CN113592936A - 一种生成光源位置的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生成光源位置的方法和装置，所述方法包括：控制所述光源发光，所述光源所发出的光能够照射到所述多个标定物，且能够在所述平板探测器上形成与多个标定物一一对应的多个第一投影区域；控制所述平板探测器获取多个第一投影区域的三维坐标；基于所述多个标定物之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域的三维坐标，生成所述光源的三维坐标，其中，第一投影区域的三维坐标和光源的三维坐标均基于相同的三维坐标系。该方法能够生成光源的坐标。

Description

一种生成光源位置的方法和装置
技术领域
本发明涉及医学影像领域，尤其涉及一种生成光源位置的方法和装置。
背景技术
基于平板探测器的层析摄影合成系统(Tomosynthesis)在医学图像领域具有广泛的应用，其与传统CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)，CBCT(Cone beam CT，锥形束CT)等类似，其基本原理如图1所示，在使用时，光源1(例如，X射线球管等)会处于不同的位置(即图1中的位置A、位置B和位置C等)，且会每个位置都对物体(例如，患者的身体等)射出射线等，该平板探测器能够该物体的多个位置所对应的投影，于是，就可以根据投影数据和几何结构信息重建出该物体的原始的三维切片图像。相对于CT而言，层析摄影合成系统具有更低的剂量，相比于传统的DR(Digit Radiography，直接数字化X射线摄影)透视，层析摄影合成系统具有更高的图像质量和对比度等优点，此外，还具有结构简单，成本较低，诊断效果好的优点，使得这种设备具有广泛的应用价值。
这里，在重建出该物体的原始的三维切片图像的过程中，需要获知光源1和平板探测器的精确的三维坐标，在实际中，平板探测器通常都是固定，而光源1是运动的，可以理解的是，虽然预先规划好了光源1的三维坐标C1，但是由于机械误差、振动等影像，光源1的实际三维坐标C2与三维坐标C1之间是存在误差的，该误差会对三维切片图像产生影响。
因此，如何获取光源1的实际的三维坐标，就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种生成光源位置的方法和装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种用于层析摄影合成系统的生成光源位置的方法，所述层析摄影合成系统包括：光源和平板探测器，所述光源位于平板探测器的上方，且能够做相对于平板探测器的运动，在光源和平板探测器之间设置有多个标定物，不同的标定物的位置不相同，且每个标定物相对于平板探测器的位置是固定的；包括以下步骤：控制所述光源发光，所述光源所发出的光能够照射到所述多个标定物，且能够在所述平板探测器上形成与多个标定物一一对应的多个第一投影区域；控制所述平板探测器获取多个第一投影区域的三维坐标；基于所述多个标定物之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域的三维坐标，生成所述光源的三维坐标，其中，第一投影区域的三维坐标和光源的三维坐标均基于相同的三维坐标系。
进一步地，标定物的数量为4个，4个标定物分别位于一个方形体的四个外侧面，且四个外侧面均垂直于所述平板探测器，每个标定物均包括沿着圆环排列的多个球体；所述“控制所述光源发光，所述光源所发出的光能够照射到所述多个标定物，且能够在所述平板探测器上形成与多个标定物一一对应的多个第一投影区域”具体包括：控制所述光源发光，发出的光能够照射到每个标定物中的所有球体，且每个球体都能够在所述平板探测器上形成第二投影区域；每个标定物对应的多个第二投影区域沿着一个椭圆线排列或排成一条线段；所述“控制所述平板探测器获取多个第一投影区域的三维坐标”具体包括：控制所述平板探测器获取投影图片，基于所述投影图片、获取每个标定物所对应的多个第二投影区域的三维坐标，并获取多个第二投影区域所对应的椭圆线或线段的中心点，第一投影区域的三维坐标为所述中心点的三维坐标；所述“基于所述多个标定物之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域的三维坐标，生成所述光源的三维坐标”具体包括：基于四个标定物对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域对应的中心点的三维坐标，生成所述光源的三维坐标。
进一步地，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器朝向光源的方向；所述“控制所述光源发光”具体包括：控制所述光源发光，所述光源位于四个外侧面所围设成的空间的内部；所述“基于四个标定物对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域对应的中心点的三维坐标，生成所述光源的三维坐标”具体包括：四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心，所述光源的三维坐标为；
Figure BDA0003171328360000021
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000022
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A'FA'R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
进一步地，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器朝向光源的方向；所述“基于四个标定物对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域对应的中心点的三维坐标，生成所述光源的三维坐标”具体包括：四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心；所述“控制所述光源发光”具体包括：控制所述光源发光，所述光源位于圆心AR所处的外侧面的外部、且处于圆心AF和圆心AB所处两个外侧面对应的平面之间；
所述光源的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，其中：
Figure BDA0003171328360000031
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000032
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A'FA'R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
进一步地，所述“基于所述投影图片、获取每个标定物所对应的多个第二投影区域的三维坐标”具体包括：使用动态范围压缩算法来提高所述投影图片的对比度，提取所述投影图片的边缘，对边缘进行膨胀处理；从所述投影图片获取每个标定物所对应的多个轮廓；所述“获取多个第二投影区域所对应的椭圆线的中心点的三维坐标”具体包括：使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理并得到椭圆线，并获取椭圆线的中心点的三维坐标。
本发明实施例提供了一种用于层析摄影合成系统的生成光源位置的装置，所述层析摄影合成系统包括：光源和平板探测器，所述光源位于平板探测器的上方，且能够做相对于平板探测器的运动，在光源和平板探测器之间设置有多个标定物，不同的标定物的位置不相同，且每个标定物相对于平板探测器的位置是固定的；包括以下模块：发光模块，用于控制所述光源发光，所述光源所发出的光能够照射到所述多个标定物，且能够在所述平板探测器上形成与多个标定物一一对应的多个第一投影区域；参数获取模块，用于控制所述平板探测器获取多个第一投影区域的三维坐标；控制模块，用于基于所述多个标定物之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域的三维坐标，生成所述光源的三维坐标，其中，第一投影区域的三维坐标和光源的三维坐标均基于相同的三维坐标系。
进一步地，标定物的数量为4个，4个标定物分别位于一个方形体的四个外侧面，且四个外侧面均垂直于所述平板探测器，每个标定物均包括沿着圆环排列的多个球体；所述发光模块还用于：控制所述光源发光，发出的光能够照射到每个标定物中的所有球体，且每个球体都能够在所述平板探测器上形成第二投影区域；每个标定物对应的多个第二投影区域沿着一个椭圆线排列或排成一条线段；所述参数获取模块还用于：控制所述平板探测器获取投影图片，基于所述投影图片、获取每个标定物所对应的多个第二投影区域的三维坐标，并获取多个第二投影区域所对应的椭圆线或线段的中心点，第一投影区域的三维坐标为所述中心点的三维坐标；所述控制模块还用于：基于四个标定物对应圆环直径圆心相对距离、以及四个第一投影区域对应的中心点的三维坐标，生成所述光源的三维坐标。
进一步地，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器朝向光源的方向；所述发光模块还用于：控制所述光源发光，所述光源位于四个外侧面所围设成的空间的内部；
所述参数获取模块还用于：四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心，所述光源的三维坐标为；
Figure BDA0003171328360000041
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000042
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
进一步地，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器朝向光源的方向；
所述控制模块还用于：四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心；所述“控制所述光源发光”具体包括：控制所述光源发光，所述光源位于圆心AR所处的外侧面的外部、且处于圆心AF和圆心AB所处两个外侧面对应的平面之间；
所述光源的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，其中：
Figure BDA0003171328360000051
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000052
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A'FA'R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
进一步地，所述参数获取模块还用于：使用动态范围压缩算法来提高所述投影图片的对比度，提取所述投影图片的边缘，对边缘进行膨胀处理；从所述投影图片获取每个标定物所对应的多个轮廓；所述参数获取模块还用于：使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理并得到椭圆线，并获取椭圆线的中心点的三维坐标。
本发明实施例所提供的一种生成光源位置的方法和装置，所述方法包括：本发明实施例公开了一种生成光源位置的方法和装置，所述方法包括：控制所述光源发光，所述光源所发出的光能够照射到所述多个标定物，且能够在所述平板探测器上形成与多个标定物一一对应的多个第一投影区域；控制所述平板探测器获取多个第一投影区域的三维坐标；基于所述多个标定物之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域的三维坐标，生成所述光源的三维坐标，其中，第一投影区域的三维坐标和光源的三维坐标均基于相同的三维坐标系。该方法能够生成光源的坐标。
附图说明
图1为本发明中的层析摄影合成系统的原理图；
图2为本发明中的生成光源位置的方法的流程示意图；
图3、图4A和图4B为本发明中的生成光源位置的方法的原理图；
图5为本发明的实验结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明实施例一提供了一种用于层析摄影合成系统的生成光源位置的方法，所述层析摄影合成系统包括：光源1和平板探测器2，所述光源1位于平板探测器2的上方，且能够做相对于平板探测器2的运动，在光源1和平板探测器2之间设置有多个标定物3，不同的标定物3的位置不相同，且每个标定物3相对于平板探测器2的位置是固定的；这里，该标定物3相对于平板探测器2的位置关系是不确定的；此外，标定物3的材料可以为钢铁。这里，标定物3可以位于平板探测器2的正上方，可以理解的是，在光源1照射标定物3时，如果照射角度不合适，则标定物3所形成的投影很有可能不位于平板探测器2上，而标定物3位于平板探测器2的正上方，则标定物3所形成的投影有较大的概率位于平板探测器2上。在实际使用中，人体通常位于平板探测器2的上表面，因此，为了不影响层析摄影合成系统的正常使用，该标定物3可以位于平板探测器2的外侧，例如，平板探测器2通常为一个方形板状物体，则可以在该板状物体的一个侧边设置有多个标定物3，也可以在两个侧边、三个侧边或四个侧边设置有多个标定物3，此外，还可以仅在两个相对的侧边均设置有标定物3。
该方法包括以下步骤：
步骤201：控制所述光源1发光，所述光源1所发出的光能够照射到所述多个标定物3，且能够在所述平板探测器2上形成与多个标定物3一一对应的多个第一投影区域21；这里，在实际使用中，会预先设定好光源1的若干预设位置，但是由于各种因素的影响，光源1的实际位置很有可能与预设位置不一致，此时，就需要执行该生成光源位置的方法，从而得到光源1的实际位置。可选的，该光源1射出的是X光。
步骤202：控制所述平板探测器2获取多个第一投影区域21的三维坐标；
步骤203：基于所述多个标定物3之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域21的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标，其中，第一投影区域21的三维坐标和光源1的三维坐标均基于相同的三维坐标系。
这里，如图3所示，对于一个标定物3而言，光源1、该标定物3和对应的第一投影区域21都始终位于同一条直线上，可以理解的是，通过多个标定物3之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域21的三维坐标，就可以获取到光源1的三维坐标。
这里，为了便于计算，需要首先确立一个三维坐标系，于是，该平板探测器2所处的平面的三维坐标是确定的，该平板探测器2中的每个点的三维坐标是确定的，进而该平板探测器2所获取到的图像中的每个像素点的三维坐标也是可以确定的，进而可以获得每个第一投影区域21的三维坐标。
本实施例中，标定物3的数量为4个，4个标定物3分别位于一个方形体的四个外侧面，且四个外侧面均垂直于所述平板探测器2，每个标定物3均包括沿着圆环排列的多个球体32；这里，该方形体可以为一个想象中的物体，也可以为真实存在一个方形物体，例如，在图4A和图4B所给出的示例中，该方形体就为一个方形的壳体31，该壳体31的材料可以为有机玻璃，该方形壳体31包括六个壳板组成，即由上壳板、下壳板、前壳板、后壳板、左壳板和右壳板组成，在前壳板、后壳板、左壳板和右壳板中均设置有多个球体32，该多个球体32沿着一个圆环排列，为了便于描述，可以将同一个壳板中的多个球体32称为一组；该光源1可以位于上壳体31的上方，或者就位于上壳体31上，平板探测器2紧贴着下壳板的下表面，前壳板、后壳板、左壳板和右壳板均垂直于平板探测器2。
可选的，在这四个壳板中，球体32的数量均为12个，且均沿着该圆环均匀分布，四个圆环的半径均相等，且相对于平板探测器2而言，该圆环的圆心的高度是相同的。
可选的，该方形体的材料可以为有机玻璃，球体32的材料可以为钢铁，可以理解的是，由于有机玻璃与球体32的密度差异很大，从而便于在投影图片上识别出球体32对应的第一投影区域21。
所述“控制所述光源1发光，所述光源1所发出的光能够照射到所述多个标定物3，且能够在所述平板探测器2上形成与多个标定物3一一对应的多个第一投影区域21”具体包括：控制所述光源1发光，发出的光能够照射到每个标定物3中的所有球体32，且每个球体32都能够在所述平板探测器2上形成第二投影区域22；每个标定物3对应的多个第二投影区域22沿着一个椭圆线排列或排成一条线段；这里，可以理解的是，如果光源1位于一个外侧面的正上方，则该外侧面上的多个球体32对应的多个第二投影区域22沿着一个线段排列，而其余外侧面上的多个球体32对应的多个第二投影区域22沿着一个椭圆线排列；而如果光源1不位于一个外侧面的正上方，则每个外侧面上的多个球体32对应的第二投影区域22均沿着一个椭圆线排列。
所述“控制所述平板探测器2获取多个第一投影区域21的三维坐标”具体包括：控制所述平板探测器2获取投影图片，基于所述投影图片、获取每个标定物3所对应的多个第二投影区域22的三维坐标，并获取多个第二投影区域22所对应的椭圆线或线段的中心点，第一投影区域21的三维坐标为所述中心点的三维坐标；
所述“基于所述多个标定物3之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域21的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标”具体包括：基于四个标定物3对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域21对应的中心点的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标。
这里，在使用时，光源1实际的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，此时，该光源1会均向前、后、左和右壳板射出光线，这四个壳板上的球体32都能够在平板探测器2上形成有椭圆或圆形投影区域，并且对于同一组的球体32而言，其中的多个球体32沿着一个圆环(假设该圆环的圆心为A)排列，但是在平板探测器2上，每个球体32都会对应有一个椭圆或圆形投影区域(可以计算出该投影区域的三维坐标)，该多个椭圆投影沿着一个椭圆线排列或排成一个线段，并可以计算得到该椭圆线或线段的相关几何参数，然后就得到圆心A在平板探测器2上对应的投影点A'(即为该椭圆线的中心点，该中心点为长轴和短轴的交点，或者线段的中心点)；综上所述，基于这四个圆心的相对距离、以及四个第一投影区域21对应的中心点(即椭圆线的中心点)的三维坐标，就可以得到该光源1的实际三维坐标。
本实施例中，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器2所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器2朝向光源1的方向；
所述“控制所述光源1发光”具体包括：控制所述光源1发光，所述光源1位于四个外侧面所围设成的空间的内部；
所述“基于四个标定物3对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域21对应的中心点的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标”具体包括：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心，所述光源1的三维坐标为；
Figure BDA0003171328360000081
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000091
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
本实施例中，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器2所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器2朝向光源1的方向；
所述“基于四个标定物3对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域21对应的中心点的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标”具体包括：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心；
所述“控制所述光源1发光”具体包括：控制所述光源1发光，所述光源1位于圆心AR所处的外侧面的外部、且处于圆心AF和圆心AB所处两个外侧面对应的平面之间；
所述光源1的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，其中：
Figure BDA0003171328360000092
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000093
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
本实施例中，所述“基于所述投影图片、获取每个标定物3所对应的多个第二投影区域22的三维坐标”具体包括：
使用动态范围压缩算法来提高所述投影图片的对比度，提取所述投影图片的边缘，对边缘进行膨胀处理；从所述投影图片获取每个标定物3所对应的多个轮廓；
所述“获取多个第二投影区域22所对应的椭圆线的中心点的三维坐标”具体包括：使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理并得到椭圆线，并获取椭圆线的中心点的三维坐标。
这里，在实际中，由于平板探测器2所采集的投影图片中包含有空气的投影，使得球体32和壳板部分对应的投影图片都比较暗，不利于后续的处理，因此，可以首先使用动态范围压缩算法来提高该投影图片的对比度，然后，在提取该投影图片的边缘，之后对边缘进行膨胀，然后寻找椭圆投影的椭圆轮廓，可以理解的是，通过上述的方法可以得到每个壳板中的每个球体32对应的椭圆轮廓或圆形轮廓，进而，对于每组球体32而言，使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理，从而就可以得到该椭圆线的相关几何参数，例如，椭圆线的中心点、长轴和短轴等。
可选的，该射算法、分段函数映射算法、自适应性对数映射算法和高动动态范围压缩算法可以包括：线性移位算法、对数映态范围图像可视化算法等。
本发明实施例二提供了一种用于层析摄影合成系统的生成光源位置的装置，所述层析摄影合成系统包括：光源1和平板探测器2，所述光源1位于平板探测器2的上方，且能够做相对于平板探测器2的运动，在光源1和平板探测器2之间设置有多个标定物3，不同的标定物3的位置不相同，且每个标定物3相对于平板探测器2的位置是固定的；包括以下模块：
发光模块，用于控制所述光源1发光，所述光源1所发出的光能够照射到所述多个标定物3，且能够在所述平板探测器2上形成与多个标定物3一一对应的多个第一投影区域21；
参数获取模块，用于控制所述平板探测器2获取多个第一投影区域21的三维坐标；
控制模块，用于基于所述多个标定物3之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域21的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标，其中，第一投影区域21的三维坐标和光源1的三维坐标均基于相同的三维坐标系。
本实施例中，标定物3的数量为4个，4个标定物3分别位于一个方形体的四个外侧面，且四个外侧面均垂直于所述平板探测器2，每个标定物3均包括沿着圆环排列的多个球体32；
所述发光模块还用于：控制所述光源1发光，发出的光能够照射到每个标定物3中的所有球体32，且每个球体32都能够在所述平板探测器2上形成第二投影区域22；每个标定物3对应的多个第二投影区域22沿着一个椭圆线排列或排成一条线段；
所述参数获取模块还用于：控制所述平板探测器2获取投影图片，基于所述投影图片、获取每个标定物3所对应的多个第二投影区域22的三维坐标，并获取多个第二投影区域22所对应的椭圆线或线段的中心点，第一投影区域21的三维坐标为所述中心点的三维坐标；
所述控制模块还用于：基于四个标定物对应圆环直径圆心相对距离、以及四个第一投影区域21对应的中心点的三维坐标，生成所述光源1的三维坐标。
本实施例中，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器2所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器2朝向光源1的方向；
所述发光模块还用于：控制所述光源1发光，所述光源1位于四个外侧面所围设成的空间的内部；
所述参数获取模块还用于：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心，所述光源1的三维坐标为；
Figure BDA0003171328360000111
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000112
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
本实施例中，所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器2所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器2朝向光源1的方向；
所述控制模块还用于：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心；
所述“控制所述光源1发光”具体包括：控制所述光源1发光，所述光源1位于圆心AR所处的外侧面的外部、且处于圆心AF和圆心AB所处两个外侧面对应的平面之间；
所述光源1的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，其中：
Figure BDA0003171328360000121
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure BDA0003171328360000122
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
本实施例中，所述参数获取模块还用于：
使用动态范围压缩算法来提高所述投影图片的对比度，提取所述投影图片的边缘，对边缘进行膨胀处理；从所述投影图片获取每个标定物3所对应的多个轮廓；
所述参数获取模块还用于：使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理并得到椭圆线，并获取椭圆线的中心点的三维坐标。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于层析摄影合成系统的生成光源位置的方法，所述层析摄影合成系统包括：光源(1)和平板探测器(2)，所述光源(1)位于平板探测器(2)的上方，且能够做相对于平板探测器(2)的运动，在光源(1)和平板探测器(2)之间设置有多个标定物(3)，不同的标定物(3)的位置不相同，且每个标定物(3)相对于平板探测器(2)的位置是固定的；其特征在于，包括以下步骤：
控制所述光源(1)发光，所述光源(1)所发出的光能够照射到所述多个标定物(3)，且能够在所述平板探测器(2)上形成与多个标定物(3)一一对应的多个第一投影区域(21)；
控制所述平板探测器(2)获取多个第一投影区域(21)的三维坐标；
基于所述多个标定物(3)之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域(21)的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标，其中，第一投影区域(21)的三维坐标和光源(1)的三维坐标均基于相同的三维坐标系。
2.根据权利要求1所述的生成光源位置的方法，其特征在于，
标定物(3)的数量为4个，4个标定物(3)分别位于一个方形体的四个外侧面，且四个外侧面均垂直于所述平板探测器(2)，每个标定物(3)均包括沿着圆环排列的多个球体(32)；
所述“控制所述光源(1)发光，所述光源(1)所发出的光能够照射到所述多个标定物(3)，且能够在所述平板探测器(2)上形成与多个标定物(3)一一对应的多个第一投影区域(21)”具体包括：控制所述光源(1)发光，发出的光能够照射到每个标定物(3)中的所有球体(32)，且每个球体(32)都能够在所述平板探测器(2)上形成第二投影区域(22)；每个标定物(3)对应的多个第二投影区域(22)沿着一个椭圆线排列或排成一条线段；
所述“控制所述平板探测器(2)获取多个第一投影区域(21)的三维坐标”具体包括：控制所述平板探测器(2)获取投影图片，基于所述投影图片、获取每个标定物(3)所对应的多个第二投影区域(22)的三维坐标，并获取多个第二投影区域(22)所对应的椭圆线或线段的中心点，第一投影区域(21)的三维坐标为所述中心点的三维坐标；
所述“基于所述多个标定物(3)之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域(21)的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标”具体包括：基于四个标定物(3)对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域(21)对应的中心点的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标。
3.根据权利要求2所述的生成光源位置的方法，其特征在于，
所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器(2)所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器(2)朝向光源(1)的方向；
所述“控制所述光源(1)发光”具体包括：控制所述光源(1)发光，所述光源(1)位于四个外侧面所围设成的空间的内部；
所述“基于四个标定物(3)对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域(21)对应的中心点的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标”具体包括：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心，所述光源(1)的三维坐标为；
Figure FDA0003171328350000021
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure FDA0003171328350000022
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
4.根据权利要求所述的生成光源位置的方法，其特征在于，
所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器(2)所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器(2)朝向光源(1)的方向；
所述“基于四个标定物(3)对应圆心之间的相对距离、以及四个第一投影区域(21)对应的中心点的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标”具体包括：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心；
所述“控制所述光源(1)发光”具体包括：控制所述光源(1)发光，所述光源(1)位于圆心AR所处的外侧面的外部、且处于圆心AF和圆心AB所处两个外侧面对应的平面之间；
所述光源(1)的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，其中：
Figure FDA0003171328350000031
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure FDA0003171328350000032
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
5.根据权利要求2所述的生成光源位置的方法，其特征在于，所述“基于所述投影图片、获取每个标定物(3)所对应的多个第二投影区域(22)的三维坐标”具体包括：
使用动态范围压缩算法来提高所述投影图片的对比度，提取所述投影图片的边缘，对边缘进行膨胀处理；从所述投影图片获取每个标定物(3)所对应的多个轮廓；
所述“获取多个第二投影区域(22)所对应的椭圆线的中心点的三维坐标”具体包括：使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理并得到椭圆线，并获取椭圆线的中心点的三维坐标。
6.一种用于层析摄影合成系统的生成光源位置的装置，所述层析摄影合成系统包括：光源(1)和平板探测器(2)，所述光源(1)位于平板探测器(2)的上方，且能够做相对于平板探测器(2)的运动，在光源(1)和平板探测器(2)之间设置有多个标定物(3)，不同的标定物(3)的位置不相同，且每个标定物(3)相对于平板探测器(2)的位置是固定的；其特征在于，包括以下模块：
发光模块，用于控制所述光源(1)发光，所述光源(1)所发出的光能够照射到所述多个标定物(3)，且能够在所述平板探测器(2)上形成与多个标定物(3)一一对应的多个第一投影区域(21)；
参数获取模块，用于控制所述平板探测器(2)获取多个第一投影区域(21)的三维坐标；
控制模块，用于基于所述多个标定物(3)之间的相对距离、以及所述多个第一投影区域(21)的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标，其中，第一投影区域(21)的三维坐标和光源(1)的三维坐标均基于相同的三维坐标系。
7.根据权利要求1所述的生成光源位置的装置，其特征在于，
标定物(3)的数量为4个，4个标定物(3)分别位于一个方形体的四个外侧面，且四个外侧面均垂直于所述平板探测器(2)，每个标定物(3)均包括沿着圆环排列的多个球体(32)；
所述发光模块还用于：控制所述光源(1)发光，发出的光能够照射到每个标定物(3)中的所有球体(32)，且每个球体(32)都能够在所述平板探测器(2)上形成第二投影区域(22)；每个标定物(3)对应的多个第二投影区域(22)沿着一个椭圆线排列或排成一条线段；
所述参数获取模块还用于：控制所述平板探测器(2)获取投影图片，基于所述投影图片、获取每个标定物(3)所对应的多个第二投影区域(22)的三维坐标，并获取多个第二投影区域(22)所对应的椭圆线或线段的中心点，第一投影区域(21)的三维坐标为所述中心点的三维坐标；
所述控制模块还用于：基于四个标定物对应圆环直径圆心相对距离、以及四个第一投影区域(21)对应的中心点的三维坐标，生成所述光源(1)的三维坐标。
8.根据权利要求7所述的生成光源位置的装置，其特征在于，
所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器(2)所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器(2)朝向光源(1)的方向；
所述发光模块还用于：控制所述光源(1)发光，所述光源(1)位于四个外侧面所围设成的空间的内部；
所述参数获取模块还用于：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心，所述光源(1)的三维坐标为；
Figure FDA0003171328350000051
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure FDA0003171328350000052
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
9.根据权利要求7所述的生成光源位置的装置，其特征在于，
所述三维坐标系的XOY平面为平板探测器(2)所处的平面，Z轴垂直于XOY平面，且Z轴的正向为平板探测器(2)朝向光源(1)的方向；
所述控制模块还用于：
四个圆心分别为AF、AB、AL和AR，圆心AF对应的椭圆线为EF、椭圆线EF的中心点为A'F；圆心AB对应的椭圆线为EB、椭圆线EB的中心点为A'B；圆心AL对应的椭圆线为EL、椭圆线EL的中心点为A'L；圆心AR对应的椭圆线为ER、椭圆线ER的中心点为A'R；其中，AF和AB为相对的两个外侧面分别对应的圆心，AL和AR为相对的两个外侧面分别对应的圆心；
所述“控制所述光源(1)发光”具体包括：控制所述光源(1)发光，所述光源(1)位于圆心AR所处的外侧面的外部、且处于圆心AF和圆心AB所处两个外侧面对应的平面之间；
所述光源(1)的三维坐标为(X0,Y0,Z0)，其中：
Figure FDA0003171328350000053
其中，Xl为椭圆线EL的中心点A'L的X坐标值，Rl为椭圆线EL的长轴与短轴的比值的平方根，Xr为椭圆线ER的中心点A'R的X坐标值，Rr为椭圆线ER的长轴与短轴的比值的平方根；
Figure FDA0003171328350000054
其中，Yf为椭圆线EF的中心点A'F的X坐标值，Rf为椭圆线EF的长轴与短轴的比值的平方根，Yb为椭圆线EB的中心点A'B的X坐标值，Rb为椭圆线Eb的长轴与短轴的比值的平方根；
Z0＝AFAL·A'FA'R·A'BA'L/AFAR/(A'FA'R-A'BA'L)，其中，AFAL表示AF和AL之间的距离，A′FA′R表示A′F和A′R之间的距离，A′BA′L表示A′B和A′L之间的距离，AFAR表示AF和AR之间的距离。
10.根据权利要求7所述的生成光源位置的装置，其特征在于，所述参数获取模块还用于：
使用动态范围压缩算法来提高所述投影图片的对比度，提取所述投影图片的边缘，对边缘进行膨胀处理；从所述投影图片获取每个标定物(3)所对应的多个轮廓；
所述参数获取模块还用于：使用最小二乘法对多个轮廓进行拟合处理并得到椭圆线，并获取椭圆线的中心点的三维坐标。
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