[发明专利]多目立体视觉的体表摆位跟踪方法

摘要

本发明提供一种多目立体视觉的体表摆位跟踪方法，包括以下步骤：步骤S1，首先对每组视觉组件中的摄像头进行标定；步骤S2，对CT数据进行模拟几何重建：重建时保留CT数据中体表的点云数据和靶点信息，并模拟CT点云数据在左侧摄像头坐标系下的空间位置；步骤S3，通过治疗床两侧的视觉组件采集体表点云数据；步骤S4，每组的结构光投影仪投射光栅条纹到人体表面，光栅条纹的相位会发生调制；由计算机进行解相；得到体表的三维信息；步骤S5，对体表两侧采集的点云数据进行融合；步骤S6，对采集并融合后的体表点云数据与CT重建的体表点云数据进行三维精确配准。本发明对人体无辐射伤害且设备成本低。

主权项

1.一种多目立体视觉的体表摆位跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，安装视觉组件完成后，首先对每组视觉组件中的摄像头进行标定，通过对摄像头进行标定，获取每个摄像头图像坐标系、摄像头坐标系及世界坐标系之间的转化关系，以及摄像头的内参矩阵和外参矩阵；步骤S2，对CT数据进行模拟几何重建：重建时保留CT数据中体表的点云数据和靶点信息，并模拟CT点云数据在左侧摄像头坐标系下的空间位置；步骤S3，通过治疗床两侧的视觉组件采集体表点云数据：通过设置在治疗床上方、处于同一水平高度上、关于治疗床左右对称的两组视觉组件分别获取两侧的体表图像；每组视觉组件包括一个摄像头和一个结构光投影仪，两个摄像头的光轴斜向下交于一点，并处于同一竖直平面内，构成一个被动三角测量结构；每组中摄像头与结构光投影仪的光轴也成一定角度斜交处于同一倾斜平面内，构成一个主动三角测量结构；摄像头与结构光投影仪光轴的交点与两摄像头光轴交点重合；步骤S4，每组的结构光投影仪投射光栅条纹到人体表面，因人体表面的深浅不同，光栅条纹的相位会发生调制；在本步骤中采用序列投光的方式，保证同一时间下只有一侧会投射光栅条纹；摄像头采集此时的光栅条纹图像，由计算机进行解相；利用体表条纹的弯曲程度，解调得到该条纹的相位，再根据三角测量原理，将相位转化成体表的高度信息，进一步可以得到体表的三维信息；步骤S5，对体表两侧采集的点云数据进行融合；先找出两个摄像头拍摄的图像对中相同特征点的坐标，依据标定得出的各自的旋转矩阵和平移矩阵，将这些特征点对转换为以摄像头为坐标系的三维坐标，这些三维特征点就是体表两侧已知的一些点云数据对；再根据两个摄像头的位置关系，将右侧的摄像头坐标系转换到左侧的摄像头坐标系中，两侧点云数据会统一到一个三维坐标系下；左侧的摄像头坐标系作为世界坐标系；再根据上述求得的已知的一些点云数据对，求出两侧点云之间的旋转和平移关系，可将两侧采集的点云数据进行融合；步骤S6，对采集并融合后的体表点云数据与CT重建的体表点云数据进行三维精确配准，得到病人的摆位信息。