CN114699097A - 射线成像系统及射线成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射线成像系统及射线成像方法，射线成像系统包括射线源组件、探测器、摄像模块、驱动机构及处理器，其中，摄像模块包括安装在射线源组件上的彩色摄像头和深度摄像头；射线源组件与探测器之间的区域被配置为容置待成像的被检体；摄像模块被配置为对被检体采集带有深度信息的彩色图像；处理器被配置为识别被检体在彩色图像中的位置，并结合深度信息，以生成驱动指令并将其发送给驱动机构；驱动机构被配置为根据驱动指令来驱动射线源组件和/或探测器；响应于驱动机构完成驱动动作，触发射线源组件射出射线束。本发明引导目标成像部位移动到正对X射线源且距离恰当的位置，为X辐射范围和X辐射剂量最小化提供位置基础。

Description

射线成像系统及射线成像方法

技术领域

本发明涉及医学影像设备领域，尤其涉及一种射线成像系统及射线成像方法。

背景技术

X射线成像的原理为X射线管产生的X射线透过被检体后到达探测器，探测器将接收到的X光信号转换为电信号，进而得到射线成像结果。

目前的利用X射线成像装置对被检者进行拍片时，需要医护人员根据被检体的检测部位，将X射线成像装置的束光器移动至与检测部位相对的位置。

现有技术中缺少一种引导X射线束光器至目标位置的技术，来降低医护人员对其人工引导过程中的误差或者出错概率。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用彩色摄像头和深度摄像头对被检体成像得到彩色深度图像，进而引导束光器及其叶片移动，使得X射线曝光在待检测部位。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种射线成像系统，包括射线源组件、探测器、摄像模块、驱动机构及处理器，其中，所述摄像模块包括彩色摄像头和深度摄像头，所述摄像模块安装在所述射线源组件上；所述摄像模块与处理器的信号输入端电连接，所述射线源组件、驱动机构分别与处理器的信号输出端电连接；

所述射线源组件被配置为向所述探测器方向射出射线束，所述射线源组件与所述探测器之间的区域被配置为容置待成像的被检体；

所述摄像模块被配置为对所述被检体进行成像，得到该被检体的带有深度信息的彩色图像；

所述处理器被配置为识别所述被检体在彩色图像中的位置，并结合所述深度信息，以生成驱动指令并将其发送给所述驱动机构，所述驱动指令包括驱动方向和驱动行程；

所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来驱动所述射线源组件和/或探测器；

响应于所述驱动机构完成驱动动作，所述处理器向所述射线源组件发送触发指令，以使所述射线源组件射出射线束。

进一步地，所述驱动指令包括在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程；所述处理器通过以下步骤生成所述驱动指令：

确定所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离和方向；

根据所述深度信息，确定图像中距离与现实距离的换算比例；

将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离换算成现实距离，以作为所述在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程。

进一步地，所述被检体与所述探测器相互独立，且所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来同时驱动所述射线源组件和探测器，其中，所述驱动方向与将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的方向相反；或者，

所述被检体与所述探测器联动，且所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来驱动所述探测器，其中，所述驱动方向与将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的方向相同。

进一步地，所述驱动指令包括在所述探测器与射线源组件相对靠近或远离方向上的驱动行程；所述处理器预存有射线成像部位与对应的照射距离的映射表；

所述处理器还被配置为获取所述被检体的目标成像部位，并通过所述映射表查询对应的照射距离；

计算所述照射距离的查询结果及深度信息之间的距离差值，得到所述探测器与射线源组件相对靠近或远离方向上的驱动行程，若所述照射距离的查询结果大于深度信息，则所述驱动方向为所述探测器与射线源组件相对远离的方向；若所述照射距离的查询结果小于深度信息，则所述驱动方向为所述探测器与射线源组件相对靠近的方向。

进一步地，所述射线源组件包括X-射线球管及束光器，其中，所述束光器被配置为调节所述X-射线球管射出的射线束的照射野，所述摄像模块的镜头视场中轴线与所述射线束的轴心线平行、邻近或重合；所述束光器的配置方法包括：

调节所述目标成像部位在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程，使所述目标成像部位相对于所述射线束轴心方向的偏离距离小于1 cm；

将所述射线源组件与被检体的目标成像部位之间的距离调节为与所述照射距离的查询结果偏差小于5 cm；

确定所述X-射线球管射出的射线束的照射野能够覆盖所述目标成像部位的最小限值；

按照所确定的最小限值来调节所述束光器。

进一步地，所述被检体的带有深度信息的彩色图像通过以下步骤获取：

S1、利用相对固定的彩色摄像头和深度摄像头对成像目标进行图像采集，分别得到第一彩色图像信息和第一深度图像信息；

S2、获取所述彩色摄像头与深度摄像头之间的配准参数；

S3、利用所述配准参数计算所述第一深度图像信息在所述第一彩色图像中的对应坐标，以确定所述第一彩色图像中各个坐标处的深度信息；

其中，步骤S2中的所述配准参数通过以下配准步骤被预先确定：

S21、将待配准的彩色摄像头和深度摄像头安装在标定装置的一端，将标定板安装在所述标定装置的另一端；

S22、调节所述标定装置以使两个摄像头与所述标定板相对设置，且两个摄像头的视野覆盖所述标定板；

S23、触发彩色摄像头以得到第二彩色图像，及触发深度摄像头以得到第二深度图像；

S24、根据所述标定板的角点特征，分别对所述第二彩色图像和第二深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息；

S25、根据所述彩色摄像头和深度摄像头的相机内参，结合N点透视算法，计算所述第二深度图像的三维角点信息向第二彩色图像的二维角点信息转换的矩阵参数，得到所述配准参数。

进一步地，步骤S25中的相机内参由厂商提供，或者，通过以下步骤预先计算得到所述彩色摄像头的内参和深度摄像头的内参：

选取标定板，随意调节所述标定装置，并利用彩色摄像头和深度摄像头分别在不同位置和/或朝向状态下获取标定板的图像信息，且每个标定板的图像信息中包含整个标定板；

对所述彩色摄像头获取的多个标定板的图像进行角点检测，得到各个图像中的角点坐标；对所述深度摄像头获取的多个标定板的图像进行角点检测，得到各个图像中的角点坐标；

利用所述彩色摄像头获取的各个图像中的角点坐标，结合张氏标定算法，计算出所述彩色摄像头的内参；利用所述深度摄像头获取的各个图像中的角点坐标，结合张氏标定算法，计算出所述深度摄像头的内参。

进一步地，所述标定装置包括直线滑轨、滑台、升降机构、云台及标定板安装架，其中，所述标定板安装架设置在所述直线滑轨的后部，所述标定板安装架被配置为安装标定板；所述滑台被配置为沿着所述直线滑轨滑动而靠近或远离所述标定板安装架，所述升降机构设置在所述滑台上；所述云台设置在所述升降机构上，所述云台被配置为固定所述彩色摄像头和深度摄像头。

进一步地，所述彩色摄像头与深度摄像头为集成在一个模组中，或者，两者为满足固定的几何关系的独立结构；或者，

所述云台被配置为可调节俯仰角、偏航角、翻滚角中的一种或多种；或者，

所述滑台和/或升降机构和/或云台被配置为电动调节或手动调节。

进一步地，在步骤S25之后还包括：对所述彩色摄像头与深度摄像头的配准效果进行验证，包括以下步骤：

S26、改变彩色摄像头、深度摄像头相对于标定板的方位，和/或改变标定板，且当前两个摄像头的视野覆盖当前标定板；

S27、触发彩色摄像头以得到第三彩色图像，及触发深度摄像头以得到第三深度图像；

S28、分别对所述第三彩色图像和第三深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息；

S29、利用步骤S25中得到的配准参数计算所述第三深度图像的角点在第三彩色图像中的对应坐标；

S210、判断所述第三深度图像的角点经过配准后的坐标与所述第三彩色图像的角点的重合度是否大于预设的重合度阈值，若是，则验证配准通过，否则返回执行步骤S21-S25。

进一步地，在对图像进行角点检测之前，还包括对该图像进行预处理，包括图像增强和/或二值化处理；或者，

所述角点检测为识别成像中标定板的角点特征而确定其角点坐标，其中，所述标定板为棋盘格标定板、圆形网格标定板、CharuCo标定板中的一块或多块。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于如上所述的射线成像系统的射线成像方法，包括以下步骤：

M1、将射线源组件与探测器相对设置，将被检体安排在所述探测器朝向所述射线源组件的一侧；

M2、摄像模块对所述被检体进行成像，得到该被检体的带有深度信息的彩色图像；

M3、识别彩色图像中的被检体，并确定所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离，并将其换算成现实距离；及/或，

查询被检体的目标成像部位所映射的照射距离，计算所述照射距离的查询结果及深度信息之间的距离差值；

M4、驱动所述射线源组件和探测器中的至少一者，使得所述被检体与射线源组件的射线束的轴心相对设置，及/或使得所述被检体与射线源组件的现实距离等于所述照射距离的查询结果。

根据本发明的再一方面，提供了一种彩色深度图像生成装置，包括彩色摄像头、深度摄像头、配准模块及融合模块，其中，

所述彩色摄像头被配置为对成像目标进行图像采集得到第一彩色图像信息，所述深度摄像头被配置为对成像目标进行图像采集得到第一深度图像信息；

所述配准模块被配置为获取所述彩色摄像头与深度摄像头之间的配准参数，其包括：

标定图像获取单元，其被配置为利用彩色摄像头对标定板成像得到第二彩色图像，利用深度摄像头对标定板成像得到第二深度图像，其中两个摄像头的视野均覆盖所述标定板；

角点检测单元，其被配置为分别对所述第二彩色图像和第二深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息；

矩阵转换单元，其被配置为根据所述彩色摄像头和深度摄像头的相机内参，结合N点透视算法，计算所述第二深度图像的三维角点信息向第二彩色图像的二维角点信息转换的矩阵参数，得到所述配准参数；

所述融合模块被配置为利用所述配准参数计算所述第一深度图像信息在所述第一彩色图像中的对应坐标，以确定所述第一彩色图像中各个坐标处的深度信息。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：利用预先配准的彩色摄像头和深度摄像头对目标成像，可以获取彩色的且带有拍摄空间深度信息的图像，这样的图像有利于识别图像中的局部目标检测部位，并且可以确定其与摄像模块的间距，进而有利于准确引导目标成像部位移动到正对X射线源且距离恰当的位置，为X辐射范围和X辐射剂量最小化提供位置基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个示例性实施例提供的彩色深度图像生成方法的流程示意图；

图2为本发明的一个示例性实施例提供的确定配准参数的流程示意图；

图3为本发明的一个示例性实施例提供的标定装置的第一视角立体结构示意图；

图4为本发明的一个示例性实施例提供的标定装置的第二视角立体结构示意图；

图5为本发明的一个示例性实施例提供的彩色深度图像生成装置的示意模块框图；

图6为本发明的一个示例性实施例提供的射线成像系统的示意框图；

图7为本发明的一个示例性实施例提供的射线成像方法的流程示意图。

其中，附图标记包括：1-直线滑轨，2-滑台，3-升降机构，4-云台，5-标定板安装架，6-标定板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，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”等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、装置、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他步骤或单元。

在医学影像拍片室内，通常是由医护人员引导待检者将检测部位放置在指定区域内，除了需要医护人员引导之外，这种做法的弊端还在于该指定区域无法根据检测部位的不同而适应性的调节，因此，对于检测部位较小的情况，会将无需检测的部位也暴露在该指定区域内接受不必要的射线照射。

本发明的目的在于提供一种利用对待检者成像得到彩色深度图像，进而调节束光器与待检者的检测部位之间的方位以及束光器叶片的开口，其中，彩色深度图像中的彩色信息能够提高检测部位的辨识度，图像中的深度信息能够提供拍摄空间的深度信息，两者结合为射线成像确定最佳或较优位置。

在本发明的一个实施例中，提供了一种射线成像系统，如图6所示，所述系统包括射线源组件、探测器、摄像模块、驱动机构及处理器，所述射线源组件、驱动机构分别与处理器的信号输出端电连接，其中，所述摄像模块包括彩色摄像头和深度摄像头，所述摄像模块安装在所述射线源组件上，所述彩色摄像头和深度摄像头为集成在一个模组中，或者，两者为满足固定的几何关系的独立结构（安装在固定支架上）；所述射线源组件被配置为向所述探测器方向射出射线束，所述射线源组件与所述探测器之间的区域被配置为容置待成像的被检体；

彩色摄像头和深度摄像头预先经过配准，因此，摄像模块对被检体成像可以得到带有深度信息的彩色图像；

处理器被配置为识别所述被检体在彩色图像中的位置，并结合所述深度信息，以生成驱动指令并将其发送给所述驱动机构，所述驱动指令包括驱动方向和驱动行程；

所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来驱动所述射线源组件和/或探测器，驱动的目的为使被检体和探测器正对所述射线源组件；

响应于所述驱动机构完成驱动动作，所述处理器向所述射线源组件发送触发指令，以使所述射线源组件射出射线束。

具体地，为了在驱动下使被检体和探测器能够正对射线源组件，就要确定在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程，相应地的驱动指令通过如下步骤生成：

确定所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离和方向；

根据所述深度信息，确定图像中距离与现实距离的换算比例；

将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离换算成现实距离，以作为所述在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程。

对于上述生成的驱动指令，根据不同的系统布置有不同的实施方式：

方式一、被检体与所述探测器相互独立，比如，被检体站在探测器与射线源组件之间的地面上，其不随探测器的移动而移动，在这种系统布置下，驱动机构根据所述驱动指令来同时驱动所述射线源组件和探测器，若被检体在彩色图像中处于左下位置，则驱动射线源组件和探测器向右上方向移动，移动的距离即为换算成的现实距离。

方式二、被检体与所述探测器联动，比如，被检体是躺在平板探测器上的，在这种系统布置下，驱动机构根据所述驱动指令来驱动所述探测器，若被检体在彩色图像中处于左下位置，则驱动射线源组件和探测器向左下方向移动，移动的距离即为换算成的现实距离。

除了在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程，本实施例还进一步确定在所述探测器与射线源组件相对靠近或远离方向上的驱动行程；所述处理器预存有射线成像部位与对应的照射距离的映射表；

所述处理器还被配置为获取所述被检体的目标成像部位，并通过所述映射表查询对应的照射距离，根据成像部位的骨密度及人体组织重要程度的差异，响应映射表中的照射距离相应有所区别，比如大脑对应的照射距离要大于骨密度大的比如膝盖、手掌对应的照射距离；

计算所述照射距离的查询结果及深度信息之间的距离差值，得到所述探测器与射线源组件相对靠近或远离方向上的驱动行程，若所述照射距离的查询结果大于深度信息，则所述驱动方向为所述探测器与射线源组件相对远离的方向；若所述照射距离的查询结果小于深度信息，则所述驱动方向为所述探测器与射线源组件相对靠近的方向，直至射线源组件与被检体的目标成像部位的距离接近或等于照射距离的查询结果。

具体地，射线源组件包括X-射线球管及束光器，其中，所述束光器被配置为调节所述X-射线球管射出的射线束的照射野，所述摄像模块的镜头视场中轴线与所述射线束的轴心线平行、邻近或重合；所述束光器的配置方法包括：

调节所述目标成像部位在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程，使所述目标成像部位相对于所述射线束轴心方向的偏离距离小于1 cm；

将所述射线源组件与被检体的目标成像部位之间的距离调节为与所述照射距离的查询结果偏差小于5 cm；

确定所述X-射线球管射出的射线束的照射野能够覆盖所述目标成像部位的最小限值；

按照所确定的最小限值来调节所述束光器。

通过本发明实施例的技术方案，可以确定目标成像部位，使被检体的目标成像部位正对X-射线球管的轴线设置（允许目标成像部位相对于所述射线束轴心方向的偏离距离小于1 cm），并根据目标成像部位的差异来制定不同的其与X-射线球管的距离（允许与照射距离的查询结果偏差小于5 cm），在这两者前提下，可以确定X-射线球管射出的射线束的照射野能够覆盖所述目标成像部位的最小限值，并以此来调节束光器，使得目标成像部位得到充分照射，同时使目标成像部位以外的区域尽量减少被X射线照射到，在上述位置关系被规范的前提下，能够相应制定出X射线最小剂量的定制方案。

如图5所示，彩色摄像头被配置为对成像目标（比如患者）进行图像采集得到第一彩色图像信息，深度摄像头被配置为对成像目标进行图像采集得到第一深度图像信息；

所述配准模块被配置为获取所述彩色摄像头与深度摄像头之间的配准参数，其包括：

标定图像获取单元，其被配置为利用彩色摄像头对标定板成像得到第二彩色图像，利用深度摄像头对标定板成像得到第二深度图像，其中两个摄像头的视野均覆盖所述标定板；

角点检测单元，其被配置为分别对所述第二彩色图像和第二深度图像进行角点检测（识别成像中标定板的角点特征而确定其角点坐标），各自得到多个角点信息；

矩阵转换单元，其被配置为根据所述彩色摄像头和深度摄像头的相机内参，结合N点透视算法，计算所述第二深度图像的三维角点信息向第二彩色图像的二维角点信息转换的矩阵参数，得到所述配准参数；

所述融合模块被配置为利用所述配准参数计算所述第一深度图像信息在所述第一彩色图像中的对应坐标，以确定所述第一彩色图像中各个坐标处的深度信息。

即融合模块将彩色深度图像信息输出给射线成像系统的图像处理器，其中彩色图像有利于识别图像中的局部目标检测部位，深度信息可以给束光器与患者之间的远近距离调整提供数据支持。具体地，图像处理器识别患者要检测的部位（比如膝盖）在彩色深度图像中的位置，以及其在拍摄空间内的深度信息，本实施例中，射线成像系统设置有驱动机构，根据图像处理器的识别结果，驱动机构可以驱动束光器或者承载患者的平台进行三维移动，比如，若膝盖在图像中处于中下部侧右，则驱动束光器向右下方移动，若拍摄空间内的深度信息大于设定的或者规范的距离，则驱动束光器向靠近患者的方向移动，反之则驱动束光器向远离患者的方向移动，直至束光器的出口正对膝盖，且距离满足规范，且X光照射区刚好覆盖膝盖部位，则将所述探测器设置在所述目标检测部位的后面的前提下，激发射线成像系统的射线源，完成射线成像。

下面就彩色摄像头和深度摄像头生成彩色深度图像的方法作具体说明，参见图1，彩色深度图像生成方法包括以下步骤：

S1、利用相对固定的彩色摄像头和深度摄像头对成像目标（比如待射线成像的目标）进行图像采集，分别得到第一彩色图像信息和第一深度图像信息；

S2、获取所述彩色摄像头与深度摄像头之间的配准参数；

S3、利用所述配准参数计算所述第一深度图像信息在所述第一彩色图像中的对应坐标，以确定所述第一彩色图像中各个坐标处的深度信息。

参见图2，步骤S2中的所述配准参数通过以下步骤被预先确定：

S21、将待配准的彩色摄像头和深度摄像头安装在标定装置的一端，将标定板6安装在所述标定装置的另一端。

具体地，参见图3和图4，标定装置包括直线滑轨1、滑台2、升降机构3、云台4及标定板安装架5，其中，所述标定板安装架5设置在所述直线滑轨1的后部，所述标定板安装架5被配置为安装标定板6，所述标定板可以为棋盘格标定板、圆形网格标定板或者CharuCo标定板；所述滑台2被配置为沿着所述直线滑轨1滑动而靠近或远离所述标定板安装架5，所述升降机构3设置在所述滑台2上；所述云台4设置在所述升降机构3上，所述云台4被配置为固定所述彩色摄像头和深度摄像头，所述云台被配置为可调节俯仰角、偏航角、翻滚角中的一种或多种。

滑台2和/或升降机构3和/或云台4被配置为电动调节或手动调节，为了便于手动调节滑台2至指定位置，直线滑轨1的侧面设有长度刻度；为了便于手动调节升降机构3至指定位置，所述升降机构3侧面设有高度刻度。

S22、调节所述标定装置以使两个摄像头与所述标定板相对（尤其是正对）设置，且两个摄像头的视野覆盖所述标定板；

S23、触发彩色摄像头以得到第二彩色图像，及触发深度摄像头以得到第二深度图像；

S24、根据所述标定板的角点特征，比棋盘格标定板为例，参见图3，其角点特征即为深色方形的顶点，分别对所述第二彩色图像和第二深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息，即分别找到第二彩色图像中所有深色棋盘格的顶点和第二深度图像中所有深色棋盘格的顶点。

S25、根据所述彩色摄像头和深度摄像头的相机内参，结合N点透视算法，计算所述第二深度图像的三维角点信息向第二彩色图像的二维角点信息转换的矩阵参数，得到所述配准参数。

具体地，N点透视算法是根据已知三维参照点和二维像素点来估计内参数已经标定了的摄像机的位置和方位的方法。所述相机内参可以由厂商提供，或者，通过以下步骤预先计算得到所述彩色摄像头的内参和深度摄像头的内参：

选取标定板，随意调节所述标定装置，并利用彩色摄像头和深度摄像头分别在不同位置和/或朝向状态下获取标定板的图像信息，且每个标定板的图像信息中包含整个标定板；即拍一个图像后，改变相对方位后再拍一个图像，比如拍摄得到15组图像（每组图像中包括彩色摄像头拍的彩色图像和深度摄像头拍的深度图像）；

对所述彩色摄像头获取的15个彩色图像进行角点检测，得到各个彩色图像中的角点坐标；对所述深度摄像头获取的15个深度图像进行角点检测，得到各个深度图像中的角点坐标；

利用所述彩色摄像头获取的各个彩色图像中的角点坐标，结合张氏标定算法（张正友针对径向畸变问题提出的求解摄像机内外参数的方法），计算出所述彩色摄像头的内参；利用所述深度摄像头获取的各个深度图像中的角点坐标，结合张氏标定算法，计算出所述深度摄像头的内参。

继续参见图2，在步骤S25之后还包括：对所述彩色摄像头与深度摄像头的配准效果进行验证，包括以下步骤：

S26、改变彩色摄像头、深度摄像头相对于标定板的方位（包括距离和朝向），和/或改变标定板，使得当前两个摄像头的视野覆盖当前标定板；

S27、触发彩色摄像头以得到第三彩色图像，及触发深度摄像头以得到第三深度图像；

S28、分别对所述第三彩色图像和第三深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息；

S29、利用步骤S25中得到的配准参数计算所述第三深度图像的角点在第三彩色图像中的对应坐标；

S210、判断所述第三深度图像的角点经过配准后的坐标与所述第三彩色图像的角点的重合度是否大于预设的重合度阈值，若是，则验证配准通过，否则返回执行步骤S21-S25。

上述步骤S24、S28中，以及获取相机内参的步骤中，在对图像进行角点检测之前，还包括对该图像进行预处理，包括图像增强和/或二值化处理。

在本发明的一个实施例中，提供了一种基于如上所述的射线成像系统的射线成像方法，如图7所示，所述方法包括以下步骤：

M1、将射线源组件与探测器相对设置，将被检体安排在所述探测器朝向所述射线源组件的一侧；

M2、摄像模块对所述被检体进行成像，得到该被检体的带有深度信息的彩色图像；

M3、识别彩色图像中的被检体，并确定所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离，并将其换算成现实距离；及/或，

查询被检体的目标成像部位所映射的照射距离，计算所述照射距离的查询结果及深度信息之间的距离差值；

M4、驱动所述射线源组件和探测器中的至少一者，使得所述被检体与射线源组件的射线束的轴心相对设置，及/或使得所述被检体与射线源组件的现实距离等于所述照射距离的查询结果。

本射线成像方法实施例与上述射线成像系统实施例属于相同发明构思，通过引用的方式将上述系统实施例的全部内容并入本方法实施例。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种射线成像系统，其特征在于，包括射线源组件、探测器、摄像模块、驱动机构及处理器，其中，所述摄像模块包括彩色摄像头和深度摄像头，所述摄像模块安装在所述射线源组件上；所述摄像模块与处理器的信号输入端电连接，所述射线源组件、驱动机构分别与处理器的信号输出端电连接；

所述射线源组件被配置为向所述探测器方向射出射线束，所述射线源组件与所述探测器之间的区域被配置为容置待成像的被检体；

所述摄像模块被配置为对所述被检体进行成像，得到该被检体的带有深度信息的彩色图像；

所述处理器被配置为识别所述被检体在彩色图像中的位置，并结合所述深度信息，以生成驱动指令并将其发送给所述驱动机构，所述驱动指令包括驱动方向和驱动行程；

所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来驱动所述射线源组件和/或探测器；

响应于所述驱动机构完成驱动动作，所述处理器向所述射线源组件发送触发指令，以使所述射线源组件射出射线束。

2.根据权利要求1所述的射线成像系统，其特征在于，所述驱动指令包括在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程；所述处理器通过以下步骤生成所述驱动指令：

确定所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离和方向；

根据所述深度信息，确定图像中距离与现实距离的换算比例；

将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离换算成现实距离，以作为所述在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程。

3.根据权利要求2所述的射线成像系统，其特征在于，所述被检体与所述探测器相互独立，且所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来同时驱动所述射线源组件和探测器，其中，所述驱动方向与将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的方向相反；或者，

所述被检体与所述探测器联动，且所述驱动机构被配置为根据所述驱动指令来驱动所述探测器，其中，所述驱动方向与将所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的方向相同。

4.根据权利要求1所述的射线成像系统，其特征在于，所述驱动指令包括在所述探测器与射线源组件相对靠近或远离方向上的驱动行程；所述处理器预存有射线成像部位与对应的照射距离的映射表；

所述处理器还被配置为获取所述被检体的目标成像部位，并通过所述映射表查询对应的照射距离；

计算所述照射距离的查询结果及深度信息之间的距离差值，得到所述探测器与射线源组件相对靠近或远离方向上的驱动行程，若所述照射距离的查询结果大于深度信息，则所述驱动方向为所述探测器与射线源组件相对远离的方向；若所述照射距离的查询结果小于深度信息，则所述驱动方向为所述探测器与射线源组件相对靠近的方向。

5.根据权利要求4所述的射线成像系统，其特征在于，所述射线源组件包括X-射线球管及束光器，其中，所述束光器被配置为调节所述X-射线球管射出的射线束的照射野，所述摄像模块的镜头视场中轴线与所述射线束的轴心线平行、邻近或重合；所述束光器的配置方法包括：

调节所述目标成像部位在垂直于所述的射线束轴心方向的平面上的驱动行程，使所述目标成像部位相对于所述射线束轴心方向的偏离距离小于1 cm；

将所述射线源组件与被检体的目标成像部位之间的距离调节为与所述照射距离的查询结果偏差小于5 cm；

确定所述X-射线球管射出的射线束的照射野能够覆盖所述目标成像部位的最小限值；

按照所确定的最小限值来调节所述束光器。

6.根据权利要求1所述的射线成像系统，其特征在于，所述被检体的带有深度信息的彩色图像通过以下步骤获取：

S1、利用相对固定的彩色摄像头和深度摄像头对成像目标进行图像采集，分别得到第一彩色图像信息和第一深度图像信息；

S2、获取所述彩色摄像头与深度摄像头之间的配准参数；

S3、利用所述配准参数计算所述第一深度图像信息在所述第一彩色图像中的对应坐标，以确定所述第一彩色图像中各个坐标处的深度信息；

其中，步骤S2中的所述配准参数通过以下配准步骤被预先确定：

S21、将待配准的彩色摄像头和深度摄像头安装在标定装置的一端，将标定板安装在所述标定装置的另一端；

S22、调节所述标定装置以使两个摄像头与所述标定板相对设置，且两个摄像头的视野覆盖所述标定板；

S23、触发彩色摄像头以得到第二彩色图像，及触发深度摄像头以得到第二深度图像；

S24、根据所述标定板的角点特征，分别对所述第二彩色图像和第二深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息；

S25、根据所述彩色摄像头和深度摄像头的相机内参，结合N点透视算法，计算所述第二深度图像的三维角点信息向第二彩色图像的二维角点信息转换的矩阵参数，得到所述配准参数。

7.根据权利要求6所述的射线成像系统，其特征在于，步骤S25中的相机内参由厂商提供，或者，通过以下步骤预先计算得到所述彩色摄像头的内参和深度摄像头的内参：

选取标定板，随意调节所述标定装置，并利用彩色摄像头和深度摄像头分别在不同位置和/或朝向状态下获取标定板的图像信息，且每个标定板的图像信息中包含整个标定板；

对所述彩色摄像头获取的多个标定板的图像进行角点检测，得到各个图像中的角点坐标；对所述深度摄像头获取的多个标定板的图像进行角点检测，得到各个图像中的角点坐标；

利用所述彩色摄像头获取的各个图像中的角点坐标，结合张氏标定算法，计算出所述彩色摄像头的内参；利用所述深度摄像头获取的各个图像中的角点坐标，结合张氏标定算法，计算出所述深度摄像头的内参。

8.根据权利要求6所述的射线成像系统，其特征在于，所述标定装置包括直线滑轨（1）、滑台（2）、升降机构（3）、云台（4）及标定板安装架（5），其中，所述标定板安装架（5）设置在所述直线滑轨（1）的后部，所述标定板安装架（5）被配置为安装标定板（6）；所述滑台（2）被配置为沿着所述直线滑轨（1）滑动而靠近或远离所述标定板安装架（5），所述升降机构（3）设置在所述滑台（2）上；所述云台（4）设置在所述升降机构（3）上，所述云台（4）被配置为固定所述彩色摄像头和深度摄像头。

9.根据权利要求8所述的射线成像系统，其特征在于，所述彩色摄像头与深度摄像头为集成在一个模组中，或者，两者为满足固定的几何关系的独立结构；或者，

所述云台被配置为可调节俯仰角、偏航角、翻滚角中的一种或多种；或者，

所述滑台（2）和/或升降机构（3）和/或云台（4）被配置为电动调节或手动调节。

10.根据权利要求6所述的射线成像系统，其特征在于，在步骤S25之后还包括：对所述彩色摄像头与深度摄像头的配准效果进行验证，包括以下步骤：

S26、改变彩色摄像头、深度摄像头相对于标定板的方位，和/或改变标定板，且当前两个摄像头的视野覆盖当前标定板；

S27、触发彩色摄像头以得到第三彩色图像，及触发深度摄像头以得到第三深度图像；

S28、分别对所述第三彩色图像和第三深度图像进行角点检测，各自得到多个角点信息；

S29、利用步骤S25中得到的配准参数计算所述第三深度图像的角点在第三彩色图像中的对应坐标；

S210、判断所述第三深度图像的角点经过配准后的坐标与所述第三彩色图像的角点的重合度是否大于预设的重合度阈值，若是，则验证配准通过，否则返回执行步骤S21-S25。

11.根据权利要求6或7或10所述的射线成像系统，其特征在于，在对图像进行角点检测之前，还包括对该图像进行预处理，包括图像增强和/或二值化处理；或者，

所述角点检测为识别成像中标定板的角点特征而确定其角点坐标，其中，所述标定板为棋盘格标定板、圆形网格标定板、CharuCo标定板中的一块或多块。

12.一种基于如权利要求1至11中任一项所述的射线成像系统的射线成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

M1、将射线源组件与探测器相对设置，将被检体安排在所述探测器朝向所述射线源组件的一侧；

M2、摄像模块对所述被检体进行成像，得到该被检体的带有深度信息的彩色图像；

M3、识别彩色图像中的被检体，并确定所述被检体在彩色图像中的当前位置至图像中心点的距离，并将其换算成现实距离；及/或，

查询被检体的目标成像部位所映射的照射距离，计算所述照射距离的查询结果及深度信息之间的距离差值；

M4、驱动所述射线源组件和探测器中的至少一者，使得所述被检体与射线源组件的射线束的轴心相对设置，及/或使得所述被检体与射线源组件的现实距离等于所述照射距离的查询结果。

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