CN114287955A - Ct三维图像生成方法、装置与ct扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CT三维图像生成方法、装置与CT扫描系统，其中，基于C型臂的CT三维图像生成方法，包括：获取二维荧光图像；所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；获取多组检测信息，所述检测信息用于表征第一标记物相对于所述检测设备的第一相对位姿，以及第二标记物相对于所述检测设备的第二相对位姿；所述第一标记物设置于C型臂上，所述第二标记物设置于床板上；针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿；基于所述多组二维荧光图像，以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

Description

CT三维图像生成方法、装置与CT扫描系统

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种CT三维图像生成方法、装置与CT扫描系统。

背景技术

计算机断层成像(CT)一般由专用CT系统执行，然而，CT系统成本高、尺寸较大不便于移动，在手术中使用该CT系统的难度较高。而C型臂类型的X射线荧光成像系统是一件相当低成本的、并在医院和诊所中被广泛应用的仪器，而且该成像系统便于移动，可以便捷地移至护理处或手术室中的患者处等。因此，基于传统的C型臂荧光成像系统的输出的二维荧光数据来获得CT类型的三维图像信息的图像生成系统，广泛的应用于各种诊室和手术室。

在相关技术中，常见的，可以先在受检者体内的待检测区域放置X射线不透明目标物，再通过C型臂进行探测得到二维荧光图像。然后，基于该C型臂探测到的二维荧光图像中不透明目标物的位姿而确定C型臂相对于受检者的位姿，进而基于此实现CT三维图像的重建。

然而，该方式下，由于需在受检者的待检测区域设置X射线不透明目标物，将会对受检者带来影响，同时，C型臂探测到的二维荧光图像的大小是有限的，为了保证X射线不透明目标物在二维荧光图像可见，将会不必要地缩小了受检者的待检测区域的范围。

发明内容

本发明提供一种CT三维图像生成方法、装置与CT扫描系统，以解决在受检者感兴趣区域设置X射线不透明目标物所带来的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于C型臂的CT三维图像生成方法，包括：

获取多组二维荧光图像；所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；

获取多组检测信息，所述多组检测信息是基于所述探测过程中检测设备采集到的数据而确定的，所述检测信息用于表征第一标记物相对于所述检测设备的第一相对位姿，以及第二标记物相对于所述检测设备的第二相对位姿；所述第一标记物设置于C型臂上，所述第二标记物设置于床板上；每组二维荧光图像对应于一组检测信息；

针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，所述目标相对位姿为所述C型臂与所述床板之间的相对位姿；

基于所述多组二维荧光图像，以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

可选的，所述检测设备为深度相机；

所述深度相机用于在所述探测过程中采集包含所述第一标记物和第二标记物的图像数据；

所述检测信息为基于所述图像数据得到的。

可选的，所述检测信息包括基于所述检测设备建立的检测坐标系下的点云数据，所述点云数据包括用于表征所述第一标记物的第一点云，以及用于表征所述第二标记物的第二点云；

确定所述第一相对位姿和第二相对位姿的方法，包括：

基于所述第一点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第一相对位姿；

基于所述第二点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第二相对位姿。

可选的，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，包括：获取第一固定位姿与第二固定位姿，所述第一固定位姿为所述第一标记物相对于所述C型臂的位姿，所述第二固定位姿为所述第二标记物相对于所述床板的位姿；

基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿。

可选的，基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿，包括：

根据所述第一相对位姿与所述第一固定位姿，确定所述C型臂相对于所述深度相机的位姿，得到第三相对位姿；

根据所述第二相对位姿与所述第二固定位姿，确定所述床板相对于所述深度相机的位姿，得到第四相对位姿；

根据所述第三相对位姿与所述第四相对位姿，确定所述目标相对位姿。

可选的，所述第一固定位姿表征为以所述第一标记物为基准的第一坐标系，相对于以所述C型臂为基准的C型臂坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第二固定位姿表征为以所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于以床板为基准的床板坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第一相对位姿表征为所述第一坐标系相对于检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；所述检测坐标系是基于所述检测设备建立的；

所述第二相对位姿表征为所述第二坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第三相对位姿表征为所述C型臂坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第四相对位姿表征为：所述床板坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述目标相对位姿表征为所述C型臂坐标系相对于所述床板坐标系的旋转矩阵与平移矩阵。

可选的，所述探测的过程中，所述C型臂是运动的；通过如下方法确定所述二维荧光图像与所述检测信息的对应关系：

确定每组二维荧光图像的探测时间；

确定每组检测信息的检测时间，所述检测时间与所述检测设备进行数据采集的时间一致；

针对每组二维荧光图像，确定检测时间与该组二维荧光图像的探测时间匹配的检测信息，将该检测信息对应的目标相对位姿确定为该组二维荧光图像对应的目标相对位姿。

可选的，基于所述多组二维荧光图像、以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像，包括：

基于任一二维荧光图像对应的目标相对位姿，确定采集所述任一二维荧光图像时所述C型臂中荧光探测器的探测角度；

基于所述探测角度，将所述任一二维荧光图像中位置点的取值投影到指定三维空间；

基于所述指定三维空间中各位置点累积的取值，形成所述CT三维图像。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于C型臂的CT三维图像生成装置，包括：

第一获取模块，用于获取多组二维荧光图像；所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；

第二获取模块，用于获取所述探测过程中的多组检测信息，所述检测信息用于表征第一标记物相对于检测设备的第一相对位姿，以及第二标记物相对于所述检测设备的第二相对位姿；所述第一标记物设置于C型臂上，所述第二标记物设置于床板上；每组二维荧光图像对应于一组检测信息；

目标位姿确定模块，针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，所述目标相对位姿被用于表征所述C型臂与所述床板之间的相对位姿；

重构模块，用于基于所述多组二维荧光图像、以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器与存储器，

所述存储器，用于存储代码；

所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现第一方面及其可选方案涉及的方法。

根据本发明的第四方面，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第一方面及其可选方案涉及的方法。

根据本发明的第五方面，提供了一种CT扫描系统，包括：C型臂、设于所述C型臂的第一标记物、检测设备、床板、设于所述床板的第二标记物，以及数据处理装置；

所述C型臂用于探测所述床板上的目标对象，得到二维荧光图像；

所述数据处理装置用于执行第一方面及其可选方案所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法。

本发明提供的基于C型臂的CT三维图像生成方法、装置、电子设备、存储介质和系统，通过检测设备的检测信息，可追踪两个标记物的位姿，据此可获得C型臂相对于床板的目标相对位姿(对应能体现出C型臂相对于目标对象的位姿)，并且以此为依据，可准确地重建获得CT三维图像，该过程中，无需在目标对象的体内设置目标物，相较而言，本发明可避免因此而对人体带来的影响。

同时，因为无需在体内设置目标物，受检者的待检测区域可不再局限于体内那些能够设置目标物的位置，进而，C型臂探测二维荧光图像时，无需保证目标物在二维荧光图像可见，有助于更自由地选择待检测区域，即：扩大了待检测区域的可选范围。

此外，由于第一标记物、第二标记物分别设于C型臂与床板，其位姿变化的方式比较简单和固定，并不会随人身体的变化而变化，相较而言，对于设于人体内的目标物，若需确定其位姿，则需考虑人体的体态位姿、体内气管随呼吸的变化等等，且还会涉及其他各种不确定因素，可见，本发明中，因为标记物运动方式比目标物简单、稳定，在位姿计算时，可带来算法简单，精度较高等积极效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一示例性的实施例中基于C型臂的CT三维图像生成系统的构造示意图；

图2是本发明另一示例性的实施例中基于C型臂的CT三维图像生成系统的构造示意图；

图3是本发明一示例性的实施例中基于C型臂的CT三维图像生成方法的流程示意图；

图4是本发明一示例性的实施例中计算所述目标位姿信息的流程示意图；

图5是本发明另一示例性的实施例中计算所述目标位姿信息的流程示意图；

图6是本发明一示例性的实施例中重建CT三维图像的流程示意图；

图7是本发明一示例性的实施例中确定适配相对位姿的流程示意图；

图8是本发明另一示例性的实施例中重建CT三维图像的流程示意图；

图9是本发明一示例性的实施例中基于C型臂的CT三维图像生成装置的程序模块示意图；

图10是本发明一示例性的实施例中电子设备的构造示意图。

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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参考图1，本发明实施例提供了一种基于C型臂的CT三维图像生成系统，包括：C型臂101、设于所述C型臂的荧光探测器102与第一标记物106、检测设备103、床板106、设于所述床板105的第二标记物107，以及数据处理装置104；

所述C型臂101用于探测所述床板105上的目标对象，得到二维荧光图像；具体的，在探测的过程中，C型臂101相对于所述床板105运动(例如绕一个轴或多个轴的旋转运动)，在运动的过程中，可利用C型臂101上的荧光探测器102探测目标对象，从而得到二维荧光图像；即：所述荧光探测器102用于：在所述C型臂101相对于所述床板105运动时探测所述床板105上的目标对象，得到二维荧光图像；即：所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；第一标记物可设于C型臂101的荧光探测器102，也可设于C型臂101的未设置荧光探测器102的部分。

同时，C型臂101上安装有X射线光源108，X射线源穿透目标对象的人体后，荧光探测器102可对人体成像，得到二维荧光图像。光源108和荧光探测器102随着C型臂101的旋转运动而变化位置时，可以探测不同方位下的二维荧光图像。

所述检测设备103可理解为：其所采集到的数据可用于确定检测信息，检测信息可理解为能表征出第一标记物、第二标记物的位姿的任意信息；

进一步举例中，检测设备103可以为深度相机，深度相机所检测到的数据例如为图像数据，即：所述深度相机用于在所述探测过程中采集记载所述第一标记物和第二标记物的图像数据，在C型臂运动的整个过程中，深度相机可以一定频率采集到多组图像数据，从而形成图像数据的序列；

所述图像数据中记录了所述第一标记物与所述第二标记物；具体的，深度相机可以在所述C型臂101相对于所述床板105运动时，采集目标视野的图像，所述目标视野中包含所述第一标记物106与所述第二标记物107；此外，目标视野可包含完整的床板105与完整的C型臂101，也可仅包含部分床板105和/或部分C型臂101；

进而，深度相机可以为任意能够对目标视野内的实体部分进行深度探测的设备或设备的组合，图像数据可以包括深度图像，深度图像中的像素点可体现出目标视野内对应位置的深度，其中的深度也可理解为相对于深度相机的距离。部分举例中，图像数据也可包括目标视野的二维的RGB图像。

检测设备103中，例如可以配置有红外传感器、微波传感器、超声传感器等至少之一传感器，进而，通过该类传感器，可测得所述深度。

检测设备103(或者数据处理装置104)，还可配置有基于深度而构建检测信息的功能，即：所述检测信息是所述探测的过程中基于检测设备检测到的，具体的，检测信息可以是深度相机或数据处理装置基于深度相机采集到的图像数据(例如深度图像)而构建的；所述检测信息能表征出所述第一标记物相对于所述深度相机的第一相对位姿，以及所述第二标记物相对于所述深度相机的第二相对位姿；此外，每组图像数据可对对应一组检测信息，进而，不同组检测信息可理解为表征出对应标记物不同时间的相对位姿；

其中一种实施方式中，所述检测信息包括基于所述检测设备建立的检测坐标系下的点云数据，所述点云数据包括表征所述第一标记物的第一点云，以及：表征所述第二标记物的第二点云；此外，也可包括目标视野内其他物件的点云，在实际处理的过程中，也可将其他点云滤除，而提取出第一点云、第二点云。通过第一点云与第二点云可体现出第一标记物、第二标记物的位姿，从而为第一相对位姿、第二相对位姿的确定提供充分的依据；

此外，部分举例中，若深度相机还具有推算指定对象(例如第一标记物、第二标记物)位姿的功能，则检测信息可以为第一相对位姿、第二相对位姿本身。

本发明实施例中，每组二维荧光图像对应于一组检测信息，该对应关系可基于时间线索而确定，例如二维荧光图像所对应的检测信息为相同或相近时间采集到的目标图像的检测信息。

所述数据处理装置104用于执行本发明实施例提供的基于C型臂的CT三维图像生成方法。具体的，数据处理装置104可以为能够实现数据处理的任意设备或设备的组合。

其中的第一标记物、第二标记物，可以为任意形态的标记物，其形状、材质、颜色等可以根据需求而任意变化。一种举例中，若所述第一标记物和所述第二标记物的材质为可以发光或者反光的材质，则所述目标图像还可以通过红外传感器获得。

图2所示实施例中的C型臂201，以及其中的荧光探测器202、第一标记物203，相同或相似于图1所示实施例中的C型臂101、荧光探测器102与第一标记物106，图2所示实施例中的床板205与其中的第二标记物206可参照图1所示实施例中的床板105与第二标记物107相同或相似，图2所示实施例中的数据处理装置207相同或相似于图1所示实施例中的数据处理装置104，对于相同或相似的内容，在此不再赘述。

图2所示的实施例中，数据处理装置207还可连接显示器209、键盘208等设备，其中集成有内存设备、硬盘、中央处理器，进而，数据处理装置207、显示器209、键盘208等可形成用于实现数据处理的工作站。

图3所示的实施例中，提供了一种基于C型臂的CT三维图像生成方法，其可应用于数据处理装置，包括：

S301：获取多组二维荧光图像；

S302：获取多组检测信息；

S303：针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿；

所述目标相对位姿被用于表征所述C型臂与所述床板之间的相对位姿；具体的，C型臂的位姿可通过以C型臂为基准的C型臂坐标系来体现，床板的位姿可通过以床板为基准的床板坐标系来体现，进而，C型臂坐标系与床板坐标系之间的转换矩阵表征出目标相对位姿；

与之类似的，本说明书所提及的第一相对位姿具体可以为第一标记物为基准的第一坐标系与检测设备的检测坐标系之间的转换矩阵，进而，在确定第一相对位姿时，可以基于所述第一点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并以此作为所述第一相对位姿；

与之类似的，本说明书所提及的第二相对位姿具体可以为第二标记物为基准的第二坐标系与检测设备的检测坐标系之间的转换矩阵，进而，在确定第二相对位姿时，可以基于所述第二点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并以此作为所述第一相对位姿；

其中一种实施例中，可利用

表示N坐标系相对于M坐标系的转换矩阵，并利用该转换矩阵表征出N坐标系相对于M坐标系的位姿，其中

表示N坐标系转换到M坐标系的旋转矩阵(也可理解为N坐标系相对于M坐标系的旋转矩阵)，

表示N坐标系到M坐标系的平移矩阵(也可理解为N坐标系相对于M坐标系的平移矩阵)，

表示N坐标系转换到M坐标系的转换矩阵，其中包括了旋转矩阵

与平移矩阵

则：

目标相对位姿(及其他相对位姿、固定位姿)均可利用类似的形式来表征；

S304：基于所述多组二维荧光图像，以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

其中的CT三维图像，可理解为能够对目标对象中相应部位的三维形态进行描述的任意图像；其可以为3D图像，也可以为2D图像。

以上方案中，通过深度相机的目标图像，可追踪两个标记物的位姿，据此可获得C型臂相对于床板的目标相对位姿(对应能体现出C型臂相对于目标对象的位姿)，并且以此为依据，可准确地重建获得CT三维图像，该过程中，无需在目标对象的体内设置目标物，相较而言，本发明可避免因此而对人体带来的影响，也不会对待检测区域的选择带来限制，还可起到算法简单、保障精度等技术效果。

一种实施例中，请参考图4，若检测信息包括本说明书所提及的点云数据，则：确定所述第一相对位姿和第二相对位姿的方法，包括：

S401：基于所述第一点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第一相对位姿；

S402：基于所述第二点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第二相对位姿。

第一相对位姿与第二相对位姿可准确体现出对应标记物相对于深度相机的位置与姿态，因为第一标记物设于C型臂，第二标记物设于床板，第一相对位姿与第二相对位姿可体现出C型臂与床板之间的位姿，进而，以第一相对位姿与第二相对位姿为依据，可保障目标相对位姿的准确性；

基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿的过程，包括：

S403：获取第一固定位姿与第二固定位姿；

所述第一固定位姿为所述第一标记物相对于所述C型臂的位姿，所述第二固定位姿被用于表征所述第二标记物相对于所述床板的位姿；所述第一固定位姿与所述第二固定位姿这两个位姿信息可以是由所述第一标记物和所述第二标记物在安装时的位置确定的，例如可在使用之前预先标定出第一固定位姿与第二固定位姿。该标定过程可例如：在第一标记物上取多个点，计算出该些点在床板坐标系的坐标、第一坐标系的坐标，进而，可基于该些坐标标定出第一固定位姿，基于同样的原理，可标定出第二固定位姿。

所述第一固定位姿表征为所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述C型臂为基准的C型臂坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)；所述第二固定位姿表征为所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于床板为基准的床板坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)；

一种举例中，第一标记物的第一坐标系相对于C型臂的C型臂坐标系的转换矩阵(表征了第一固定位姿)可以表示为

可见，其中的1标识了第一坐标系，其中的C标识了C臂机坐标系；即：

表征了所述第一固定位姿的旋转矩阵；

表征了所述第一固定位姿的平移矩阵；

表征了所述第一固定位姿的转换矩阵；

一种举例中，第二标记物的第二坐标系相对于床板的床板坐标系的转换矩阵(表征了第二固定位姿)可以表示为

可见，其中的2标识了第二坐标系，其中的B标识了床板坐标系；即：

表征了所述第二固定位姿的平移矩阵，

表征了所述第二固定位姿的旋转矩阵；

表征了所述第二固定位姿的转换矩阵；

S404：基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿。

所述第一相对位姿表征为所述第一坐标系相对于所述检测坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)；进而，第一标记物的第一坐标系相对于深度相机的检测坐标系的转换矩阵(表征了第一相对位姿)可表示为

其中的A表示了检测坐标系，1表示了第一坐标系；即：

表征了所述第一相对位姿的旋转矩阵，

表征了所述第一相对位姿的平移矩阵；

表征了所述第一相对位姿的转换矩阵；

所述第二相对位姿表征为所述第二坐标系相对于所述检测坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)；进而，第二标记物的第二坐标系相对于深度相机的检测坐标系的转换矩阵(表征了第二相对位姿)可表示为

其中的A表示了检测坐标系，2表示了第二坐标系；即：

表征了所述第二相对位姿的旋转矩阵，

表征了所述第二相对位姿的平移矩阵，

表征了所述第二相对位姿的转换矩阵。

目标相对位姿可表征为所述C型臂坐标系相对于所述床板坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)，进而，C型臂坐标系相对于床板坐标系的转换矩阵(表征了目标相对位姿)可表示为

其中的C表示了C型臂坐标系，B表示了床板坐标系；即：

表征了所述目标相对位姿的旋转矩阵，

表征了所述目标相对位姿的平移矩阵，

表征了所述目标相对位姿的转换矩阵。

以上方案中，为目标相对位姿的计算提供了一种可行的计算方式，保障了计算结果的准确性。

其中一种实施例中，请参考图5，基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿，包括：

S501:根据所述第一相对位姿与所述第一固定位姿，确定所述C型臂相对于所述深度相机的第三相对位姿；

所述第三相对位姿表征为所述C型臂坐标系相对于所述检测坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)，进而，C型臂坐标系相对于检测坐标系的转换矩阵(表征了第三相对位姿)可表示为

其中的C表示了C型臂坐标系，A表示了检测坐标系；即：

表征了所述第三相对位姿的旋转矩阵，

表征了所述第三相对位姿的平移矩阵，

表征了所述第三相对位姿的转换矩阵。第三相对位姿可以通过以下公式得到：

S502：根据所述第二相对位姿与所述第二固定位姿，确定所述床板相对于所述深度相机的第四相对位姿；

所述第四相对位姿表征为所述床板坐标系相对于所述检测坐标系的转换矩阵(包括旋转矩阵与平移矩阵)，进而，床板坐标系相对于检测坐标系的转换矩阵(表征了第四相对位姿)可表示为

其中的B表示了床板坐标系，A表示了检测坐标系；即：

表征了所述第四相对位姿的旋转矩阵，

表征了所述第四相对位姿的平移矩阵，

表征了所述第四相对位姿的转换矩阵。第四相对位姿可以通过以下公式得到：

S503：根据所述第三相对位姿与所述第四相对位姿，确定所述目标位姿信息。

目标相对位姿(即

)可以通过以下公式计算得到：

以上方案中，通过矩阵的旋转和平移变换，基于所述第一标记物的第一相对位姿与所述第二标记物的第二相对位姿进行位姿变换，进而得到所述目标相对位姿，在此基础上，可以基于所述目标相对位姿与所述二维荧光图像进行三维图像重建，保障了基于C型臂的CT三维图像生成的可实施性。

其他实施方式中，也可先基于第一相对位姿与第二相对位姿计算出第一标记物与第二标记物之间的标记物相对位姿，然后结合标记物相对位姿、第一固定位姿、第二固定位姿而转换得到目标相对位姿。

其中一种实施例中，由于探测的过程中，C型臂是运动的，进而，在C型臂运动至不同位置的过程中，可不断得到二维荧光图像与图像数据(或图像数据与检测信息)，每组目标图像可对应一组检测信息，每组检测信息可对应确定目标相对位姿，故而：

请参考图6，通过如下方法确定所述二维荧光图像与所述检测信息的对应关系：

S601:确定每组二维荧光图像的探测时间；

S602：确定每组所述检测信息的检测时间；

其中的探测时间，可理解为探测到对应一组二维荧光图像的时间；

其中的检测时间，可理解为与检测设备进行数据采集的时间一致，例如，每组检测信息的检测时间可以指检测设备采集到该检测信息所对应的图像数据的时间。

由于目标图像的采集频率、速度等未必与二维荧光图像的采集频率、速度相匹配，传输、成像过程中，因处理时间、传输时间的差异，也会对探测时间、位姿时间带来影响，进而，二维荧光图像与目标图像无法保障做到一一对应，然而，在重建CT三维图像时，需获悉各二维荧光图像究竟是在什么姿态下采集到的，为满足该需求，步骤S601与步骤S602之后，还可包括：

S603:针对每组二维荧光图像，确定检测时间与该组二维荧光图像的探测时间匹配的检测信息，将该检测信息对应的目标相对位姿确定为该组二维荧光图像对应的目标相对位姿以上方案中，可通过探测时间、检测时间所提供的时间线索而为二维荧光图像找到二维荧光图像对应的位姿，进而，成像得到三维图像时，针对每个二维荧光图像而使用的相对位姿是准确适配的，有效保障了三维图像的准确性。

请参考图7，针对每组二维荧光图像，将检测时间与该组二维荧光图像的探测时间匹配的目标相对位姿，确定为该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，包括：

S701:确定任一二维荧光图像的探测时间作为目标探测时间；

S702:在所有检测时间中，确定最接近所述目标探测时间的目标检测时间；

S703:确定所述目标探测时间对应的目标相对位姿作为所述任一二维荧光图像对应的目标相对位姿。

其中，步骤S702的一种举例中，可计算各检测时间与目标探测时间的差值，从而选择差值最小的检测时间作为目标检测时间；

再一举例中，若第N个探测时间对应的目标检测时间为第M个检测时间，那么在确定第N+1个探测时间对应的目标位姿时间时(即以第N+1个探测时间为目标探测时间)，可取第M个检测时间之后一定范围内的多个检测时间，计算该多个检测时间与此时目标探测时间的差值，从而选择差值最小的位姿时间作为目标检测时间。

可见，以上方案中，以探测时间与检测时间的时间上的接近程度为依据，在所述目标图像中的时间戳中，找到最接近所述目标探测时间的目标位姿时间，进而，以该目标位姿时间对应的目标相对位姿作为所述任一二维荧光图像对应的适配相对位姿，从而保障了CT三维图像重建的准确性。

请参考图8，基于所述多组二维荧光图像，以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像，包括：

S801:基于任一二维荧光图像对应的适配相对位姿，确定采集所述任一二维荧光图像时所述荧光探测器的探测角度；

S802:基于所述探测角度，将所述任一二维荧光图像中位置点的取值投影到指定三维空间；

其中的投影例如可基于二维傅立叶变换实现；

S803:基于所述指定三维空间中各位置点累积的取值，形成所述三维图像。

以上过程可视作FDK锥形束图像重建算法的一种实现方式，进而，采用FDK锥形束算法时，可以根据所述二维荧光图像及其适配的相对位姿重建所述CT三维图像。

FDK锥形束图像重建算法是专门为锥形束圆形焦点轨道而设计的三维图像重建算法，本领域任意可选的FDK锥形束图像重建算法的实现方式，均可作为以上方案的一种举例。同时，本发明实施例也不排除采用其他算法而实现CT三维图像的重建。

请参考图9，本实施例中基于C型臂的CT三维图像生成装置900，包括：

第一获取模块901，用于获取多组二维荧光图像；所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；

第二获取模块902，用于获取所述探测过程中的多组检测信息，所述检测信息用于表征第一标记物相对于检测设备的第一相对位姿，以及第二标记物相对于所述检测设备的第二相对位姿；所述第一标记物设置于C型臂上，所述第二标记物设置于床板上；每组二维荧光图像对应于一组检测信息；目标位姿确定模块903，用于针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，所述目标相对位姿被用于表征所述C型臂与所述床板之间的相对位姿；

重建模块904，用于基于所述多组目标相对位姿，以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

可选的，确定所述第一相对位姿和第二相对位姿的方法，包括：

基于所述第一点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第一相对位姿；

基于所述第二点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第二相对位姿。

可选的，目标相对位姿模块903，具体用于：

获取第一固定位姿与第二固定位姿，所述第一固定位姿为所述第一标记物相对于所述C型臂的位姿，所述第二固定位姿为所述第二标记物相对于所述床板的位姿；

基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿。

可选的，目标相对位姿模块903，具体用于：

基于所述第一相对位姿与所述第一固定位姿，确定所述C型臂相对于所述深度相机的第三相对位姿；

基于所述第二相对位姿与所述第二固定位姿，确定所述床板相对于所述深度相机的第四相对位姿；

基于所述第三相对位姿与所述第四相对位姿，确定所述目标相对位姿。

可选的，所述探测的过程中，所述C型臂是运动的；

通过如下方法确定所述二维荧光图像与所述检测信息的对应关系：

确定每组二维荧光图像的探测时间；

确定每组所述检测信息的检测时间，所述检测时间与所述检测设备进行数据采集的时间一致；

针对每组二维荧光图像，将检测时间与该组二维荧光图像的探测时间匹配的目标相对位姿，确定为该组二维荧光图像对应的目标相对位姿。

所述重建模块904，具体用于：

基于任一二维荧光图像对应的目标相对位姿，确定采集所述任一二维荧光图像时所述C型臂中荧光探测器的探测角度；

基于所述探测角度，将所述任一二维荧光图像中位置点的取值投影到指定三维空间；

基于所述指定三维空间中各位置点累积的取值，形成所述CT三维图像。

请参考图10，提供了一种电子设备1000，包括：

处理器1001；以及，

存储器1002，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器1001配置为经由执行所述可执行指令来执行以上所涉及的方法。

处理器1001能够通过总线1003与存储器1002通讯。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，包括：

获取多组二维荧光图像；所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；

获取多组检测信息，所述多组检测信息是基于所述探测过程中检测设备采集到的数据而确定的，所述检测信息用于表征第一标记物相对于所述检测设备的第一相对位姿，以及第二标记物相对于所述检测设备的第二相对位姿；所述第一标记物设置于C型臂上，所述第二标记物设置于床板上；每组二维荧光图像对应于一组检测信息；

针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，所述目标相对位姿为所述C型臂与所述床板之间的相对位姿；

基于所述多组二维荧光图像，以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

2.根据权利要求1所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，

所述检测设备为深度相机；

所述深度相机用于在所述探测过程中采集包含所述第一标记物和第二标记物的图像数据；

所述检测信息为基于所述图像数据得到的。

3.根据权利要求1所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，

所述检测信息包括基于所述检测设备建立的检测坐标系下的点云数据，所述点云数据包括用于表征所述第一标记物的第一点云，以及用于表征所述第二标记物的第二点云；

确定所述第一相对位姿和第二相对位姿的方法，包括：

基于所述第一点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第一标记物为基准的第一坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第一相对位姿；

基于所述第二点云在所述检测坐标系下的分布位置，计算以所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，并将该旋转矩阵和平移矩阵作为所述第二相对位姿。

4.根据权利要求1所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，包括：

获取第一固定位姿与第二固定位姿，所述第一固定位姿为所述第一标记物相对于所述C型臂的位姿，所述第二固定位姿为所述第二标记物相对于所述床板的位姿；

基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿。

5.根据权利要求4所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，基于所述第一固定位姿、所述第二固定位姿、所述第一相对位姿与所述第二相对位姿，计算所述目标相对位姿，包括：

根据所述第一相对位姿与所述第一固定位姿，确定所述C型臂相对于所述检测设备的第三相对位姿；

根据所述第二相对位姿与所述第二固定位姿，确定所述床板相对于所述检测设备的第四相对位姿；

根据所述第三相对位姿与所述第四相对位姿，确定所述目标相对位姿。

6.根据权利要求5所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，

所述第一固定位姿表征为以所述第一标记物为基准的第一坐标系，相对于以所述C型臂为基准的C型臂坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第二固定位姿表征为以所述第二标记物为基准的第二坐标系相对于以床板为基准的床板坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第一相对位姿表征为所述第一坐标系相对于检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；所述检测坐标系是基于所述检测设备建立的；

所述第二相对位姿表征为所述第二坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第三相对位姿表征为所述C型臂坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述第四相对位姿表征为：所述床板坐标系相对于所述检测坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；

所述目标相对位姿表征为所述C型臂坐标系相对于所述床板坐标系的旋转矩阵与平移矩阵。

7.根据权利要求1所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，所述探测的过程中，所述C型臂是运动的；通过如下方法确定所述二维荧光图像与所述检测信息的对应关系：

确定每组二维荧光图像的探测时间；

确定每组所述检测信息的检测时间，所述检测时间与所述检测设备进行数据采集的时间一致；

针对每组二维荧光图像，确定检测时间与该组二维荧光图像的探测时间匹配的检测信息，将该检测信息对应的目标相对位姿确定为该组二维荧光图像对应的目标相对位姿。

8.根据权利要求1所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法，其特征在于，基于所述多组二维荧光图像、以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像，包括：

基于任一二维荧光图像对应的目标相对位姿，确定采集所述任一二维荧光图像时所述C型臂中荧光探测器的探测角度；

基于所述探测角度，将所述任一二维荧光图像中位置点的取值投影到指定三维空间；

基于所述指定三维空间中各位置点累积的取值，形成所述三维图像。

9.一种基于C型臂的CT三维图像生成装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取多组二维荧光图像；所述二维荧光图像是所述C型臂的荧光探测器探测床板上的目标对象而得到的；

第二获取模块，用于获取所述探测过程中的多组检测信息，所述检测信息用于表征第一标记物相对于检测设备的第一相对位姿，以及第二标记物相对于所述检测设备的第二相对位姿；所述第一标记物设置于C型臂上，所述第二标记物设置于床板上；每组二维荧光图像对应于一组检测信息；

目标位姿确定模块，用于针对每组二维荧光图像，基于与该组二维荧光图像对应的检测信息，确定该组二维荧光图像对应的目标相对位姿，所述目标相对位姿为所述C型臂与所述床板之间的相对位姿；

重建模块，用于基于所述多组二维荧光图像、以及每组二维荧光图像对应的目标相对位姿，重建所述目标对象的三维图像。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器与存储器，

所述存储器，用于存储代码；

所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至8任意之一所述的方法。

11.一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1至8任意之一所述的方法。

12.一种CT扫描系统，其特征在于，包括：C型臂、设于所述C型臂的第一标记物、检测设备、床板、设于所述床板的第二标记物，以及数据处理装置；

所述C型臂用于探测所述床板上的目标对象，得到二维荧光图像；

所述数据处理装置用于执行权利要求1至8任一项所述的基于C型臂的CT三维图像生成方法。

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