[发明专利]基于病床运动信息的扫描运动监测方法、系统及存储介质

说明书

本发明涉及医学成像技术领域，公开了一种基于病床运动信息的扫描运动监测方法、系统及存储介质，方法包括步骤：在扫描孔径附近设置用于采集病人待检测部位图像的摄像机，对摄像机进行几何校准；扫描过程中获取待检测部位的彩色图像和深度图像；选择相邻帧获取的彩色图像和深度图像，进行图像配准和特征点匹配；计算特征点在世界坐标系中的位置和运动向量以及待检测部位随病床运动的运动向量，两者差值与预设的阈值相比较，作为判断待检测部位是否存在运动的依据。本发明能够根据监测结果对扫描过程进行及时调整，解决因自主或非自主运动破环投影数据的一致性和完整性的问题，提高图像质量，同时能够适用于轴扫或螺旋扫描多种扫描方式。

技术领域

本发明涉及CT图像技术领域，具体涉及一种基于病床运动信息的扫描运动监测方法、系统及存储介质。

背景技术

CT医学成像系统自20世纪70年代发明了之后经过了长足的进步，扫描速度从开始要几分钟到现在的0.2秒。探测器排数也从开始的单排双排，到现在的64排，128排，甚至256排。这其中的变化不单单是系统硬件的升级换代，系统的图像重建技术也带来了革命性的变化。初期的CT系统由于只有一排探测器，所以X射线束是扇形束，所用到的重建技术也都是二维的扇形束重建技术。因为每次只能扫描一层，整个扫描需要很长的时间，后来螺旋多排CT引入就是为了加快扫描的速度，比如16排，32排，64排等系统。

轴扫和螺旋是CT扫描常用的两种扫描模式。理想情况下，整个CT扫描过程中，患者相对病床位置保持静止，随着病床一起运动。但是实际扫描过程中总有可能存在运动，比如头部不经意的转动，呼吸运动和心跳等等。这些自主和非自主的运动破环了投影数据的一致性和完整性，如果不进行更正将导致重建图像严重伪影，影响医生诊断。因此监测病人运动对CT成像有重要的意义。

减小运动伪影最有效的方法是提高投影数据的采集频率，也就是提高机架的旋转速度，例如0.25s每圈。但是由于机械和电子方面硬件的限制，继续提高转速面临巨大的挑战。为了抑制运动伪影减少病人不必要的辐射剂量，一些方法被提出用来解决CT扫描过程中运动的问题。如申请号为201510473092.X的专利“一种基于投影图像的CT扫描实时运动监测方法”，用当前投影的互信息和经验投影的互信息差异来判断是否有运动，经验值的选取以及病人非自主运动都会影响判断结果。申请号为201611238467.5的专利“用于计算机断层扫描的运动检测方法和装置”中，通过计算相隔180度整数倍的两幅投影的质心偏差估计是否运动，该方法同样不适用于螺旋扫描的情况。

发明内容

技术目的：针对上述技术问题，本发明公开了一种基于病床运动信息的扫描运动监测方法、系统及存储介质，同时能够适用于轴扫或螺旋扫描多种扫描方式、有利于消除运动伪影以提高CT图像质量。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于病床运动信息的扫描运动监测方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一、相机校准：在CT扫描机架的预设位置上设置用于采集扫描孔径内的病人待检测部位的图像的摄像机，对摄像机进行几何校准，确定摄像机的内部参数和外部参数，内部参数为摄像机的内部几何和光学特征，外部参数为摄像机坐标系三维位置和方向，建立成像模型，确定摄像机坐标系统与世界坐标系的变换矩阵；

步骤二、图像监测：扫描过程中，通过摄像机对扫描孔径内的待检测部位进行连续监测和图像采集，得到彩色图像和深度图像；

步骤三、图像配准及特征点匹配：选择相邻帧获取的彩色图像和深度图像，首先对每帧数据的彩色图像和深度图像配准对齐，然后对配准后的图像进行特征点匹配；

步骤四、计算第一运动向量：计算特征点在世界坐标系中的位置和运动向量，记为第一运动向量；