[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

说明书

本发明公开一种双目测距装置及方法、包括该装置的加速器放疗系统，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；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；测距模块，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。本发明在双目测距系统的基础上结合了卡尔曼预测算法、快速模板匹配算法、角点提取算法，大大提高了计算精度，同时还提高了算法的处理速度，在实际医院治疗时能够达到实时处理的效果。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种双目测距装置及方法、包括该装置的加速器放疗系统。

背景技术

随着肿瘤放射学与材料科学的发展，作为治疗癌症的一种重要手段，放疗逐步迈入精确定位、精确计划、精确治疗的“三精”时代。其中，在对肿瘤(靶区)进行放射治疗时，需要给肿瘤的精确定位。在3D空间中，医生或物理师首先在CT室扫描病人的CT图像，通过算法将一系列CT图像重建成三维图像，此时，可定位三维图象中肿瘤的三维坐标。然后医生或物理师将病人放置到加速器室进行复位，将肿瘤的三维坐标与加速器的治疗等中心(isocenter)精确重合。最后开始治疗。

目前现有的动态测距装置用于动态检测放射源到目标之间的距离，其可以采用单目测距装置或双目测距装置。双目测距装置的效果更优于单目测距装置。

如图1所示，双目测距主要是利用目标点在左右两幅视图上的成像的横向坐标直接存在的差异(视差d＝x^l-x^r)与目标点到成像平面的距离Z存在着反比例关系：Z＝fT/d，具体推导如下：

假设目标点在左视图中的坐标为(c_x，c_y)，右视图中坐标为(c_x’，c_y’)，在左右视图上形成的视差为d，目标点在以左摄像头光心为原点的世界坐标系中的坐标为(X,Y,Z)。

则存在上式所示的变换矩阵Q，使得Q*[x y z 1]’＝[X Y Z W]’，W为系数变量。

但是，现有的双目测距装置得到的距离精度较低，且处理速度较慢。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种双目测距装置及方法、包括该装置的加速器放疗系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

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，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；测距模块，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。

本发明一种双目测距装置结合了卡尔曼预测算法、快速模板匹配算法、角点提取算法，大大提高了双目测距装置的计算精度，同时还提高了算法的处理速度，在实际医院治疗时能够达到实时处理的效果。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，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。

采用上述优选的方案，为后续数字图像的畸变校正进行预处理。

作为优选的方案，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。

采用上述优选的方案，为后续数字图像的畸变校正进行预处理。