少一个存储器和至少一个处理器，其中：所述至少一个存储器用于存储计算机程序；所述至少一个处理器用于调用所述至少一个存储器中存储的计算机程序，执行如上任一实施方式所述的医学影像系统中3D相机的标定方法。
本发明实施例中提出的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序能够被一处理器执行并实现如上任一实施方式所述的医学影像系统中3D相机的标定方法。
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中，基于3D立体标定模型来进行3D相机的标定，而该3D立体标定模型可以同时呈现不同角度的多个标定图像，因此可以将该3D立体标定模型在水平一个方向上的移动来替代手持平面模型在多个自由度上的移动，从而可减少标定数据集的图片数量，并降低数据集采集时间。此外，通过将3D立体标定模型放置在医学影像系统坐标系中，可以在采集标定图案的图像时，同时确定该标定图案对应的医学影像系统坐标，这样在完成相机的内外参数标定后，便可直接利用标定图案中特征点在相机坐标系中的坐标和在医学影像系统坐标系中的坐标来确定相机坐标系到医学影像系统坐标系的转换矩阵，从而完成医学影像系统坐标系的标定，即坐标映射转换过程，可见一次数据采集可同时进行两次标定，进一步缩短了标定过程，提高了标定效率；并且，实现了相机内外参数标定过程和坐标映射转换过程的无缝连接，集成化的工作流极大地提高了整个工作流的工作效率，降低了标定复杂度。
此外，通过提供在医学影像系统坐标系中基于目标装置的移动和3D立体标定模型的移动两种方式来采集数据集，提高了数据集采集的灵活性。并且，基于目标装置移动的数据集采集，其系统的自动化性能较高。基于3D立体标定模型移动的数据集采集，其针对不同系统的适应性和通用性较高。
进一步地，通过提供对标定结果的验证方法，可提高标定结果的准确性；并且自动化的验证工作流可以快速验证标定结果，节约验证过程的时间。
最后，标定模型的卡扣设计可以将3D标定模型固定到病床等目标装置上，这可以确保模型中心点位于医学影像系统坐标系的Z轴上。此外，还可以防止病床等目标装置在移动过程中造成3D标定模型与病床等目标装置的相对移动，确保数据采集的准确性。
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1A和图1B为目前两种二维平面标定模型的示意图。
图2为世界坐标系与相机坐标系的关系示意图。
图3为相机坐标系和病床坐标系(TBCS)的位置关系示意图。
图4为本发明实施例中医学影像系统中3D相机的标定方法的示例性流程图。
图5A至图5C中为本发明实施例中一种3D立体标定模型的结构示意图。
图6为本发明一个例子中数据集采集步骤的一种示例性流程图。
图7为本发明一个例子中内外参数标定步骤的一种示例性流程图。
图8为本发明一个例子中医学影像系统坐标系标定步骤的一种示例性流程图。
图9为本发明一个例子中标定结果验证步骤的一种示例性流程图。
图10为本发明实施例中医学影像系统中3D相机的标定系统的示例性结构图。
图11为图10中数据集采集单元的一种结构示意图。
图12为图10中数据集采集单元的又一种结构示意图。
图13为图10中标定结果验证单元的结构示意图。
图14为本发明实施例中又一种医学影像系统中3D相机的标定系统的结构示意图。
其中，附图标记如下：
Figure BDA0002464862740000091
Figure BDA0002464862740000101
具体实施方式
本发明实施例中，考虑到相机的标定需要标定模型，相机内外参数的标定需要收集标定模型在不同的位置和角度下的图像作为标定数据集。目前常用的标定模型为如图1A和图1B所示的二维平面标定模型。二维平面标定模型的数据集采集过程中，需要手持标定模型在不同的位置旋转不同的角度来采集数据集，以此来保证标定数据集在3个平移3个旋转共6个自由度上的完备性，因此需要采集的图片数量较多。例如，大约15张图片，大约15*54 个特征点。.通过手动平移和旋转标定模型，增加了非标准化的人为因素干扰，数据集采集时间较长，采集效率较低。为此，本实施例中，考虑提供一种3D立体标定模型，该3D立体标定模型可以同时呈现不同角度的多个标定图像，因此可以将该3D立体标定模型在水平一个方向上的移动来替代手持平面模型在多个自由度上的移动，从而可减少标定数据集的图片数量，并降低数据集采集时间。
此外，考虑到目前相机标定和医学影像系统坐标系的转换映射是在不同步骤中基于分别采集的数据集而独立进行的。即：
1)相机内外参数的标定是通过采集标定模型在不同的位置和角度下的图像来得到标定数据集，并基于该标定数据集进行相机标定。根据相机成像模型，对于拍摄物体在图像坐标系下的坐标(μ，v),以及其在相机坐标系下的坐标(Xc，Yc，Zc)的关系如下式(1)所示：
Figure BDA0002464862740000102
其中K被称为相机的内部参数,fx，fy与相机的焦距以及像素大小有关。
3D相机可以获取世界坐标系中的拍摄物体(ZW，YW，ZW)在相机坐标系下的坐标(Xc，Yc，Zc), 图2示出了世界坐标系与相机坐标系的关系。其中世界坐标系与相机坐标系的数学转换关系如下式(2)所示：
Figure BDA0002464862740000111
其中R表示旋转矩阵，t表示平移矩阵，T被称为相机的外部参数。
上述相机的内外参数可以通过标定算法求得，比如张氏标定算法等。
2)以医学影像系统坐标系为病床坐标系(TBCS)的情况为例，将相机坐标系(xc,yc,zc) 映射到医学影像系统坐标系如病床坐标系(TBCS)(xTBCS,yTBCS,zTBCS)时，需要计算相机坐标系到病床坐标系的转换矩阵，以此才能确定病人病床坐标系下的坐标，以便进行相应的定位。计算相机坐标系到病床坐标系的转换矩阵的过程称为病床坐标系标定。图3中示出了相机坐标系和病床坐标系(TBCS)的位置关系示意图。计算转换矩阵时，目前可通过寻找固定的公共点在两个坐标系下的坐标，然后通过最小二乘法计算出两个坐标系的坐标映射关系，或者通过固定参考坐标系旋转矩阵来计算出转换关系。
目前，上述的相机标定和病床坐标系的转换映射是在相互没有太大关联的步骤中分别进行的，且需要分两次采集单独的数据集，这不利于应用的自动化，且整个标定过程持续时间较长。
为此，本发明实施例中，考虑将标定模型固定到医学影像系统坐标系所对应的装置上，如当医学影像系统坐标系为病床时，可将标定模型固定到病床上，这样一方面可以确保模型中心点位于病床坐标系的Z轴上，并可以防止病床在移动过程中标定模型与病床的相对移动，确保数据采集的准确性；另一方面，可基于标定模型在病床坐标系下的移动(如控制病床带动标定模型移动)自动采集数据集，得到的数据集可以用于相机标定和病床坐标系的转换映射，而不需要分两次来采集单独的数据集，并且还可无缝连接相机内外参数标定过程和坐标映射转换过程，集成化的工作流了极大地提高整个工作流的工作效率，降低标定复杂度。
此外，本发明实施例中还可以考虑对标定结果进行自动化的验证，以提高标定结果的准确性，并节约验证过程的时间。
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4为本发明实施例中医学影像系统中3D相机的标定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S1，数据集采集。
步骤S2，内外参数标定。
步骤S3，医学影像系统坐标系标定。
步骤S4，标定结果验证。若验证通过，则结束；否则，返回执行步骤S1。
在有些实施方式中，若标定过程中各个环节的精度比较高，则也可省略步骤S4。
下面分别对各个步骤进行详细描述。
步骤S1，数据集采集步骤。
基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，触发3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集。所述3D立体标定模型上绘制有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个特征点。其中，坐标信息可包括坐标本身，或坐标相关信息。
首先，对本步骤中使用的标定模型进行一个详细的介绍。
本实施例中，数据集采集所使用的标定模型为一种3D立体标定模型，该3D立体标定模型上可同时具有呈不同角度的多个标定图案，各标定图案的组成是相同的，且每个标定图案中具有多个相互位置关系已知的特征点。
图5A至图5C中示出了一种3D立体标定模型的结构示意图。结合图5A至图5C所示，该3D立体标定模型的结构为横截面为三角形的三角柱结构，且在三角形的两个边所在的柱面上具有标定图案41，三角形的另一个边所在的柱面为底面，一般用作固定面。本实施例中的3D立体标定模型的横截面为等腰三角形，在其他实施方式中，也可以为非等腰三角形。此外，3D立体标定模型也可以有其他的结构形式，例如，也可以为四斜面梯形结构，并在每个斜面上具有标定图案，所述梯形的长底边所在的底面为固定面。
如图5A和图5C所示，该3D立体标定模型上的标定图案41为黑白交替的棋盘格图案。在其他实施例中，标定图案还可以是均匀分布或按设定规律分布的圆点图案、或者均匀分布或按设定规律分布的三角形图案、或者均匀分布或按设定规律分布的其他设定图形的图案等。具体实现时，可根据实际情况确定。当然，不同的标定图案对模型特征点的检测难易度及可靠性可能不同，如当相机分辨率较低时，选用均匀分布的圆点图案检测到的特征点的可靠性可能会更高，因此在医学影像系统中选择合适的标定图案可以提高相机标定或者坐标映射的准确率。
3D立体标定模型上还标记有模型中心点42，以便根据该模型中心点42确定其与标定图案中各个特征点之间的几何关系。具体应用时，为了实现3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，需要将3D立体标定模型放置在医学影像系统坐标系对应的目标装置上，并使得该模型中心点42位于医学影像系统坐标系的Z轴上。例如，以医学影像系统坐标系为病床坐标系、目标装置为病床的情况为例，可将3D立体标定模型放置在病床上，并可使该模型中心点42位于病床坐标系的Z轴上，当确定该模型中心点42 的病床坐标后，例如通过医疗影像系统的激光灯对准该模型中心点42来定位该模型中心点 42的病床坐标，进而便可基于该模型中心点42的病床坐标以及该模型中心点42与其他各特征点之间的几何关系，计算得到各特征点的病床坐标。此外，本实施例中，在标定图案的底端边缘处还进一步设置有对应模型中心点42的标尺指示箭头43，用于在激光灯的定位精度不够时，模型中心点42的坐标可以如图5C所示通过该标尺指示箭头43指向病床44上的刻度尺45来进行定位。
此外，为了提高3D立体标定模型的使用寿命，使得标定图案能够保持平整，不会随着时间推移而发生萎缩塌陷等现象，可进一步在3D立体标定模型中设置能够保持所述标定图案平整性的模型支撑骨架46。
为了实现更好的固定，保证模型中心点42位于医学影像系统坐标系如病床坐标系的Z 轴上，本实施例中在该3D立体标定模型的固定面上设置有位置对应的多对卡扣47(图5B 中以设置两对卡扣的情况为例)，所述卡扣47被构造成能够卡扣在病床44上的对应卡槽48内。
下面对本步骤的具体实现进行详细描述。
具体实现时，本步骤可有多种具体实现方式，下面介绍其中两种。
第一种：移动目标装置：将3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置上，并定位模型中心点在医学影像系统坐标系下的初始坐标并确定目标装置的初始位置，基于初始位置控制目标装置按照设定移动间距移动至各个位置，将目标装置的初始位置及目标装置移动的各个位置称为3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴的各设定位置，在各设定位置采集3D立体标定模型的图像，存储图像并记录各设定位置。
仍以医学影像系统坐标系为病床坐标系，目标装置为病床的情况为例。
图6为本发明一个例子中数据集采集步骤S1的一种示例性流程图。如图6所示，该步骤S1可包括如下步骤：
S11，将所述3D立体标定模型固定在病床床尾。
S12，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上的标尺指示箭头对准病床上的标尺来定位模型中心点42在初始的设定位置的医学影像系统坐标，并记录所述坐标，记此时的病床位置为P0，P0＝(xTBCS,yTBCS,zTBCS)。
S13，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，存储所述图像并记录病床的所述设定位置。这里，病床的所述设定位置为坐标相关信息。
本步骤中，因为有了模型中心点在初始的设定位置的病床坐标，又因为病床仅在病床坐标系的Z轴方向上进行了等间距移动，因此，在初始设定位置的病床坐标的基础上，通过累加各设定位置对应的Z轴的增加数据，便可得到各设定位置的病床坐标，因此，本实施例中仅需记录病床的各设定位置这一坐标相关信息即可。当然，记录病床各设定位置相对于初始的设定位置的移动距离也是可以的。
S14，判断是否达到病床的最后一个设定位置？如果是，则结束数据集的采集。否则，执行步骤S15。
S15，控制病床连同固定在其上的3D立体标定模型按照设定的移动间隔dL沿病床坐标系的Z轴移动至下一个设定位置P1，并返回执行步骤S13。
其中，移动步长dL＝L/N，其中L表示模型在病床上可移动的总长，N表示需要采集的图片数量。
其中，所述3D相机采集的所述3D立体标定模型在病床各设定位置处的图像构成第一标定数据集；所述模型中心点在病床初始的设定位置处的病床坐标和病床沿病床坐标系的Z轴上的各个设定位置组成所述模型中心点在病床各设定位置处(也即病床坐标系中沿Z轴的各个设定位置)的病床坐标系中的坐标信息，即构成第二标定数据集。
第二种：移动3D立体标定模型：依次将3D立体标定模型固定在目标装置上的各个设定位置，将3D立体标定模型在目标装置上的各个设定位置称为3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴的各设定位置，并对应每个设定位置，采集3D立体标定模型的图像并确定3D立体标定模型在各个设定位置处的医疗影像系统坐标。
仍以医学影像系统坐标系为病床坐标系，目标装置为病床的情况为例。
此时，步骤S1可包括如下步骤：将所述3D立体标定模型依次固定在病床的各个设定位置上；在每个设定位置处，利用所述3D立体标定模型上的标尺指示箭头对准所述目标装置病床上的标尺来定位所述模型中心点在所述设定位置的病床坐标，并记录所述坐标，得到所述第二标定数据集；在每个设定位置处，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型在所述设定位置处的图像，存储所述图像，得到所述第一标定数据集。
步骤S2，内外参数标定步骤。
3D相机的内外参数通常由相机厂商给出，但是相机在使用过程中由于自然损耗或者其他外部原因会导致结构性变换，使得相机参数也会发生变换，因此需要对3D相机进行重新标定，以保证3D相机能够正确地工作。
本步骤中，可基于所述第一标定数据集，确定各特征点在每幅图像中的坐标，并基于所述各特征点在每幅图像中的坐标，对所述3D相机的内外参数进行标定，得到所述3D相机标定后的内外参数。
图7为本发明一个例子中内外参数标定步骤S2的一种示例性流程图。如图7所示，步骤 S2可包括：
S21，检测步骤S1中采集的第一标定数据集中每幅图像上的特征点以及各特征点在图像中的坐标。
本步骤中，可从每幅图像中识别出各个特征点，根据识别结果确定各特征点在图像中的坐标。
S22，根据各特征点在每幅图像中的坐标，构建3D相机的模型方程。
S23，利用张氏标定算法求解所述3D相机的内外参数。
步骤S3，医学影像系统坐标系标定步骤。
图8为本发明一个例子中医学影像系统坐标系标定步骤S3的一种示例性流程图。如图8 所示，步骤S3可包括：
S31，基于步骤S2中标定后的内外参数以及步骤S2中确定的各特征点在每幅图像中的坐标，得到所述各特征点在所述3D相机的相机坐标系下的坐标。
S32，基于步骤S1中采集的第二标定数据集以及所述模型中心点与各特征点的几何关系，得到所述各特征点在医学影像系统坐标系如病床坐标系下的坐标。
S33，基于相同特征点在相机坐标系下的坐标和在医学影像系统坐标系如病床坐标系下的坐标，计算得到所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系如病床坐标系的转换关系。
步骤S4，标定结果验证步骤。
仍以医学影像系统坐标系为病床坐标系，目标装置为病床的情况为例。
图9为本发明一个例子中标定结果验证步骤S4的一种示例性流程图。如图9所示，步骤 S4可包括如下步骤：
S41，基于所述3D立体标定模型在病床坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的病床坐标系下的初始坐标。
具体实现时，可有多种实现方式：
第一种：移动病床。
具体实现时，可将3D立体标定模型固定在病床的任一位置上，并使所述3D立体标定模型的模型中心点位于病床坐标系的Z轴上。之后，可利用医学影像系统上的激光灯或所述3D 立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准病床上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统下的坐标，并记病床的当前位置为第一设定位置P0。
第二种：移动3D立体标定模型。
具体实现时，也可将可将3D立体标定模型固定在病床的任一位置上，并使所述3D立体标定模型的模型中心点位于病床坐标系的Z轴上。之后，可利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准病床上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统下的坐标。该过程与移动病床的方案的过程类似。
S42，基于所述3D立体标定模型在病床坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的病床坐标系的坐标信息。这里的坐标信息可以是坐标本身，也可以是坐标相关信息。
针对第一种方式，即移动病床的方式，本步骤中，可移动病床到一校验位置，例如病床的初始位置(Home位置)，并记录所述目标装置的移动距离，即坐标相关信息。并在该位置下，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像。
针对第二种方式，即移动3D立体标定模型的方式，本步骤中，可将所述3D立体标定模型固定在病床的另一位置上，同样使所述模型中心点位于病床坐标系的Z轴上。之后，利用所述3D立体标定模型上的标尺指示箭头对准病床上的标尺来定位所述模型中心点的病床坐标；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像。
S43，根据所述图像，可根据公式(1)确定所述图像中的各特征点在相机坐标系下的坐标。
S44，根据步骤S33中计算得到的所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系如病床坐标系的转换关系可计算得到所述图像中各特征点在病床坐标系下的坐标，得到各特征点的第一计算坐标(x1TBCS,y1TBCS,z1TBCS)。
S45，根据所述模型中心点在所述第一位置的病床坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的病床坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在病床坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标((x2TBCS,y2TBCS,z2TBCS))。
针对第一种方式，即移动病床的方式，本步骤中，可根据所述模型中心点在病床的第一设定位置P0的病床坐标以及病床的移动距离，计算所述图像中各特征点在病床坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
针对第二种方式，即移动病床的方式，本步骤中，可根据所述模型中心点在病床的两个位置处的病床坐标，计算所述图像中各特征点在病床坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
S46，针对每个特征点，计算所述特征点的第一计算坐标和第二计算坐标之间的欧式距离，并根据每个特征点的欧式距离计算得到一平均欧式距离。
S47，判断所述平均欧式距离是否小于预先设定的阈值，如果是，则验证通过；否则，返回执行所述数据集采集步骤S1。
上述实施例中主要以医学影像系统坐标系为病床坐标系，目标装置为病床的情况为例进行说明的，对于医学影像系统坐标系为设备坐标系DCS的情况同样适用。本发明实施例中的医学影像系统可以为磁共振成像系统，也可以CT系统等。对应MR系统或CT系统，在DICOM标准中均有其对应的设备坐标系定义以及坐标系原点，此处不再赘述。
以上对本发明实施例中医学影像系统中3D相机的标定方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例中医学影像系统中3D相机的标定系统进行详细描述。本发明实施例中的医学影像系统中3D相机的标定系统可用于实施本发明实施例中的医学影像系统中3D相机的标定方法，对于本发明系统实施例中未详细披露的细节可参加本发明方法实施例中的相应描述，此处不再一一赘述。
图10为本发明实施例中医学影像系统中3D相机的标定系统的示例性结构图。如图10 所示，该系统可如实线部分所示，包括：数据集采集单元1010、内外参数标定单元1020和医学影像系统坐标系标定单元1030。
其中，数据集采集单元1010用于基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z 轴上不同设定位置的水平移动，触发3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集；所述3D立体标定模型上绘制有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个特征点。
内外参数标定单元1020用于基于所述第一标定数据集，确定各特征点在每幅图像中的坐标，并基于所述各特征点在每幅图像中的坐标，对所述3D相机的内外参数进行标定，得到所述3D相机标定后的内外参数。
医学影像系统坐标系标定单元1030用于基于所述标定后的内外参数，得到所述各特征点在所述3D相机的相机坐标系下的坐标；基于所述第二标定数据集以及所述3D立体标定模型的模型中心点与各特征点的几何关系，得到所述各特征点在所述医学影像系统坐标系下的坐标；基于相同特征点在相机坐标系下的坐标和在医学影像系统坐标系下的坐标，计算得到所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系。
具体实现时，数据集采集单元1010可有多种实现方式。例如，与方法实施例相对应，在一个实施方式中，针对移动目标装置的情况，该数据集采集单元1010可如图11所示，包括：第一处理模块1011、第二处理模块1012、控制模块1013和第一存储模块1014。
其中，第一处理模块1011用于在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的一端时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点初始的医学影像系统坐标，将所述坐标存储到一第一存储模块1014中，并确定所述目标装置的位置为初始的设定位置。
第二处理模块1012用于触发所述3D相机1050采集所述3D立体标定模型的图像，所述图像被存储到所述第一存储模块1014中，并将所述目标装置的所述设定位置存储到所述第一存储模块1014中。
控制模块1013用于在所述设定位置不是所述目标装置的最后一个设定位置时，控制所述目标装置连同固定在其上的所述3D立体标定模型按照设定的移动间隔dL沿所述医学影像系统坐标系的Z轴移动至下一个设定位置，并指示所述第二处理模块1012执行所述触发所述 3D相机采集所述3D立体标定模型的图像的操作；其中，移动步长dL＝L/N，其中L表示模型在病床上可移动的总长，N表示需要采集的图像数量。
第一存储模块1014用于存储所述3D相机采集的所述3D立体标定模型的所有图像，得到所述第一标定数据集；存储所述模型中心点的初始的医学影像系统坐标和所述目标装置在所述医学影像系统坐标系的Z轴上的各个设定位置，得到所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，并构成所述第二标定数据集。
在另一个实施方式中，针对移动3D立体标定模型的情况，该数据集采集单元1010可如图12所示，包括：第三处理模块1015和第二存储模块1016。其中，第三处理模块1015 用于在所述3D立体标定模型依次固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的各个设定位置上时，在每个设定位置处，通过所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点在所述设定位置的医学影像系统坐标系下的坐标，并将所述坐标存储到一第二存储模块1016中，得到所述第二标定数据集；并在每个设定位置处，触发所述3D相机1050采集所述3D立体标定模型在所述设定位置处的图像，所述图像被存储到所述第二存储模块1016中，得到所述第一标定数据集。
与方法实施例相对应，本发明实施例中的系统可如图10中的虚线部分所示进一步包括标定结果验证单元1040，用于对所述标定结果进行验证，在验证通过时，则采用所述标定结果；否则，指示所述数据集采集单元1010重新进行数据集采集。
具体实现时，标定结果验证单元1040可有多种实现形式，图13中示出了其中一种。如图13所示，标定结果验证单元1040可具体包括：第四处理模块1041、第五处理模块1042、第一计算模块1043、第二计算模块1044、第三计算模块1045和判断单元1046。
第四处理模块1041用于基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标。
第五处理模块1042用于基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机1050采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息。
第一计算模块1043用于根据所述图像，根据内外参数标定单元1020得到的相机内外参数确定所述图像中的各特征点在相机坐标系下的坐标，并根据医学影像系统坐标系标定单元 1030得到的所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系，得到所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第一计算坐标。
第二计算模块1044用于根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
第三计算模块1045用于针对每个特征点，计算所述特征点的第一计算坐标和第二计算坐标之间的欧式距离，并根据每个特征点的欧式距离计算得到一平均欧式距离。
判断模块1046用于判断所述平均欧式距离是否小于预先设定的阈值，如果是，则验证通过；否则，通知所述数据集采集单元1010进行数据集采集。
具体实现时，对应移动目标装置的情况，第四处理模块1041可在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的坐标，得到所述初始坐标。
第五处理模块1042可控制所述目标装置移动到一校验位置，并记录所述目标装置的移动距离，同时触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像。
相应地，第二计算模块1044可根据所述模型中心点在所述医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述目标装置的移动距离，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
对应移动3D立体标定模型的情况，第四处理模块1041在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第一坐标。
第五处理模块1042可在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的另一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第二坐标；触发所述3D 相机采集所述3D立体标定模型的图像。
相应地，第二计算模块1044可根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
图14为本发明实施例中又一种医学影像系统中3D相机的标定系统的结构示意图，如图 4所示，该系统可包括：至少一个存储器1401、至少一个处理器1402。此外，还可以包括一些其它组件，例如通信端口等。这些组件通过总线1403进行通信。
其中，至少一个存储器1401用于存储计算机程序。在一个实施方式中，该计算机程序可以理解为包括图10～13所示的医学影像系统中3D相机的标定系统的各个模块。此外，至少一个存储器1401还可存储操作系统等。操作系统包括但不限于：Android操作系统、Symbian 操作系统、Windows操作系统、Linux操作系统等等。
至少一个处理器1402用于调用至少一个存储器1401中存储的计算机程序，执行本发明实施例中所述的医学影像系统中3D相机的标定方法。处理器1402可以为CPU，处理单元/ 模块，ASIC，逻辑模块或可编程门阵列等。其可通过所述通信端口进行数据的接收和发送。
需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。
可以理解，上述各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。
此外，本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序能够被一处理器执行并实现本发明实施例中所述的医学影像系统中3D相机的标定方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或 MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、 DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
从上述方案中可以看出，由于本发明实施例中，基于3D立体标定模型来进行3D相机的标定，而该3D立体标定模型可以同时呈现不同角度的多个标定图像，因此可以将该3D立体标定模型在水平一个方向上的移动来替代手持平面模型在多个自由度上的移动，从而可减少标定数据集的图片数量，并降低数据集采集时间。此外，通过将3D立体标定模型放置在医学影像系统坐标系中，可以在采集标定图案的图像时，同时确定该标定图案对应的医学影像系统坐标，这样在完成相机的内外参数标定后，便可直接利用标定图案中特征点在相机坐标系中的坐标和在医学影像系统坐标系中的坐标来确定相机坐标系到医学影像系统坐标系的转换矩阵，从而完成医学影像系统坐标系的标定，即坐标映射转换过程，可见一次数据采集可同时进行两次标定，进一步缩短了标定过程，提高了标定效率；并且，实现了相机内外参数标定过程和坐标映射转换过程的无缝连接，集成化的工作流极大地提高了整个工作流的工作效率，降低了标定复杂度。
此外，通过提供在医学影像系统坐标系中基于目标装置的移动和3D立体标定模型的移动两种方式来采集数据集，提高了数据集采集的灵活性。并且，基于目标装置移动的数据集采集，其系统的自动化性能较高。基于3D立体标定模型移动的数据集采集，其针对不同系统的适应性和通用性较高。
进一步地，通过提供对标定结果的验证方法，可提高标定结果的准确性；并且自动化的验证工作流可以快速验证标定结果，节约验证过程的时间。
最后，标定模型的卡扣设计可以将3D标定模型固定到病床等目标装置上，这可以确保模型中心点位于医学影像系统坐标系的Z轴上。此外，还可以防止病床等目标装置在移动过程中造成3D标定模型与病床等目标装置的相对移动，确保数据采集的准确性。
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 (26)

1.医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，包括：
数据集采集步骤：基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，触发3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集；所述3D立体标定模型上具有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个相互位置关系已知的特征点(S1)；
内外参数标定步骤：基于所述第一标定数据集，确定各特征点在每幅图像中的坐标，并基于所述各特征点在每幅图像中的坐标，对所述3D相机的内外参数进行标定，得到所述3D相机标定后的内外参数(S2)；
医学影像系统坐标系标定步骤：基于所述标定后的内外参数，得到所述各特征点在所述3D相机的相机坐标系下的坐标；基于所述第二标定数据集以及所述3D立体标定模型的模型中心点与各特征点的几何关系，得到所述各特征点在所述医学影像系统坐标系下的坐标；基于相同特征点在相机坐标系下的坐标和在医学影像系统坐标系下的坐标，计算得到所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系(S3)。
2.根据权利要求1所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，进一步包括标定结果验证步骤(S4)：
基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标(S41)；
基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息(S42)；
根据所述图像，确定所述图像中的各特征点在相机坐标系下的坐标(S43)，并根据所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系，得到所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第一计算坐标(S44)；
根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标(S45)；
针对每个特征点，计算所述特征点的第一计算坐标和第二计算坐标之间的欧式距离，并根据每个特征点的欧式距离计算得到一平均欧式距离(S46)；
判断所述平均欧式距离是否小于预先设定的阈值(S47)，如果是，则验证通过；否则，返回执行所述数据集采集步骤。
3.根据权利要求2所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，
所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标(S41)包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的坐标，得到所述初始坐标；
所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统下的坐标信息(S42)，包括：移动目标装置到一校验位置，并记录所述目标装置的移动距离；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；
所述根据模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标(S45)，包括：根据所述模型中心点在所述医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述目标装置的移动距离，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
4.根据权利要求2所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，
所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标(S41)包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第一坐标；
所述基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统下的坐标信息(S42)，包括：所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的另一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第二坐标；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；
所述根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标(S45)，包括：根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
5.根据权利要求1所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述数据集采集步骤(S1)包括：
所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的一端时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点初始的医学影像系统坐标，记录所述坐标并确定所述目标装置的位置为初始的设定位置(S12)；
触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，存储所述图像并记录所述目标装置的所述设定位置(S13)；
在所述设定位置不是所述目标装置的最后一个设定位置时，控制所述目标装置连同固定在其上的所述3D立体标定模型按照设定的移动间隔dL沿所述医学影像系统坐标系的Z轴移动至下一个设定位置(S15)，并返回执行所述触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像的操作；其中，移动步长dL＝L/N，其中L表示模型在病床上可移动的总长，N表示需要采集的图像数量；
其中，所述3D相机采集的所述3D立体标定模型的所有图像构成所述第一标定数据集；所述模型中心点的初始的医学影像系统坐标和所述目标装置在所述医学影像系统坐标系的Z轴上的各个设定位置所组成的所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息构成所述第二标定数据集。
6.根据权利要求1所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述数据集采集步骤(S1)包括：
所述3D立体标定模型依次固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的各个设定位置上时，在每个设定位置处，通过所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点在所述设定位置的医学影像系统坐标系下的坐标，并记录所述坐标，得到所述第二标定数据集；并在每个设定位置处，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型在所述设定位置处的图像，存储所述图像，得到所述第一标定数据集。
7.根据权利要求1所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述3D立体标定模型的结构为横截面为三角形的三角柱结构，且在所述三角形的两个边所在的柱面上具有所述标定图案(41)，所述三角形的另一个边所在的柱面为固定面；或者，
所述3D立体标定模型的结构为四斜面梯形结构，且在每个斜面上具有所述标定图案，所述梯形的长底边所在的底面为固定面。
8.根据权利要求7所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述固定面上设置有卡扣(47)，所述卡扣(47)被构造成能够卡扣在所述目标装置(44)的对应卡槽(48)内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述3D立体标定模型中具有能够保持所述标定图案平整性的模型支撑骨架(46)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述标定图案(41)为黑白交替的棋盘格图案、或者均匀分布或按设定规律分布的圆点图案、或者均匀分布或按设定规律分布的三角形图案、或者均匀分布或按设定规律分布的其他设定图形的图案。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述医学影像系统坐标系为病床坐标系TBSC或设备坐标系DCS。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的医学影像系统中3D相机的标定方法，其特征在于，所述医学影像系统为磁共振成像系统或计算机断层扫描成像系统。
13.医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，包括：
数据集采集单元(1010)，用于基于一3D立体标定模型在医学影像系统坐标系下沿Z轴上不同设定位置的水平移动，触发3D相机采集所述3D立体标定模型在各设定位置处的图像，得到第一标定数据集；记录所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，得到第二标定数据集；所述3D立体标定模型上具有呈不同角度的多个标定图案，每个标定图案中具有多个相互位置关系已知的特征点；
内外参数标定单元(1020)，用于基于所述第一标定数据集，确定各特征点在每幅图像中的坐标，并基于所述各特征点在每幅图像中的坐标，对所述3D相机的内外参数进行标定，得到所述3D相机标定后的内外参数；
医学影像系统坐标系标定单元(1030)，用于基于所述标定后的内外参数，得到所述各特征点在所述3D相机的相机坐标系下的坐标；基于所述第二标定数据集以及所述3D立体标定模型的模型中心点与各特征点的几何关系，得到所述各特征点在所述医学影像系统坐标系下的坐标；基于相同特征点在相机坐标系下的坐标和在医学影像系统坐标系下的坐标，计算得到所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系。
14.根据权利要求13所述的医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，所述数据集采集单元(1010)包括：
第一处理模块(1011)，用于在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的一端时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点初始的医学影像系统坐标，将所述坐标存储到一第一存储模块中，并确定所述目标装置的位置为初始的设定位置；
第二处理模块(1012)，用于触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，所述图像被存储到所述第一存储模块中，并将所述目标装置的所述设定位置存储到所述第一存储模块中；
控制模块(1013)，用于在所述设定位置不是所述目标装置的最后一个设定位置时，控制所述目标装置连同固定在其上的所述3D立体标定模型按照设定的移动间隔dL沿所述医学影像系统坐标系的Z轴移动至下一个设定位置，并指示所述第二处理模块执行所述触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像的操作；其中，移动步长dL＝L/N，其中L表示模型在病床上可移动的总长，N表示需要采集的图像数量；和
所述第一存储模块(1014)，用于存储所述3D相机采集的所述3D立体标定模型的所有图像，得到所述第一标定数据集；存储所述模型中心点的初始的医学影像系统坐标和所述目标装置在所述医学影像系统坐标系的Z轴上的各个设定位置，得到所述模型中心点在各设定位置处的医学影像系统坐标系中的坐标信息，并构成所述第二标定数据集。
15.根据权利要求13所述的医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，所述数据集采集单元(1010)包括：
第二存储模块(1016)，和
第三处理模块(1015)，用于在所述3D立体标定模型依次固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的各个设定位置上时，在每个设定位置处，通过所述3D立体标定模型上对应所述模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点在所述设定位置的医学影像系统坐标系下的坐标，并将所述坐标存储到一第二存储模块(1016)中，得到所述第二标定数据集；并在每个设定位置处，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型在所述设定位置处的图像，所述图像被存储到所述第二存储模块(1016)中，得到所述第一标定数据集。
16.根据权利要求13所述的医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，进一步包括标定结果验证单元(1040)，其包括：
第四处理模块(1041)，用于基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第一位置，确定所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的初始坐标；
第五处理模块(1042)，用于基于所述3D立体标定模型在医学影像系统坐标系的Z轴上的第二位置，触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像，并确定所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息；
第一计算模块(1043)，用于根据所述图像，确定所述图像中的各特征点在相机坐标系下的坐标，并根据所述相机坐标系到所述医学影像系统坐标系的转换关系，得到所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第一计算坐标；
第二计算模块(1044)，用于根据所述模型中心点在所述第一位置的医学影像系统坐标系下的坐标以及所述模型中心点在所述第二位置的医学影像系统坐标系下的坐标信息，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标；
第三计算模块(1045)，用于针对每个特征点，计算所述特征点的第一计算坐标和第二计算坐标之间的欧式距离，并根据每个特征点的欧式距离计算得到一平均欧式距离；
判断模块(1046)，用于判断所述平均欧式距离是否小于预先设定的阈值，如果是，则验证通过；否则，通知所述数据集采集单元进行数据集采集。
17.根据权利要求16所述的医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，
所述第四处理模块(1041)在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的坐标，得到所述初始坐标；
所述第五处理模块(1042)控制所述目标装置移动到一校验位置，并记录所述目标装置的移动距离，同时触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；
所述第二计算模块(1044)根据所述模型中心点在所述医学影像系统坐标系下的初始坐标以及所述目标装置的移动距离，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
18.根据权利要求16所述的医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，所述第四处理模块(1041)在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的任一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，利用医学影像系统上的激光灯或通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第一坐标；
所述第五处理模块(1042)在所述3D立体标定模型固定在医学影像系统坐标系所对应的目标装置的另一位置上，且所述3D立体标定模型上标记的模型中心点位于所述医学影像系统坐标系的Z轴上时，通过所述3D立体标定模型上对应模型中心点的标尺指示箭头对准所述目标装置上的标尺来定位所述模型中心点的医学影像系统坐标系下的第二坐标；触发所述3D相机采集所述3D立体标定模型的图像；
所述第二计算模块(1044)根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述图像中各特征点在医学影像系统坐标系下的坐标，得到各特征点的第二计算坐标。
19.一种3D立体标定模型，其特征在于，所述3D立体标定模型上具有呈不同角度的多个标定图案(41)，每个标定图案(41)中具有多个相互位置关系已知的特征点。
20.根据权利要求19所述的3D立体标定模型，其特征在于，所述3D立体标定模型的结构为横截面为三角形的三角柱结构，且在所述三角形的两个边所在的柱面上具有所述标定图案(41)，所述三角形的另一个边所在的柱面为固定面；或者，
所述3D立体标定模型的结构为四斜面梯形结构，且在每个斜面上具有所述标定图案，所述梯形的长底边所在的底面为固定面。
21.根据权利要求20所述的3D立体标定模型，其特征在于，所述固定面上设置有卡扣(47)，所述卡扣(47)被构造成能够卡扣在所述目标装置(44)的对应卡槽(48)内。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的3D立体标定模型，其特征在于，所述3D立体标定模型中具有能够保持所述标定图案(41)平整性的模型支撑骨架(46)。
23.根据权利要求13至20中任一项所述的3D立体标定模型，其特征在于，所述标定图案(41)为黑白交替的棋盘格图案、或者均匀分布或按设定规律分布的圆点图案、或者均匀分布或按设定规律分布的三角形图案、或者均匀分布或按设定规律分布的其他设定图形的图案。
24.根据权利要求13至20中任一项所述的3D立体标定模型，其特征在于，所述医学影像系统坐标系为病床坐标系TBSC或设备坐标系DCS。
25.医学影像系统中3D相机的标定系统，其特征在于，包括：至少一个存储器(1401)和至少一个处理器(1402)，其中：
所述至少一个存储器(1401)用于存储计算机程序；
所述至少一个处理器(1402)用于调用所述至少一个存储器(1401)中存储的计算机程序，执行如权利要求1至12中任一项所述的医学影像系统中3D相机的标定方法。
26.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；其特征在于，所述计算机程序能够被一处理器执行并实现如权利要求1至12中任一项所述的医学影像系统中3D相机的标定方法。
CN202010330728.6A 2020-04-24 2020-04-24 医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质 Pending CN113554710A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010330728.6A CN113554710A (zh) 2020-04-24 2020-04-24 医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010330728.6A CN113554710A (zh) 2020-04-24 2020-04-24 医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113554710A true CN113554710A (zh) 2021-10-26

Family

ID=78129527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010330728.6A Pending CN113554710A (zh) 2020-04-24 2020-04-24 医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113554710A (zh)

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101049248A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 西安工业大学 光磁电复合导航手术定位装置和方法
CN101231750A (zh) * 2008-02-21 2008-07-30 南京航空航天大学 一种双目立体测量系统的标定方法
JP2009014628A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Topcon Corp 位置計測装置及び位置計測方法
JP2010256253A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Topcon Corp 三次元計測用画像撮影装置及びその方法
ES2391678A1 (es) * 2012-06-01 2012-11-28 Tecnatom, S. A. Procedimiento de obtención de imágenes calibradas de posición de centros de tubos de un sistema con distribución regular de tubos
US20130058581A1 (en) * 2010-06-23 2013-03-07 Beihang University Microscopic Vision Measurement Method Based On Adaptive Positioning Of Camera Coordinate Frame
CN104502378A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 四川大学 X射线ct装置
CN104794718A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 广东省第二人民医院 一种单图像ct机房监控摄像机标定的方法
CN105232069A (zh) * 2014-06-23 2016-01-13 上海理工大学 可调cbct系统标定模型
US20160140713A1 (en) * 2013-07-02 2016-05-19 Guy Martin System and method for imaging device modelling and calibration
CN107270810A (zh) * 2017-04-28 2017-10-20 深圳大学 多方位投影的投影仪标定方法及装置
CN107610178A (zh) * 2017-07-27 2018-01-19 北京航天计量测试技术研究所 一种工业摄影测量系统相机参数移动式标定方法
US20180049839A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Koh Young Technology Inc. Surgical robot system for stereotactic surgery and method for controlling stereotactic surgery robot
WO2018090323A1 (zh) * 2016-11-18 2018-05-24 深圳配天智能技术研究院有限公司 一种坐标系标定方法、系统及装置
CN108844459A (zh) * 2018-05-03 2018-11-20 华中科技大学无锡研究院 一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及装置
CN109242913A (zh) * 2018-09-07 2019-01-18 百度在线网络技术（北京）有限公司 采集器相对参数的标定方法、装置、设备和介质
EP3457682A1 (en) * 2016-05-13 2019-03-20 Olympus Corporation Calibration device, calibration method, optical device, imaging device, projection device, measurement system and measurement method
CN110010249A (zh) * 2019-03-29 2019-07-12 北京航空航天大学 基于视频叠加的增强现实手术导航方法、系统及电子设备
CN110044379A (zh) * 2019-04-19 2019-07-23 武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司 一种移动测量系统标定方法
CN110946654A (zh) * 2019-12-23 2020-04-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于多模影像融合的骨科手术导航系统

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101049248A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 西安工业大学 光磁电复合导航手术定位装置和方法
JP2009014628A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Topcon Corp 位置計測装置及び位置計測方法
CN101231750A (zh) * 2008-02-21 2008-07-30 南京航空航天大学 一种双目立体测量系统的标定方法
JP2010256253A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Topcon Corp 三次元計測用画像撮影装置及びその方法
US20130058581A1 (en) * 2010-06-23 2013-03-07 Beihang University Microscopic Vision Measurement Method Based On Adaptive Positioning Of Camera Coordinate Frame
ES2391678A1 (es) * 2012-06-01 2012-11-28 Tecnatom, S. A. Procedimiento de obtención de imágenes calibradas de posición de centros de tubos de un sistema con distribución regular de tubos
US20160140713A1 (en) * 2013-07-02 2016-05-19 Guy Martin System and method for imaging device modelling and calibration
CN105232069A (zh) * 2014-06-23 2016-01-13 上海理工大学 可调cbct系统标定模型
CN104502378A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 四川大学 X射线ct装置
CN104794718A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 广东省第二人民医院 一种单图像ct机房监控摄像机标定的方法
EP3457682A1 (en) * 2016-05-13 2019-03-20 Olympus Corporation Calibration device, calibration method, optical device, imaging device, projection device, measurement system and measurement method
US20180049839A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Koh Young Technology Inc. Surgical robot system for stereotactic surgery and method for controlling stereotactic surgery robot
WO2018090323A1 (zh) * 2016-11-18 2018-05-24 深圳配天智能技术研究院有限公司 一种坐标系标定方法、系统及装置
CN107270810A (zh) * 2017-04-28 2017-10-20 深圳大学 多方位投影的投影仪标定方法及装置
CN107610178A (zh) * 2017-07-27 2018-01-19 北京航天计量测试技术研究所 一种工业摄影测量系统相机参数移动式标定方法
CN108844459A (zh) * 2018-05-03 2018-11-20 华中科技大学无锡研究院 一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及装置
CN109242913A (zh) * 2018-09-07 2019-01-18 百度在线网络技术（北京）有限公司 采集器相对参数的标定方法、装置、设备和介质
CN110010249A (zh) * 2019-03-29 2019-07-12 北京航空航天大学 基于视频叠加的增强现实手术导航方法、系统及电子设备
CN110044379A (zh) * 2019-04-19 2019-07-23 武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司 一种移动测量系统标定方法
CN110946654A (zh) * 2019-12-23 2020-04-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于多模影像融合的骨科手术导航系统

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YI QI 等: "Camera calibration and 3D reconstruction based on a new imaging model", 《CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT》, vol. 32, no. 08, 31 August 2011 (2011-08-31), pages 1830 - 1836 *
ZHE LIU 等: "Calibration of the Relative Orientation between Multiple Depth Cameras Based on a Three-Dimensional Target", 《SENSORS》, vol. 18, no. 13, 8 July 2019 (2019-07-08), pages 1 - 14 *
于博洋: "编码光三维测量系统标定与拼接技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, no. 2019, 15 January 2019 (2019-01-15), pages 138 - 3355 *
张庆培: "基于视觉的经颅磁治疗系统头部建模和定位方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》, no. 2020, 15 February 2020 (2020-02-15), pages 070 - 11 *
李现刚: "多摄相机标定软件系统设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》, no. 2016, 15 February 2016 (2016-02-15), pages 138 - 1697 *
陈建: "脑部信号采集系统的计算机视觉标定方法", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, no. 2015, 15 March 2015 (2015-03-15), pages 138 - 2101 *
马春雷: "大尺寸移动机器人测量系统标定技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, no. 2020, 15 March 2020 (2020-03-15), pages 138 - 1316 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7844094B2 (en) Systems and methods for determining geometric parameters of imaging devices
CN110969662B (zh) 鱼眼摄像机内参标定方法、装置、标定装置控制器和系统
US9563954B2 (en) Method for capturing the three-dimensional surface geometry of objects
US9046360B2 (en) System and method of acquiring three dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices
DK2993450T3 (en) Method and arrangement for recording acoustic and optical information as well as a corresponding computer program and a corresponding computer-readable storage medium
US9476844B2 (en) Radiographic apparatus and an image processing method therefore
JP5243754B2 (ja) 画像データの位置合わせ
US20040264648A1 (en) Method, apparatus, and medium for calibration of tomosynthesis system geometry using fiducial markers with non-determined position
EP3332711B1 (en) Dental image collection device providing optical alignment features and related methods
ES2894935T3 (es) Aparato de medición de distancias tridimensionales y procedimiento para el mismo
JP2009172718A (ja) 作業装置及びその校正方法
CN112907727B (zh) 相对变换矩阵的标定方法、装置及系统
CN104414677A (zh) 一种检查台床板的移动控制系统与方法及相关医疗设备
CN102805636A (zh) 一种ct机的扫描范围确定方法、系统及ct机
JP2018184815A (ja) 撮像装置の校正装置、作業機械および校正方法
CN109953767B (zh) 用于校准医学成像设备、用于执行配准的方法以及系统
US9273956B2 (en) Method for determining a distance by X-ray imaging, and X-ray device
JP4764896B2 (ja) カメラ校正装置、カメラ校正方法、カメラ校正プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
CN113554710A (zh) 医学影像系统中3d相机的标定方法、系统和存储介质
JP2014029113A (ja) テールクリアランスを特定するための装置、方法、プログラムおよび記録媒体
US20110096973A1 (en) Automatic Line Identification and Pairing for Nuclear Imaging Collimator Vector Map Characterization
CN109523633B (zh) 模型扫描方法、装置、设备、存储介质和处理器
US20090310146A1 (en) System, apparatus, method and computer program product for optical position recognition
JP2004309318A (ja) 位置検出方法、その装置及びそのプログラム、並びに、較正情報生成方法
KR102196286B1 (ko) 3차원 형상 계측 시스템 및 계측 시간 설정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination