[发明专利]一种双目测距装置及方法、包括该装置的加速器放疗系统

权利要求书

1.一种双目测距装置，包括：两个光学传感器，该两个光学传感器分别用于对被测目标进行数字图像采集，其特征在于，还包括：

标定处理模块，用于进行双目立体标定和坐标系标定，获取标定结果，所述双目立体标定具体为：先分别获取两个光学传感器的内外参数，之后通过立体标定对两个光学传感器分别采集的两幅数字图像进行立体校准和对齐，并获取变换矩阵Q；

测距模块，所述测距模块通过所述标定处理模块获取的标定结果对采集的原始数字图像进行畸变校正处理，并结合卡尔曼预测算法、模板匹配算法以及角点提取算法得到放射源到目标之间的实时距离。

2.根据权利要求1所述的双目测距装置，其特征在于，所述坐标系标定具体为：获取光学传感器坐标系与加速器放疗系统坐标系之间转换关系。

3.根据权利要求1或2所述的双目测距装置，其特征在于，通过所述标定处理模块获取的标定结果对采集的原始数字图像进行畸变校正处理后的两幅数字图像在水平方向对齐，两幅数字图像的对极线恰好在同一水平线上。

4.一种双目测距方法，其特征在于，利用如权利要求2或3所述的双目测距装置进行放射源和目标之间距离的计算，其具体包括以下步骤：

1)两个光学传感器分别对被测目标进行数字图像采集；

2)标定处理模块进行双目立体标定和坐标系标定，获取标定结果；

3)测距模块通过标定处理模块获取的标定结果对采集的原始数字图像进行畸变校正处理，并结合卡尔曼预测算法、模板匹配算法以及角点提取算法得到放射源到目标之间的实时距离。

5.根据权利要求4所述的双目测距方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：

3.1)所述测距模块通过标定处理模块获取的标定结果对采集的原始数字图像进行畸变校正处理；

3.2)结合卡尔曼预测算法，根据上一帧视频图像的计算结果预测下一帧视频图像目标点所在的图像区域；

3.3)在卡尔曼预测算法的基础上，结合模板匹配算法，缩小目标点所在的图像区域；

3.4)在模板匹配算法的基础上，利用角点提取算法，确定目标点所在图像上的像素坐标；

3.5)将获取的目标点的像素坐标通过转换矩阵Q转换为光学传感器坐标系下的三维坐标，再通过坐标系转换将目标点三维坐标转换到加速器放疗系统坐标系下的三维坐标，最后得到放射源到目标之间的实时距离。

6.根据权利要求5所述的双目测距方法，其特征在于，在所述步骤3.4)中，利用角点提取算法确定目标点所在图像上的像素坐标的具体步骤如下：先利用十字形标记，将角点标记出来；再确定四个角点的像素坐标，然后通过直线交点求取最终确定目标点所在图像上的像素坐标(x，y)。

7.根据权利要求6所述的双目测距方法，其特征在于，在所述步骤3.4)中，四个角点分别位于十字形标记的转角处，且四个角点的像素坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)，目标点所在图像上的像素坐标(x，y)具体为：

y＝((y4-y1)*(y3-y2)*x4+(y3-y2)*(x1-x4)*y4+(y1-y4)*(y3-y2)*x2+(x2-x3)*(y1-y4)*y2)/((x1-x4)*(y3-y2)+(y4-y1)*(x3-x2))；

x＝x2+(x3-x2)*(y-y2)/(y3-y2)。

8.根据权利要求5-7任一项所述的双目测距方法，其特征在于，在所述步骤3.5)中：放射源到目标之间的实时距离通过差值换算获取：SSD＝Z0-Z；

其中，Z0为放射源在加速器放疗系统坐标系下坐标，Z为实时计算目标点在加速器放疗系统坐标系下坐标。

9.加速器放疗系统，包括：机架、安装于所述机架上的加速器以及安装于所述加速器下方的光栅，其特征在于，还包括如权利要求1-3任一项所述的双目测距装置，且所述双目测距装置的两个光学传感器以所述加速器中轴线为基准镜像设置于所述机架或光栅上。