CN114190957A - 辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents

辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备 Download PDF

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CN114190957A CN202111677934.5A CN202111677934A CN114190957A CN 114190957 A CN114190957 A CN 114190957A CN 202111677934 A CN202111677934 A CN 202111677934A CN 114190957 A CN114190957 A CN 114190957A
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Abstract

本发明公开了一种辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备。其中方法包括：获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离；获取射线源的开口尺寸，并根据射线源的开口尺寸和射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置；获取射线源至探测器之间的摄影图像，并根据射线源到探测器的垂直距离，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置；对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。上述方法能够提高摆位准确性。

Description

辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备
技术领域
本发明涉及成像技术领域，尤其是涉及一种辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备。
背景技术
移动式数字化X线成像系统(简称移动DR)是一种可以移动操作的数字化成像系统，该成像系统可以支持多项床旁成像检查，能够有效的提高摄影效率，并且能够保障成像质量。在移动DR的临床使用过程中，探测器和射线源的摆位是一个关键的环节。在摆位的过程中，操作人员需要保证射线能够覆盖到需要投照的人体组织，并且要保证射线能够在探测器的有效成像范围内，不合适的摆位会造成需要投照的组织缺失和图像质量下降，从而导致废片的产生，使得患者需要再次投照而受到更多的辐射伤害。
目前，移动DR系统的探测器和射线源是分离的，在使用的过程中，操作人员需要将平板探测器设置于需要投照的人体组织后面，然后调整射线源的角度和位置来完成摆位，在这个过程中，有时探测器是被遮挡的，操作人员只能靠经验进行摆位，误差不可避免。
在现有技术中，可以依靠电磁信号的收发装置来辅助摆位，在此类方案中，通常在移动DR的牛头装置上安装多个电磁信号发射装置，并在滤线栅固定装置的四周安装多个信号接收装置，然后将探测器与滤线栅固定在一起。在摆位的过程中，通过检测反馈信号，计算限束器朝向与探测器所在平面的相对角度，来确保使用滤线栅进行投照的图像质量。但是，上述方法虽然可以解决射线源和探测器对中的问题，却依然无法保障探测器被遮挡时被投照组织一定在成像范围内，因此，生成的图像仍然有组织缺失的风险存在。另外，上述方法也无法反馈射线源与探测器之间的距离信息，导致操作人员仍然需要凭经验来调整曝光参数，因而存在射线剂量过大或不足的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备，主要目的在于解决成像系统的射线源和探测器摆位不准确、摆位效率低和曝光参数设置不准确的技术问题。
根据本发明的第一个方面，提供了一种辅助摆位方法，该方法应用于成像系统中，该成像系统包括射线源和探测器，所述方法包括：
获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离；
获取射线源的开口尺寸，并根据射线源的开口尺寸和射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置；
获取射线源至探测器之间的摄影图像，并根据射线源到探测器的垂直距离，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置；
对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。
根据本发明的第二个方面，提供了一种辅助摆位装置，该装置包括：
探测器定位模块，用于获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离；
照射野定位模块，用于获取射线源的开口尺寸，并根据射线源的开口尺寸和射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置；
图像采集模块，用于获取射线源至探测器之间的摄影图像；
信息融合模块，用于根据射线源到探测器的垂直距离，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置；
信息显示模块，用于对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。
根据本发明的第三个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述辅助摆位方法。
根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述辅助摆位方法。
本发明提供的一种辅助摆位方法、装置、存储介质及计算机设备，通过确定探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置，并将其转换为摄影图像中的坐标位置，能够有效的指示出射线源照射野区域、探测器成像区域和被投照部位之间的位置关系，从而保证了射线源和探测器摆位的准确性，提高了探测器和射线源的摆位效率。另外，上述方法通过射线源到探测器的垂直距离这一中间变量，还可以对曝光参数进行自适应调整，从而减少了人工设置曝光参数的工作量，提高了工作效率，并且也减少了由于曝光剂量不合适导致的图像质量差的问题。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种辅助摆位方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种射线源的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种探测器的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种物理坐标系的示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种射线源与探测器之间的方位示意图；
图6示出了本发明实施例提供的一种射线源与射像头之间的方位示意图；
图7示出了本发明实施例提供的一种辅助摆位方法的显示结果的示意图；
图8示出了本发明实施例提供的一种辅助摆位装置的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种辅助摆位方法，以该方法应用于计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：
101、获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离。
其中，射线源也称源组件，是指能够发射射线的组件。探测器也称成像探测器或平板探测器，是指能够接收射线并根据射线接收情况进行成像的组件。参照图2至图5，图2提供了一种移动DR成像系统的射线源的结构示意图，图3提供了一种移动DR成像系统的探测器的结构示意图，图4提供了一种物理坐标系的示意图，图5提供了一种移动DR成像系统的射线源和探测器的相对位置示意图。如图2所示，射线源包括球管和限束器，球管与限束器固定在一起，球管的出线口中心与限束器中心在一条直线上，并且，这条直线垂直于限束器出口的所在平面。此外，在射线源的球管和限束器上，还安装有多个定位传感器，多个定位传感器位于不同的平面内，以提高定位的准确度。进一步的，如图3所示，探测器包括成像区和边框区，在边框区上，也安装有多个定位传感器，且探测器上的多个定位器位于同一个平面内，用于定位探测器的成像区域。进一步的，在移动DR的摆位过程中，可以先放置平板探测器再调整射线源，从而使得射线中心处于探测器的中心位置并与探测器所在的平面垂直。在本实施例中，通过安装在射线源和探测器上的多个定位传感器，可以采集到射线源和探测器之间的距离信息，其中，射线源和探测器之间的距离信息是指射线源的多个定位点与探测器的多个定位点之间的距离信息。
具体的，计算机设备在获取到射线源与探测器之间的多个定位点的距离信息之后，可以先在射线源和探测器所在的空间位置上建立一个物理坐标系，然后根据射线源与探测器之间的多个定位点的距离信息进行坐标换算，从而确定出射线源和探测器上的每一个定位点在物理坐标系中的坐标位置。进一步的，通过对各个定位点的坐标位置进行换算，即可确定出探测器成像区域的坐标位置，其中，探测器成像区域的坐标位置可以是一组坐标值，为了方便计算，探测器成像区域的坐标位置可以是成像区域的四个顶点的坐标位置。进一步的，在建立好物理坐标系之后，还可以根据射线源和探测器上的各个点的坐标位置确定出任意两点之间的距离。具体的，在获取到球管中心的坐标位置和球管中心到探测器成像区域的垂直方向上的交点的坐标位置之后，即可求得两点之间的距离，进而得到射线源到探测器的垂直距离。在本实施例中，射线源到探测器的垂直距离也称为源像距(SID，Source Image Distance)，通过源像距这一中间变量，计算机设备可以对曝光参数进行自适应调整。例如，对于X射线来说，其曝光剂量与距离之间呈反比平方的关系，即对于同样的体厚的人体组织，源像距在1.5米的位置所需的剂量是源像距在1米的位置时的1.5*1.5倍，通过这种对应关系，计算机设备就可以根据当前的源像距对曝光参数进行自适应调整，从而提高图像质量。
102、获取射线源的开口尺寸，并根据射线源的开口尺寸和射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置。
其中，射线源的开口尺寸指的是射线发射区域的尺寸。例如，在移动DR成像系统中，射线源的开口尺寸即为限束器的开口尺寸，即限束器开口的长和宽。具体的，计算机设备在获取到限束器的开口尺寸之后，可以根据球管中心位置至限束器开口边缘的距离，换算出限束器开口区域的坐标位置，然后通过区域投影算法，计算出射线在探测器所在平面的投影区域的坐标位置，即计算出照射野区域的坐标位置。在本实施例中，参照图5，探测器所在平面指的是平行于射线源的球管水平轴且与射线源中心位置之间的距离为源像距的平面，这一平面通常也被称为目标探测器平面。
103、获取射线源至探测器之间的摄影图像，并根据射线源到探测器的垂直距离，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置。
在本实施例中，可以通过安装在射线源与探测器之间的摄像头采集射线源至探测器之间的摄影图像，其中，摄像头的视野需要覆盖到射线的照射范围，且射线头采集到的摄影图像可以是单张图像，也可以是由多帧图像组成的视频流数据。例如，如图6所示，在移动DR成像系统中，射线头可以安装在限束器的前端，并且，考虑到摄像头的实际使用距离，可以选择径向畸变较小的摄像头获取摄影图像，以此克服摄像头的鱼眼效应。
具体的，计算机设备可以根据射线源到探测器的垂直距离(即源像距SID)，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换成图像坐标系下的投影位置。可以理解的是，在摆位的过程中，源像距是改变的，因此，摄像头所采集到的摄影图像中的一个像素所代表的空间中的尺寸也是变化的，但是，摄影图像中的像素尺寸与设备的物理尺寸存在一定的非线性关系，通过已知的源像距尺寸进行标定校准，即可建立图像坐标系与物理坐标系之间的坐标转换关系。通过这种坐标转换关系，即可将物理坐标系中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置换算到图像坐标系中。
104、对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。
具体的，计算机设备可以通过显示器对采集到的摄影图像和摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。在本实施例中，工作人员可以根据需要对显示的图像进行切换，例如，计算机设备可以在图像中叠加显示被投照的组织和探测器的成像区域，以辅助判断待投照的组织是否在有效的成像范围内，也可以在图像中叠加显示被投照的组织和射线的照射野区域，以辅助判断待投射的组织是否在射线的照射范围内，还可以在图像中叠加显示投照的组织、探测器的成像区域和射线的照射野区域，以辅助判断待投射的组织是否在同时在有效的成像范围内和射线的照射范围内。通过这种方式，可以使探测器成像区域、照射野区域和被投照组织区域相互重叠，既保证了图像拍摄的质量，又不会缺失需要投照的组织，而且还可以有效的提高探测器和射线源的摆位准确性和摆位效率。
本实施例提供的辅助摆位方法，通过确定探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置，并将其转换为摄影图像中的坐标位置，能够有效的指示出射线源照射野区域、探测器成像区域和被投照部位之间的位置关系，从而保证了射线源和探测器摆位的准确性，提高了探测器和射线源的摆位效率。另外，上述方法通过射线源到探测器的垂直距离这一中间变量，还可以对曝光参数进行自适应调整，从而减少了人工设置曝光参数的工作量，提高了工作效率，并且减少了由于曝光剂量不合适导致的图像质量差的问题。
在一个实施例中，步骤101中获取射线源与探测器之间的距离信息的方法可以包括以下步骤：首先通过安装在射线源上的多个第一定位传感器和安装在探测器上的多个第二定位传感器，采集多个第一定位器和多个第二定位器之间的测距信息，然后根据多个第一定位器和多个第二定位器之间的测距信息，通过预设的定位算法，如飞行时间测距法(TOF)和到达时间差法(TDOA)等，测得每个第一定位器和每个第二定位器之间的距离信息，最后根据每个第一定位器和每个第二定位器之间的距离信息，得到射线源与探测器之间的距离信息。在本实施例中，第一定位传感器的数量为至少四个，且至少四个第一定位传感器位于不同的平面内，其中，至少四个第一定位传感器可用于在立体空间中确定一个三维的物理坐标系。进一步的，第二定位传感器的数量为至少三个，且至少三个第二定位传感器位于相同的平面内，其中，至少三个第二定位器可用于确定探测器成像区域在物理坐标系中的坐标位置。需要说明的是，第一定位传感器和第二定位传感器需要能够实现单点和多点距离的测定，且传感器类型可以为电磁、蓝牙，射频，UWB等等。例如，第一定位传感器可以是接收信号的基站，第二定位传感器可以是发射信号的标签。此外，测距会存在一定误差，因此，可以对传感器反馈的测距信号进行滤波以提高定位的准确度，其中，滤波算法可以选用卡尔曼滤波算法或中值滤波算法等，本实施例不做具体限定。
在上述实施例中，可以在射线源上安装无线信号接收传感器，并在探测器上安装无线信号发送模块，或者也可以在射线源上安装无线信号发送传感器，并在探测器上安装无线信号接收模块，然后，计算机设备通过获取无线信号的时序信息来确定射线源与探测器之间的相对位置关系。例如，参照图2和图3，可以在射线源的非同一平面内安装多个定位传感器，包括A1、A2、A3和A4等，用于接收无线定位信号。其中，A1与A2可以安装于球管两侧，A3与A4可以安装于限束器开口所在的平面，A1、A2与A3、A4这两组传感器可以存在一定的高度差，以此提高立体定位精度。进一步的，可以在探测器的表面安装多个信号发送传感器，包括B1、B2、B3等，用于发射无线定位信号，其中，B1，B2，B3可以安装在探测器成像区域的四个顶点处，以便于定位探测器成像区域的坐标位置。进一步的，通过定位传感器的测距原理，即可分别可以测得A1、A2、A3、A4到B1、B2、B3的距离信息，即得到射线源与探测器之间的距离信息。
在一个实施例中，步骤101中确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离的方法可以包括以下步骤：首先，在射线源和探测器所处的坐标位置上建立一个物理坐标系，然后根据射线源与探测器之间的距离信息，通过预设的空间定位算法，得到探测器上的定位点在物理坐标系上的第一坐标位置，进而根据探测器上的定位点在物理坐标系上的第一坐标位置和定位点在探测器上的第二坐标位置，确定探测器成像区域的坐标位置，最后根据射线源的球管中心位置到探测器成像区域的垂直距离，得到射线源到探测器的垂直距离(即源像距SID)。
在上述实施例中，如图2和图3所示，可以通过安装在射线源端的传感器A1-A4接收探测器端的传感器B1-B3反馈的信号，然后通过空间定位算法，确定B1，B2，B3点的坐标，以此实现探测器的定位。如图4所示，可以首先以射线源的球管焦点为O为原点坐标，定义平行于球管水平轴的方向为X坐轴，与之垂直为Y轴，与XOY垂直方向为Z轴。定义A1点的坐标为(x1，y1，z1)，A2点的坐标为(x2，y2，z2)，A3点的坐标为(x3，y3，z3)，A4点的坐标为(x4，y4，z4)，定义B1点的坐标为(xb1，yb1，zb1)，B2点的坐标为(xb2，yb2，zb2)，B3点的坐标为(xb3，yb3，zb3)。利用传感器测距原理，可以分别可以测得A1、A2、A3、A4到B1点的距离分别为d1，d2，d3，d4。采用空间定位算法，利用A1、A2、A3、A4的坐标就可以计算得到B1的坐标，其中，B1点坐标的计算公式如下：
(xb1-x1)2+(yb1-y1)2+(zb1-z1)2＝d12
(xb1-x2)2+(yb1-y2)2+(zb1-z2)2＝d22
(xb1-x3)2+(yb1-y3)2+(zb1-z3)2＝d32
(xb1-x4)2+(yb1-y4)2+(zb1-z4)2＝d42
通过方程求解，对多项式展开如下：
xb12+x12-2xb1*x1+yb12+y12-2yb1*y1+zb12+z12-2*zb1*z1＝d12 (1)
xb12+x22-2xb1*x2+yb12+y22-2yb1*y2+zb12+z22-2*zb1*z2＝d22 (2)
xb12+x32-2xb1*x3+yb12+y32-2yb1*y3+zb12+z32-2*zb1*z3＝d32 (3)
xb12+x42-2xb1*x4+yb12+y42-2yb1*y4+zb12+z42-2*zb1*z4＝d42 (4)
多项式(2)(3)(4)分别于(1)等式两边分别相减如下：
x22-x12-2xb1*(x1-x2)+y22-y12-2yb1*(y1-y2)+z22-z12-2*zb1*(z1-z2)＝d22-d12
x32-x12-2xb1*(x3-x2)+y32-y12-2yb1*(y1-y3)+z32-z12-2*zb1*(z1-z3)＝d32-d12
x42-x12-2xb1*(x1-x4)+y42-y12-2yb1*(y1-y4)+z42-z12-2*zb1*(z1-z4)＝d42-d12
令，
S1＝d22-d12+x12-x22+y12-y22+z12-z22
S2＝d32-d12+x12-x32+y12-y32+z12-z32
S3＝d42-d12+x12-x42+y12-y42+z12-z42
于是可以通过矩阵表示如下：
Figure BDA0003452833570000091
因此，B1坐标(xb1，yb1，zb1)，可以通过求解线性方程得到。类似的，可通过此方法计算B2(xb2，yb2，zb2)和B3(xb3，yb3，zb3)的坐标。根据三点确定平面的原理，即可计算出射线中心(z轴)与探测器平面在垂直方向上的交点。对于经过B1，B2，B3三点的平面有如下方程：
A(x-xb1)+B(x-yb1)+C(z-zb1)＝0
A(x-xb2)+B(x-yb2)+C(z-zb2)＝0
A(x-xb3)+B(x-yb3)+C(z-zb3)＝0
解线性方程即可得到A，B，C。有了平面方程之后，就可以很容易取得当x，y都为0时，z的值，从而确定射线中心与探测器所在平面的交点坐标。图5给出了XOZ平面的示意图，经过焦点O垂直向下的实线表示射线方向，与射线方向垂直的平面是焦点平面。探测器所在平面与射线方向会存在一个焦点，我们定义过这个焦点并且与射线垂直的平面叫目标探测器平面，而焦点到该平面的距离即SID，SID越大图像的几何度越好，图像越清晰。探测器被放置在这个平面并且射线中心经过探测器中心点意味着对中良好，曝光能够保证图像质量。
根据平面上距离关系有：
Figure BDA0003452833570000101
S1′＝ds22-ds12+xb12-xb22+yb12-yb22+zb12-zb22
S2′＝ds32-ds12+xb12-xb32+yb12-yb32+zb12-zb32
S3′＝A*xb1+B*yb1+C*zb1
其中，ds1，ds2，ds3分别表示B4与B1、B2、B3的距离。通过求解方程可以得到B4坐标，由于B1、B2、B3、B4的坐标都可以求解得到，且B1、B2、B3、B4正位于探测器的四个顶点处，因此，B1、B2、B3、B4的坐标可以作为探测器成像区域的坐标位置。可以理解的是，当探测器的多个定位点不在成像区域的顶点位置上时，同样可以通过多个定位点的坐标换算得到探测器成像区域的四个顶点的坐标，以得到探测器成像区域的坐标位置。此外，在射线中心(原点)的坐标和射线中心沿Z轴方向与探测器平面的交点的坐标已知的情况下，射线源到探测器的垂直距离SID也可以很容易的求解出来。
在一个实施例中，辅助摆位方法还可以包括以下步骤：首先以射线源的球管中心位置到探测器成像区域的垂直方向上的交点位置为目标探测器的中心位置，以平行于射线源的球管水平轴的方向为目标探测器的设置方向，确定目标探测器成像区域的坐标位置，然后根据射线源到探测器的垂直距离，将目标探测器成像区域的坐标位置转换为摄影图像中的目标探测器成像区域的坐标位置，最后对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置进行叠加显示。
在上述实施例中，如图5所示，射线中心沿Z轴方向与探测器平面的交点即为目标探测器的中心位置，平行于X轴的方向即为目标探测器的设置方向，通过这两个特征，即可以计算出目标探测器成像区域的坐标位置。进一步的，通过物理坐标系和图像坐标系之间的换算公式，可以得到摄影图像中的目标探测器成像区域的坐标位置。可以理解的是，当探测器被放置在目标探测器的位置上时，意味着射线源和探测器对中良好，曝光能够保证图像质量。进一步的，如图7所示，计算机设备可以在摄影图像中叠加显示探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置，以辅助操作人员随时调整探测器的位移偏差和角度偏差，最终实现射线源和探测器的准确对中。
在一个实施例中，辅助摆位方法还可以包括以下步骤：根据探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置，换算出探测器成像区域与目标探测器成像区域之间的角度偏差值和位移偏差值，然后对探测器成像区域与目标探测器成像区域之间的角度偏差值和位移偏差值进行显示和/或播报。在本实施例中，在确定出探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置之后，可以通过坐标值比对法，换算出探测器与目标探测器之间的角度偏差值和位移偏差值，然后通过对角度偏差值和位移偏差值进行显示和/或播报，就可以有效的提高射线源和探测器的对中准确度和对中效率。
在一个实施例中，步骤102中确定照射野区域的坐标位置的方法可以包括以下步骤：首先根据射线源的开口尺寸和射线源的球管中心位置的坐标位置，确定射线源开口区域的坐标位置，然后根据射线源开口区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离，通过预设的投影算法，得到照射野区域的坐标位置。在本实施例中，如图5所示，射线源的限束器组件需要具备开口尺寸的反馈，包括X方向铅页开口尺寸和Y方向铅页开口尺寸，已知球管焦点至X方向铅页和Y方向铅页的距离，就可以计算出射线在目标探测器所在平面的投影区域的尺寸，进而得到照射野区域的坐标位置。
在一个实施例中，步骤103中进行坐标转换的方法可以包括以下步骤：首先通过多点标定法，建立物理坐标系和像素坐标系之间的坐标转换函数，然后根据射线源到探测器的垂直距离，通过坐标转换函数，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置。
在上述实施例中，摄像头所采集到的图像中像素尺寸与设备的物理尺寸存在非线性关系，本实施例通过对已知尺寸目标标定校准，就可以建立摄像头采集到的图像与设备运动的物理坐标系之间的对应关系，即本实施例可以通过标定位置和像素尺寸建立图像与实际位置的对应关系，具体步骤如下：
(1)将射线源与探测器之间的距离调整为SID1(已知量)，并按照理想对中状态摆放射线源和探测器。
(2)通过摄像头采集该场景下的图像，并在图像中选择探测器的中心点、上下及左右边缘并记录像素坐标，根据记录信息得到SID1下探测器长度和宽度对应的像素数，并根据物理尺寸可得到单位物理尺寸对应的像素数量p1。
(3)将射线源与探测器调整成SID2(已知量)后重复步骤(2)，
(4)根据p1和p2以及SID1和SID2，按照p＝fA*pow(SID，fB)，拟合得到在任意SID下的单位物理尺寸对应的像素数量p，其中fA，fB按照以下公式(5)，(6)得到，
p1＝fA*pow(SID1，fB) (5)
p2＝fA*pow(SID2，fB) (6)
根据标定好的位置中心点位置，通过比例关系即可换算得到探测器四个位置点(B1，B2，B3，B4)在图像坐标系中的坐标，从而得到实际的成像区域。类似的也可以计算得到照射野、目标探测器在图像中的坐标信息。本实施例通过标定和非线性校正的方式实现了物理坐标与图像坐标系之间的变换，有效的降低了摄像头光路与射线光路设计一致性的要求。
进一步的，作为图1至图7所示方法的具体实现，本实施例提供了一种辅助摆位装置，如图8所示，该装置包括：探测器定位模块31、照射野定位模块32、图像采集模块33、信息融合模块34和信息显示模块35，其中：
探测器定位模块31，可用于获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离；
照射野定位模块32，可用于获取射线源的开口尺寸，并根据射线源的开口尺寸和射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置；
图像采集模块33，可用于获取射线源至探测器之间的摄影图像；
信息融合模块34，可用于根据射线源到探测器的垂直距离，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置；
信息显示模块35，可用于对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。
在具体的应用场景中，探测器定位模块31，具体可用于获取安装在射线源上的多个第一定位传感器和安装在探测器上的多个第二定位传感器之间的测距信息；根据多个第一定位器和多个第二定位器之间的测距信息，通过预设的定位算法，得到每个第一定位器和每个第二定位器之间的距离信息；根据每个第一定位器和每个第二定位器之间的距离信息，得到射线源与探测器之间的距离信息。其中，第一定位传感器的数量为至少四个，至少四个第一定位传感器位于不同的平面内，第二定位传感器的数量为至少三个，至少三个第二定位传感器位于相同的平面内。
在具体的应用场景中，探测器定位模块31，具体可用于在射线源和探测器所处的坐标位置上建立一个物理坐标系；根据射线源与探测器之间的距离信息，通过预设的空间定位算法，得到探测器上的定位点在物理坐标系上的第一坐标位置；根据探测器上的定位点在物理坐标系上的第一坐标位置和定位点在探测器上的第二坐标位置，确定探测器成像区域的坐标位置；根据射线源的球管中心位置到探测器成像区域的垂直距离，得到射线源到探测器的垂直距离。
在具体的应用场景中，探测器定位模块31，还可用于以射线源的球管中心位置到探测器成像区域的垂直方向上的交点位置为目标探测器的中心位置，以平行于射线源的球管水平轴的方向为目标探测器的设置方向，确定目标探测器成像区域的坐标位置；信息融合模块34，还可用于根据射线源到探测器的垂直距离，将目标探测器成像区域的坐标位置转换为摄影图像中的目标探测器成像区域的坐标位置；信息显示模块35，还可用于对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置进行叠加显示。
在具体的应用场景中，探测器定位模块31，还可用于根据探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置，确定探测器成像区域与目标探测器成像区域之间的角度偏差值和位移偏差值；信息显示模块35，还可用于对探测器成像区域与目标探测器成像区域之间的角度偏差值和位移偏差值进行显示和/或播报。
在具体的应用场景中，照射野定位模块32，具体可用于根据射线源的开口尺寸和射线源的球管中心位置的坐标位置，确定射线源开口区域的坐标位置；根据射线源开口区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离，通过预设的投影算法，得到照射野区域的坐标位置。
在具体的应用场景中，信息融合模块34，具体可用于通过多点标定法，建立物理坐标系和图像坐标系之间的坐标转换函数；根据射线源到探测器的垂直距离，通过坐标转换函数，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置。
需要说明的是，本实施例提供的一种辅助摆位装置所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图1至图7中的对应描述，在此不再赘述。
基于上述如图1至图7所示方法，相应的，本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述如图1至图7所示的辅助摆位方法。
基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该待识别软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。
基于上述如图1至图7所示的方法，以及图8所示的辅助摆位装置实施例，为了实现上述目的，本实施例还提供了一种辅助摆位的实体设备，具体可以为个人计算机、服务器、智能手机、平板电脑、智能手表、或者其它网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图1至图7所示的方法。
可选的，该实体设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(RadioFrequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)等。
本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种辅助摆位的实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述实体设备硬件和待识别软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它待识别软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，首先获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离，然后获取射线源的开口尺寸，并根据射线源的开口尺寸和射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置，进而获取射线源至探测器之间的摄影图像，并根据射线源到探测器的垂直距离，将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置，最后对摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。与现有技术相比，上述方法可以保证射线源和探测器摆位的准确性，提高探测器和射线源的摆位效率，并且减少由于曝光剂量不合适导致的图像质量差的问题。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种辅助摆位方法，其特征在于，所述辅助摆位方法应用于成像系统中，所述成像系统包括射线源和探测器，所述方法包括：
获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据所述射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离；
获取射线源的开口尺寸，并根据所述射线源的开口尺寸和所述射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置；
获取射线源至探测器之间的摄影图像，并根据所述射线源到探测器的垂直距离，将所述探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置；
对所述摄影图像以及所述摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取射线源与探测器之间的距离信息，包括：
获取安装在射线源上的多个第一定位传感器和安装在探测器上的多个第二定位传感器之间的测距信息；
根据所述多个第一定位器和所述多个第二定位器之间的测距信息，通过定位算法，得到每个所述第一定位器和每个所述第二定位器之间的距离信息；
根据每个所述第一定位器和每个所述第二定位器之间的距离信息，得到所述射线源与探测器之间的距离信息；
其中，所述第一定位传感器的数量为至少四个，所述至少四个第一定位传感器位于不同的平面内，所述第二定位传感器的数量为至少三个，所述至少三个第二定位传感器位于相同的平面内。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离，包括：
在射线源和探测器所处的空间位置上建立一个物理坐标系；
根据所述射线源与探测器之间的距离信息，通过预设的空间定位算法，得到探测器上的定位点在所述物理坐标系上的第一坐标位置；
根据所述探测器上的定位点在物理坐标系上的第一坐标位置和所述定位点在探测器上的第二坐标位置，确定探测器成像区域的坐标位置；
根据射线源的球管中心位置到所述探测器成像区域的垂直距离，得到射线源到探测器的垂直距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以射线源的球管中心位置到所述探测器成像区域的垂直方向上的交点位置为目标探测器的中心位置，以平行于射线源的球管水平轴的方向为目标探测器的设置方向，确定目标探测器成像区域的坐标位置；
根据所述射线源到探测器的垂直距离，将所述目标探测器成像区域的坐标位置转换为摄影图像中的目标探测器成像区域的坐标位置；
对所述摄影图像以及摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和目标探测器成像区域的坐标位置进行叠加显示。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述探测器成像区域的坐标位置和所述目标探测器成像区域的坐标位置，确定所述探测器成像区域与所述目标探测器成像区域之间的角度偏差值和位移偏差值；
对所述探测器成像区域与所述目标探测器成像区域之间的角度偏差值和位移偏差值进行显示和/或播报。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据射线源的开口尺寸和所述射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置，包括：
根据射线源的开口尺寸和射线源的球管中心位置的坐标位置，确定射线源开口区域的坐标位置；
根据所述射线源开口区域的坐标位置和所述射线源到探测器的垂直距离，通过预设的投影算法，得到照射野区域的坐标位置。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置之前，所述方法还包括：
通过多点标定法，建立物理坐标系和像素坐标系之间的坐标转换函数；
则所述根据射线源到探测器的垂直距离，将所述探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置，包括：
根据所述射线源到探测器的垂直距离，通过所述坐标转换函数，将所述探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置。
8.一种摆位辅助装置，其特征在于，所述装置包括：
探测器定位模块，用于获取射线源与探测器之间的距离信息，并根据所述射线源与探测器之间的距离信息，确定探测器成像区域的坐标位置和射线源到探测器的垂直距离；
照射野定位模块，用于获取射线源的开口尺寸，并根据所述射线源的开口尺寸和所述射线源到探测器的垂直距离，确定照射野区域的坐标位置；
图像采集模块，用于获取射线源至探测器之间的摄影图像；
信息融合模块，用于根据所述射线源到探测器的垂直距离，将所述探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置转换为摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和照射野区域的坐标位置；
信息显示模块，用于对所述摄影图像以及所述摄影图像中的探测器成像区域的坐标位置和/或照射野区域的坐标位置进行叠加显示。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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