CN114712734A - 一种放疗射线拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了放疗射线拍摄装置，其利用摄像终端拍摄得到目标对象影像，并指示图像处理终端分析目标对象影像，得到目标对象的三维身体模型以及在其中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；利用控制终端根据目标对象当前在预定室内空间的位置以及身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向，再指示射线投射终端调整自身向身体部位区域投射射线的方向，这样在不需要对目标对象的身体部位区域进行预先标记的情况下，也能够对身体部位区域进行准确和稳定的射线投射，保证投射射线的方向与身体部位区域的表皮层所在的平面垂直，提高射线在身体部位区域的入射渗透量。

Description

一种放疗射线拍摄装置

技术领域

本发明涉及放疗设备的技术领域，特别涉及放疗射线拍摄装置。

背景技术

放疗设备是用于向病人的病患区域投射一定剂量的射线，从而对病患区域进行放射治疗。现有的放疗设备都是将病人进行固定以及对病人的病患区域进行标记，控制射线源向病患区域定点投射射线。上述放疗设备都是采用半人工的方式对射线投射方向进行调整的，其在调整过程中需要利用病患区域上的标记作为参考，这无法对病患区域进行准确和稳定的射线投射，降低射线在病患区域的入射渗透量。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供放疗射线拍摄装置，其利用摄像终端拍摄得到目标对象影像，并指示图像处理终端分析目标对象影像，得到目标对象的三维身体模型以及在其中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；利用控制终端根据目标对象当前在预定室内空间的位置以及身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向，再指示射线投射终端调整自身向身体部位区域投射射线的方向，这样在不需要对目标对象的身体部位区域进行预先标记的情况下，也能够对身体部位区域进行准确和稳定的射线投射，保证投射射线的方向与身体部位区域的表皮层所在的平面垂直，提高射线在身体部位区域的入射渗透量。

本发明提供一种放疗射线拍摄装置，其包括：

摄像终端，其安装在预定室内空间中，用于对目标对象进行拍摄，得到目标对象影像；

图像处理终端，其与摄像设备连接，用于对所述目标对象影像进行分析，得到目标对象对应的三维身体模型，并从所述三维身体模型中标定出所述目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；

控制终端，其与图像处理终端连接，用于根据所述目标对象当前在所述预定室内空间的位置以及所述身体部位区域在所述三维身体模型上所处的位置，确定对所述身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向；

射线投射终端，其与控制终端连接，用于根据来自所述控制终端的射线投射方向调整指令，调整自身向所述身体部位区域投射射线的方向，从而使向所述身体部位区域投射射线的方向与所述身体部位区域的表皮层所在的平面垂直。

进一步，所述摄像终端包括第一摄像头和第二摄像头；所述第一摄像头和所述第二摄像头设置在所述预定室内空间的不同位置，以及分别沿着第一拍摄方向和第二拍摄方向对准所述目标对象进行同步拍摄，从而得到第一目标对象影像和第二目标对象影像；其中所述第一拍摄方向和所述第二拍摄方向所成的夹角范围为45°-80°。

进一步，所述图像处理终端与所述摄像设备无线连接，并对所述第一目标对象影像和所述第二目标对象影像进行影像视差处理，得到所述第一目标对象影像和所述第二目标对象影像之间的影像视差；并根据所述影像视差，得到目标对象对应的三维身体模型；其中，所述三维身体模型包括目标对象身体的前面区域、后面区域、左侧区域和右侧区域的三维信息。

进一步，所述图像处理终端从所述三维身体模型中标定出所述目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域具体为：

所述图像处理终端从所述目标对象的身体检查报告中提取得到需要进行放疗处理的身体部位区域的文本信息，并对所述文本信息进行语义解析处理；根据所述语义解析处理的结果，从所述三维身体模型中标定出与所述文本信息相一致的需要进行放疗处理的身体部位区域。

进一步，当所述图像处理终端从所述三维身体模型中标定出所述目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域后，还包括：

从所述三维身体模型中标定出需要进行放疗处理的身体部位区域的边界线，再确定所述边界线围成的封闭区域的面积。

进一步，所述放疗摄像拍摄装置还包括红外激光定位终端，其设置在所述预定室内空间中，并与所述控制终端连接；

所述红外激光定位终端用于向目标对象投射红外激光，并接收目标对象反射的红外激光，从而根据所述反射的红外激光的传播方向，确定所述目标对象当前在所述预定室内空间的位置；

所述控制终端根据所述红外激光定位终端确定的所述目标对象当前在所述预定室内空间的位置，将所述三维身体模型映射到与所述预定室内空间对应的三维空间坐标系中；再根据所述身体部位区域在所述三维身体模型上所处的位置，确定所述身体部位区域在所述预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及所述身体部位区域在所述预定室内空间的位姿朝向。

进一步，所述控制终端根据所述身体部位区域在所述预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及所述身体部位区域在所述预定室内空间的位姿朝向，确定对所述身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向。

进一步，所述射线投射终端包括射线发射源和多自由度扫描驱动器，所述多自由度扫描驱动器与所述射线发射源驱动连接；

所述多自由度扫描驱动器与所述控制终端连接，用于根据来自所述控制终端的射线投射方向调整指令，在驱动所述射线发射源对所述身体部位区域进行二维扫描投射的过程中，实时调整所述射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面之间的夹角，使得所述射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直。

进一步，所述多自由度扫描驱动器能够驱动所述射线发射源进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动，其先根据所述身体部分区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中坐标以及所述身体部分位于在预定室内空间的位姿朝向，得到所述身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，其中所述射线投射终端安装在三维空间坐标系O-XYZ中的XOZ平面的中央位置，并且向三维空间坐标系O-XYZ进行多自由度的射线投射，将所述身体部位区域的表皮层所在平面的法向量坐标分别投影在三维空间坐标系O-XYZ的YOZ平面和XOY平面形成两个平面向量，根据投影后得到的平面向量以及所述多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的已转动角度，得到所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，再根据所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，控制所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的转动速度，从而保证所述射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直，其具体过程为：

步骤S1，利用下面公式(1)，根据所述身体部分区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中坐标以及所述身体部分位于在预定室内空间的位姿朝向，得到所述身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，

通过求解上述公式(1)对应的方程组，得到[x(t)，y(t)，z(t)]；在上述公式(1)中，[x(t)，y(t)，z(t)]表示所述身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标；[X₁(t)，Y₁(t)，Z₁(t)]，[X₂(t)，Y₂(t)，Z₂(t)]，[X₃(t)，Y₃(t)，Z₃(t)]分别表示所述身体部位区域在所述预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中不共线的三个坐标；·表示向量的数量积；t表示当前时刻；

步骤S2，所述多自由度扫描驱动器从预设初始位置对所述射线发射源进行转动，在所述预设初始位置下，所述射线发射源的光轴垂直于三维空间坐标系O-XYZ的XOZ平面，从O点向Y轴方向看所述前后翻转轴向上转动角度为负值，向下转动角度为负值，左右翻转轴向左转动为正值，向右转动为负值；利用下面公式(2)，根据投影后得到的平面向量以及所述多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的已转动角度，得到所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，

在上述公式(2)中，α(t)表示当前时刻前后翻转轴向转动对应的目标转动角度值，若α(t)为正数，则向下翻转|α(t)|角度，若α(t)为负数，则向上翻转|α(t)|角度；| |表示求取绝对值；β(t)表示当前时刻左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，若β(t)为正数，则向左翻转|β(t)|角度，若β(t)为负数，则向右翻转|β(t)|角度；θ(t)表示所述多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动的已转动角度；

表示所述多自由度扫描驱动器当前进行左右翻转轴向转动的已转动角度；

步骤S3，利用下面公式(3)，根据所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，控制所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的转动速度，

在上述公式(3)中，V_q(t)表示所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动的转动速度；V_h(t)表示所述多自由度扫描驱动器进行左右翻转轴向转动的转动速度；V_M表示所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的最大转动速度。

相比于现有技术，该放疗射线拍摄装置利用摄像终端拍摄得到目标对象影像，并指示图像处理终端分析目标对象影像，得到目标对象的三维身体模型以及在其中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；利用控制终端根据目标对象当前在预定室内空间的位置以及身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向，再指示射线投射终端调整自身向身体部位区域投射射线的方向，这样在不需要对目标对象的身体部位区域进行预先标记的情况下，也能够对身体部位区域进行准确和稳定的射线投射，保证投射射线的方向与身体部位区域的表皮层所在的平面垂直，提高射线在身体部位区域的入射渗透量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

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为本发明提供的放疗射线拍摄装置的结构示意图。

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作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。

参阅图1，为本发明实施例提供的放疗射线拍摄装置的结构示意图。该放疗射线拍摄装置包括：

摄像终端，其安装在预定室内空间中，用于对目标对象进行拍摄，得到目标对象影像；

图像处理终端，其与摄像设备连接，用于对目标对象影像进行分析，得到目标对象对应的三维身体模型，并从三维身体模型中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；

控制终端，其与图像处理终端连接，用于根据目标对象当前在预定室内空间的位置以及身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向；

射线投射终端，其与控制终端连接，用于根据来自控制终端的射线投射方向调整指令，调整自身向身体部位区域投射射线的方向，从而使向身体部位区域投射射线的方向与身体部位区域的表皮层所在的平面垂直。

上述技术方案的有益效果为：该放疗射线拍摄装置利用摄像终端拍摄得到目标对象影像，并指示图像处理终端分析目标对象影像，得到目标对象的三维身体模型以及在其中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；利用控制终端根据目标对象当前在预定室内空间的位置以及身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向，再指示射线投射终端调整自身向身体部位区域投射射线的方向，这样在不需要对目标对象的身体部位区域进行预先标记的情况下，也能够对身体部位区域进行准确和稳定的射线投射，保证投射射线的方向与身体部位区域的表皮层所在的平面垂直，提高射线在身体部位区域的入射渗透量。

优选地，摄像终端包括第一摄像头和第二摄像头；第一摄像头和第二摄像头设置在预定室内空间的不同位置，以及分别沿着第一拍摄方向和第二拍摄方向对准目标对象进行同步拍摄，从而得到第一目标对象影像和第二目标对象影像；其中第一拍摄方向和第二拍摄方向所成的夹角范围为45°-80°。

上述技术方案的有益效果为：将摄像终端设成包括第一摄像头和第二摄像头的双目式摄像终端，能够对目标对象进行不同视角方向的拍摄，得到关于目标对象身体不同方位的影像，便于后续准确生成目标对象的三维图像信息。

优选地，图像处理终端与摄像设备无线连接，并对第一目标对象影像和第二目标对象影像进行影像视差处理，得到第一目标对象影像和第二目标对象影像之间的影像视差；并根据影像视差，得到目标对象对应的三维身体模型；其中，三维身体模型包括目标对象身体的前面区域、后面区域、左侧区域和右侧区域的三维信息。

上述技术方案的有益效果为：图像处理终端通过对第一目标对象影像和第二目标对象影像进行视差计算，并利用计算得到的影像视差，构建得到目标对象对应的三维身体模型，通过三维身体模型能够对目标对象需要进行放疗处理的身体部位区域进行虚拟化的标定，提高身体部位区域的标定准确性以及后续对身体部位区域投射射线的精准度。

优选地，图像处理终端从三维身体模型中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域具体为：

图像处理终端从目标对象的身体检查报告中提取得到需要进行放疗处理的身体部位区域的文本信息，并对文本信息进行语义解析处理；根据语义解析处理的结果，从三维身体模型中标定出与文本信息相一致的需要进行放疗处理的身体部位区域。

上述技术方案的有益效果为：图像处理终端从文本形式的身体检查报告中提取得到需要进行放疗处理的身体部位区域的文本信息(比如乳腺或淋巴等)，通过对提取得到的文本信息进行语义解析处理，从而在三维身体模型中标定出与文本信息相一致的需要进行放疗处理的身体部位区域(比如在三维身体模型中标定出乳腺或淋巴对应存在的部位区域)。

优选地，当图像处理终端从三维身体模型中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域后，还包括：

从三维身体模型中标定出需要进行放疗处理的身体部位区域的边界线，再确定边界线围成的封闭区域的面积。

上述技术方案的有益效果为：从三维身体模型中标定出需要进行放疗处理的身体部位区域的边界线，再确定边界线围成的封闭区域的面积，从而能够便于射线投射终端根据面积大小调整投射射线的剂量，当面积越大，投射射线的剂量也越大。

优选地，放疗摄像拍摄装置还包括红外激光定位终端，其设置在预定室内空间中，并与控制终端连接；

红外激光定位终端用于向目标对象投射红外激光，并接收目标对象反射的红外激光，从而根据反射的红外激光的传播方向，确定目标对象当前在预定室内空间的位置；

控制终端根据红外激光定位终端确定的目标对象当前在预定室内空间的位置，将三维身体模型映射到与预定室内空间对应的三维空间坐标系中；再根据身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定身体部位区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及身体部位区域在预定室内空间的位姿朝向。

上述技术方案的有益效果为：利用红外激光定位终端对目标对象在预定室内空间所处的位置进行定位，能够提高目标对象的定位准确性。此外，通过控制终端将三维身体模型映射到与预定室内空间对应的三维空间坐标系中，再根据身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定身体部位区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及身体部位区域在预定室内空间的位姿朝向，这样能够保证在同一三维空间坐标系中对身体部位区域的位置坐标和位姿朝向进行标定。

优选地，控制终端根据身体部位区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及身体部位区域在预定室内空间的位姿朝向，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向。

上述技术方案的有益效果为：以身体部位区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及身体部位区域在预定室内空间的位姿朝向为基准，确定射线投射方向，能够保证射线对准身体部位区域进行投射，避免射线发生外溢投射。

优选地，射线投射终端包括射线发射源和多自由度扫描驱动器，多自由度扫描驱动器与射线发射源驱动连接；

多自由度扫描驱动器与控制终端连接，用于根据来自控制终端的射线投射方向调整指令，在驱动射线发射源对身体部位区域进行二维扫描投射的过程中，实时调整射线发射源的光轴与身体部位区域的表皮层所在的平面之间的夹角，使得射线发射源的光轴与身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直。

上述技术方案的有益效果为：多自由度扫描驱动器能够驱动射线发射源对身体部位区域对应的表皮层进行沿X方向和Y方向的二维扫描投射，保证投射的射线能够完全覆盖整个身体部位区域。同时在驱动射线发射源对身体部位区域进行二维扫描投射的过程中，实时调整射线发射源的光轴与身体部位区域的表皮层所在的平面之间的夹角，这样能够保证射线发射源的光轴与身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直，使得投射的射线能够最大限度地辐射到身体部位区域。

优选地，该多自由度扫描驱动器能够驱动该射线发射源进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动，其先根据该身体部分区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中坐标以及该身体部分位于在预定室内空间的位姿朝向，得到该身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，其中该射线投射终端安装在三维空间坐标系O-XYZ中的XOZ平面的中央位置，并且向三维空间坐标系O-XYZ进行多自由度的射线投射，将该身体部位区域的表皮层所在平面的法向量坐标分别投影在三维空间坐标系O-XYZ的YOZ平面和XOY平面形成两个平面向量，根据投影后得到的平面向量以及该多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的已转动角度，得到该多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，再根据该多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，控制该多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的转动速度，从而保证该射线发射源的光轴与该身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直，其具体过程为：

步骤S1，利用下面公式(1)，根据该身体部分区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中坐标以及该身体部分位于在预定室内空间的位姿朝向，得到该身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，

通过求解上述公式(1)对应的方程组，得到[x(t)，y(t)，z(t)]；在上述公式(1)中，[x(t)，y(t)，z(t)]表示该身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标；[X₁(t)，Y₁(t)，Z₁(t)]，[X₂(t)，Y₂(t)，Z₂(t)]，[X₃(t)，Y₃(t)，Z₃(t)]分别表示该身体部位区域在该预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中不共线的三个坐标；·表示向量的数量积；t表示当前时刻；

步骤S2，该多自由度扫描驱动器从预设初始位置对该射线发射源进行转动，在该预设初始位置下，该射线发射源的光轴垂直于三维空间坐标系O-XYZ的XOZ平面，从O点向Y轴方向看该前后翻转轴向上转动角度为负值，向下转动角度为负值，左右翻转轴向左转动为正值，向右转动为负值；利用下面公式(2)，根据投影后得到的平面向量以及该多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的已转动角度，得到该多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，

在上述公式(2)中，α(t)表示当前时刻前后翻转轴向转动对应的目标转动角度值，若α(t)为正数，则向下翻转|α(t)|角度，若α(t)为负数，则向上翻转|α(t)|角度；| |表示求取绝对值；β(t)表示当前时刻左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，若β(t)为正数，则向左翻转|β(t)|角度，若β(t)为负数，则向右翻转|β(t)|角度；θ(t)表示该多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动的已转动角度；

表示该多自由度扫描驱动器当前进行左右翻转轴向转动的已转动角度；

步骤S3，利用下面公式(3)，根据该多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，控制该多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的转动速度，

在上述公式(3)中，V_q(t)表示该多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动的转动速度；V_h(t)表示该多自由度扫描驱动器进行左右翻转轴向转动的转动速度；V_M表示该多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的最大转动速度。

上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据身体部位区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及身体部位区域在预定室内空间的位姿朝向得到身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，进而将身体部位区域在所述预定室内空间的位姿朝向进行量化，便于后续的计算和控制；然后利用上述公式(2)根据投影后得到的每个平面向量以及多自由度扫描驱动器当前左右翻转轴向和前后翻转轴向的已翻转角度得到所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向和左右翻转轴向的控制移动角度值，进而使得控制后的射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直，并且控制全部自动化，体现了系统的智能化特点；最后利上述公式(3)根据多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向和左右翻转轴向的控制移动角度值控制所述多自由度扫描驱动器前后翻转轴向和左右翻转轴向的翻转速度，进而实现两个翻转轴可以同步且相互配合式进行翻转，从而使得射线发射源的光轴移动距离更短，使得系统效率更高。

从上述实施例的内容可知，该放疗射线拍摄装置利用摄像终端拍摄得到目标对象影像，并指示图像处理终端分析目标对象影像，得到目标对象的三维身体模型以及在其中标定出目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；利用控制终端根据目标对象当前在预定室内空间的位置以及身体部位区域在三维身体模型上所处的位置，确定对身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向，再指示射线投射终端调整自身向身体部位区域投射射线的方向，这样在不需要对目标对象的身体部位区域进行预先标记的情况下，也能够对身体部位区域进行准确和稳定的射线投射，保证投射射线的方向与身体部位区域的表皮层所在的平面垂直，提高射线在身体部位区域的入射渗透量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种放疗射线拍摄装置，其特征在于，其包括：

摄像终端，其安装在预定室内空间中，用于对目标对象进行拍摄，得到目标对象影像；

图像处理终端，其与摄像设备连接，用于对所述目标对象影像进行分析，得到目标对象对应的三维身体模型，并从所述三维身体模型中标定出所述目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域；

控制终端，其与图像处理终端连接，用于根据所述目标对象当前在所述预定室内空间的位置以及所述身体部位区域在所述三维身体模型上所处的位置，确定对所述身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向；

射线投射终端，其与控制终端连接，用于根据来自所述控制终端的射线投射方向调整指令，调整自身向所述身体部位区域投射射线的方向，从而使向所述身体部位区域投射射线的方向与所述身体部位区域的表皮层所在的平面垂直。

2.如权利要求1所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述摄像终端包括第一摄像头和第二摄像头；所述第一摄像头和所述第二摄像头设置在所述预定室内空间的不同位置，以及分别沿着第一拍摄方向和第二拍摄方向对准所述目标对象进行同步拍摄，从而得到第一目标对象影像和第二目标对象影像；其中所述第一拍摄方向和所述第二拍摄方向所成的夹角范围为45°-80°。

3.如权利要求2所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述图像处理终端与所述摄像设备无线连接，并对所述第一目标对象影像和所述第二目标对象影像进行影像视差处理，得到所述第一目标对象影像和所述第二目标对象影像之间的影像视差；并根据所述影像视差，得到目标对象对应的三维身体模型；其中，所述三维身体模型包括目标对象身体的前面区域、后面区域、左侧区域和右侧区域的三维信息。

4.如权利要求1所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述图像处理终端从所述三维身体模型中标定出所述目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域具体为：

所述图像处理终端从所述目标对象的身体检查报告中提取得到需要进行放疗处理的身体部位区域的文本信息，并对所述文本信息进行语义解析处理；根据所述语义解析处理的结果，从所述三维身体模型中标定出与所述文本信息相一致的需要进行放疗处理的身体部位区域。

5.如权利要求4所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

当所述图像处理终端从所述三维身体模型中标定出所述目标对象中需要进行放疗处理的身体部位区域后，还包括：

从所述三维身体模型中标定出需要进行放疗处理的身体部位区域的边界线，再确定所述边界线围成的封闭区域的面积。

6.如权利要求5所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述放疗摄像拍摄装置还包括红外激光定位终端，其设置在所述预定室内空间中，并与所述控制终端连接；

所述红外激光定位终端用于向目标对象投射红外激光，并接收目标对象反射的红外激光，从而根据所述反射的红外激光的传播方向，确定所述目标对象当前在所述预定室内空间的位置；

所述控制终端根据所述红外激光定位终端确定的所述目标对象当前在所述预定室内空间的位置，将所述三维身体模型映射到与所述预定室内空间对应的三维空间坐标系中；再根据所述身体部位区域在所述三维身体模型上所处的位置，确定所述身体部位区域在所述预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及所述身体部位区域在所述预定室内空间的位姿朝向。

7.如权利要求6所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述控制终端根据所述身体部位区域在所述预定室内空间对应的三维空间坐标系中的坐标以及所述身体部位区域在所述预定室内空间的位姿朝向，确定对所述身体部位区域进行放疗处理对应的射线投射方向。

8.如权利要求1所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述射线投射终端包括射线发射源和多自由度扫描驱动器，所述多自由度扫描驱动器与所述射线发射源驱动连接；

所述多自由度扫描驱动器与所述控制终端连接，用于根据来自所述控制终端的射线投射方向调整指令，在驱动所述射线发射源对所述身体部位区域进行二维扫描投射的过程中，实时调整所述射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面之间的夹角，使得所述射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直。

9.如权利要求8所述的放疗射线拍摄装置，其特征在于：

所述多自由度扫描驱动器能够驱动所述射线发射源进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动，其先根据所述身体部分区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中坐标以及所述身体部分位于在预定室内空间的位姿朝向，得到所述身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，其中所述射线投射终端安装在三维空间坐标系O-XYZ中的XOZ平面的中央位置，并且向三维空间坐标系O-XYZ进行多自由度的射线投射，将所述身体部位区域的表皮层所在平面的法向量坐标分别投影在三维空间坐标系O-XYZ的YOZ平面和XOY平面形成两个平面向量，根据投影后得到的平面向量以及所述多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的已转动角度，得到所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，再根据所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，控制所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的转动速度，从而保证所述射线发射源的光轴与所述身体部位区域的表皮层所在的平面相互垂直，其具体过程为：

步骤S1，利用下面公式(1)，根据所述身体部分区域在预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中坐标以及所述身体部分位于在预定室内空间的位姿朝向，得到所述身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标，

通过求解上述公式(1)对应的方程组，得到[x(t)，y(t)，z(t)]；在上述公式(1)中，[x(t)，y(t)，z(t)]表示所述身体部位区域的表皮层所在的平面的法向量坐标；[X₁(t)，Y₁(t)，Z₁(t)]，[X₂(t)，Y₂(t)，Z₂(t)]，[X₃(t)，Y₃(t)，Z₃(t)]分别表示所述身体部位区域在所述预定室内空间对应的三维空间坐标系O-XYZ中不共线的三个坐标；·表示向量的数量积；t表示当前时刻；

步骤S2，所述多自由度扫描驱动器从预设初始位置对所述射线发射源进行转动，在所述预设初始位置下，所述射线发射源的光轴垂直于三维空间坐标系O-XYZ的XOZ平面，从O点向Y轴方向看所述前后翻转轴向上转动角度为负值，向下转动角度为负值，左右翻转轴向左转动为正值，向右转动为负值；利用下面公式(2)，根据投影后得到的平面向量以及所述多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的已转动角度，得到所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，

在上述公式(2)中，α(t)表示当前时刻前后翻转轴向转动对应的目标转动角度值，若α(t)为正数，则向下翻转|α(t)|角度，若α(t)为负数，则向上翻转|α(t)|角度；| |表示求取绝对值；β(t)表示当前时刻左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，若β(t)为正数，则向左翻转|β(t)|角度，若β(t)为负数，则向右翻转|β(t)|角度；θ(t)表示所述多自由度扫描驱动器当前进行前后翻转轴向转动的已转动角度；

表示所述多自由度扫描驱动器当前进行左右翻转轴向转动的已转动角度；

步骤S3，利用下面公式(3)，根据所述多自由度扫描驱动器在前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动对应的目标转动角度值，控制所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的转动速度，

在上述公式(3)中，V_q(t)表示所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动的转动速度；V_h(t)表示所述多自由度扫描驱动器进行左右翻转轴向转动的转动速度；V_M表示所述多自由度扫描驱动器进行前后翻转轴向转动和左右翻转轴向转动的最大转动速度。

Images